長期施肥處理對紅壤性水稻土nifH、amoA、nirK、nosZ基因多樣性的影響.pdf

1、我國南方紅壤地區(qū)土壤質(zhì)量退化問題嚴峻，嚴重限制了該地區(qū)農(nóng)業(yè)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。評價土壤質(zhì)量的指標主要包括三個方面，物理學指標、化學指標及生物學指標。土壤微生物作為土壤質(zhì)量的敏感指標，對于土壤質(zhì)量的早期的＼微小的變化具有十分重要的作用。長期種植水稻和施肥處理到底對紅壤微生物的群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了何種影響，這方面的研究將為土壤利用方式，施肥類型和施肥方式的選擇等提供一些科學依據(jù)。
　　 由于環(huán)境微生物絕大部分種類在實驗條件下難以培養(yǎng)，采用分

2、子生物學技術(shù)成為微生物多樣性研究的趨勢，可以繞過微生物分離培養(yǎng)的局限，直接從核酸水平研究自然環(huán)境中微生物群落結(jié)構(gòu)。另外，氮素是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵的養(yǎng)分元素，是植物生長發(fā)育的重要營養(yǎng)物質(zhì)。在氮素循環(huán)過程中土壤微生物對其起著決定性的驅(qū)動作用，這些土壤微生物包括固氮微生物，硝化細菌、反硝化細菌等.本課題以長期施肥處理的實驗小區(qū)（無肥區(qū)、無機氮肥區(qū)、無機氮肥加秸桿回田區(qū)、氮磷鉀肥區(qū)，分別編號為CK、N、NC、NPK）為背景，采用了限制性片段長度多態(tài)

3、性（Restriction Fragment LengthPolymorphism，RFLP）分子生物學方法研究不同肥料處理對紅壤性水稻土中固氮微生物、硝化細菌、反硝化細菌相關(guān)功能基因（nifH、amoA、nirK、nosZ）多樣性的影響。
　　 研究結(jié)果表明，固氮微生物nifH四個基因文庫共得到240個克隆子，75種OTUs，其中文庫nifH-CK的70個陽性克隆中有28個不同的OTUs，文庫nifH-N的58個陽性克隆中有3

4、1個不同的OTUs，文庫nifH-NC的64個陽性克隆中有27個不同的OTUs，文庫nifH-NPK的48個陽性克隆中有22個不同的OTUs。四個文庫都具有各自的優(yōu)勢RFLP類型，且文庫之間存在一些相同的RFLP類型。不同施肥處理下的土壤固氮微生物的多樣性指數(shù)有一定差別，即nifH-N>nifH-CK>nifH-NC>nifH-NPK。測序與比對結(jié)果顯示，大部分OTUs與已知固氮微生物Proteobacteria具有較高的相似性。

5、>　　 本研究構(gòu)建的硝化細菌amoA四個基因文庫共有238個克隆子，包括32種OTUs，其中文庫amoA-CK的48個陽性克隆中有10個不同的OTUs，文庫amoA-N的69個陽性克隆中有11個不同的OTUs，文庫amoA-NC的57個陽性克隆中有16個不同的OTUs，文庫amoA-NPK的64個陽性克隆中有14個不同的OTUs。這四個文庫都具有各自的優(yōu)勢RFLP類型，且這四個文庫的優(yōu)勢RFLP類型基本相同.四個樣品的硝化細菌的豐富度

6、指數(shù)按照施肥方式排列，amoA-NC>amoA-NPK>amoA-N>amoA-CK。根據(jù)測序結(jié)果，除一些序列與未培養(yǎng)微生物的同源性較高，大部分序列屬于亞硝化螺菌（Nitrosospira）。
　　 研究了反硝化細菌nirK、nosZ兩個功能基因。對于nirK四個基因文庫共得到298個克隆子，24種OTUs，其中文庫nirK-CK的74個陽性克隆中有14個不同的OTUs，文庫nirK-N的74個陽性克隆中有6個不同的OTUs，文

7、庫nirK-NC的75個陽性克隆中有8個不同的OTUs，文庫nirK-NPK的75個陽性克隆中有4個不同的OTUs。四個nosZ基因文庫共得到284個克隆子，76種OTUs，其中文庫nosZ-CK的75個陽性克隆中有19個不同的OTUs，文庫nosZ-N的61個陽性克隆中有32個不同的OTUs，文庫nosZ-NC的81個陽性克隆中有33個不同的OTUs，文庫nosZ-NPK的67個陽性克隆中有29個不同的OTUs。不同施肥處理條件下土壤

8、反硝化細菌的具有各自的優(yōu)勢RFLP類型，但也存在部分相同的RFLP類型，如nirK基因文庫的四個優(yōu)勢RFLP類型相同。文庫多樣性指數(shù)計算結(jié)果表明，四種施肥處理土壤中nirK基因多樣性指數(shù)差別明顯，nirK-CK>nirK-NC>nirK-N>nirK-NPK；而nosZ基因多樣性指數(shù)從高到低依次為，nosZ-N_>nosZ-NC>nosZ-NPK>nosZ-CK。分別挑取了13個nirK克隆子和17個nosZ克隆子進行測序，測序結(jié)果表明