典型水稻土细菌亚类群——泛化种、特化种的群落构建及功能潜力.pdfVIP

第 60 卷 第 2 期 土 壤 学 报 Vol. 60 ，No. 2 2023 年 3 月 ACTA PEDOLOGICA SINICA Mar. ，2023 DOI ：10.11766/trxb202105310284 刘红涛，胡天龙，王慧，张燕辉，郭世伟，谢祖彬 . 典型水稻土细菌亚类群—泛化种、特化种的群落构建及功能潜力 [J]. 土壤学报，2023 ， 60 （2 ）：546–557. LIU Hongtao ，HU Tianlong ，WANG Hui ，ZHANG Yanhui ，GUO Shiwei ，XIE Zubin. Community Assembly and Functional Potential of Habitat Generalists and Specialists in Typical Paddy Soils[J]. Acta Pedologica Sinica ，2023 ，60 （2 ）：546–557. 典型水稻土细菌亚类群—泛化种、特化种的群落构建及 功能潜力* 1，2 1，2 1，2 1，2 3 1† 刘红涛 ，胡天龙 ，王 慧 ，张燕辉 ，郭世伟 ，谢祖彬 （1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008 ；2 中国科学院大学，北京 100049 ；3 南京农 业大学资源与环境科学学院，南京 210095 ） 摘 要：泛化种和特化种对碳及养分等资源利用存在很大差异，在土壤能量和养分循环中发挥着独特功能。目前农田微生物 研究主要针对整个细菌、真菌、古菌或其他功能群落，对农田生态系统细菌泛化种和特化种的认识还很缺乏。因此，为探究 典型水稻土细菌泛化种和特化种的群落结构、驱动机制及在氮循环中的功能，根据第二次土壤普查数据，从我国东部（江苏、 安徽、上海）和西南部（贵州、云南）采集 16 个土壤表层样品（0～20 cm ），进行理化性质测定和高通量测序，并对获得的 数据进行相应的生态学分析。结果表明，在所有的 OTUs 中，3.28%被归为泛化种，9.07%被归为特化种。泛化种和特化种 在门水平的分布模式不同，特化种在绿弯菌门（Chloroflexi ）、放线菌门（Actinobacteria ）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae ）、厚 壁菌门（Firmicutes ）和浮霉菌门（Planctomycetes ）中所占的比例高于泛化种。基于β多样性零模型的群落构建分析表明， 泛化种与特化种均由确定性过程主导，与特化种相比，泛化种受随机性过程的影响更大。驱动泛化种和特化种群落结构变异 的环境因子不同，pH 、年均降雨量、黏粒含量、全氮是驱动泛化种群落结构变异的主导因素，而特化种群落结构变异由 pH 和黏粒含量主导。对泛化种和特化种的共现网络和鲁棒性分析发现，特化种网络联系更多、结构更复杂、鲁棒性更强。 FAPROTAX 功能预测发现，生物固氮功能主要存在于泛化种中。本研究在细菌亚群落层面研究典型水稻表层土细菌泛化种 和特化种的群落结构、环境驱动因子、构建过程、共现网络特性和氮循环相关功能，为稻田细菌群落演变和调控提供了理论 依据。 关键词：水稻土；泛化种；特化种；生态位宽度；群落构建；共现网络鲁棒性 中图分类号：Q142 ；S154.3 文献标志码：A * 国家自然科学基金项目）、国家科技基础性工作专项（2015FY110700 ）和江苏省农业科技自主创新资金项目（CX （20 ） 2003 ）资助 Supported by the National Natural Science Foundation of China （No.），the Special Project on the Basis of National Science and Technology of China （No. 2015FY110700 ）and Jiangsu Agriculture Science