又發(fā)文章！天昊生物合作伙伴發(fā)表不同類型肥料與單作土壤微生物研究新成果

發(fā)稿時(shí)間：2017-08-23來源：天昊生物

 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)陳巍教授課題組近期在《Biol Fertil Soils》上發(fā)表了生物有機(jī)肥比化肥可以保持更穩(wěn)定的單作土壤微生物群落文章。在恭喜天昊生物客戶又發(fā)表微生物文章同時(shí)，我們想跟大家分享一下文章的研究思路。

英文題目：Bioorganic fertilizer maintains a more stable soil microbiome than chemical fertilizer for monocropping

中文題目：生物有機(jī)肥比化肥可以保持更穩(wěn)定的單作土壤微生物群落

期刊名：Biol Fertil Soils      發(fā)表時(shí)間： 2017年7月    影響因子：3.398

材料方法:

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽實(shí)驗(yàn)是在溫室中進(jìn)行的，為了調(diào)查三種不同施肥方式對(duì)單作土壤微生物的影響，在溫室中通過重復(fù)施肥連續(xù)進(jìn)行5次番茄盆栽實(shí)驗(yàn)。三種不同施肥方式分別是：1）CF：100%化肥；2）OF：75%化肥+有機(jī)肥；3）：BF: 75%化肥+富含木霉有機(jī)肥。每種施肥方式使用6盆，每盆有10公斤土壤（土壤最近5年沒有種植過黃瓜），上面種植2株黃瓜幼苗。4）CK：收集種植前的土壤樣品定義為初始土壤樣品。

土壤采樣與DNA提取

黃瓜連續(xù)種植第五個(gè)生長季后，從每個(gè)盆里收集根際土壤樣品。每個(gè)根際土壤樣品來自于四個(gè)植株，使用PowerSoil DNA Isolation Kit (MoBio)提取土壤樣品中的總DNA。測定土壤化學(xué)性質(zhì)，包括土壤有機(jī)質(zhì)（OM），可用氮、可用磷、可用鉀、總氮、總磷、總鉀。

Miseq測序

細(xì)菌測序區(qū)段為：（V3，V4）；真菌測序區(qū)段為：（ITS2）。

 

研究結(jié)果：

土壤養(yǎng)分和植物生長

連續(xù)處理五次后，三種不同施肥制度的土壤特性差異巨大。有機(jī)質(zhì)（OM）、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷在BF和OF組相對(duì)于CF組（全化肥）是明顯增高的。同時(shí)，相對(duì)于OF組（有機(jī)肥），BF組（生物有機(jī)肥）土壤有顯著較高的硝態(tài)氮、速效鉀和全鉀。與CF組相比，BF和OF組的黃瓜干重顯著增加。

表1 不同施肥制度對(duì)土壤特性和植物生物量的影響

 

細(xì)菌和真菌群落組成

平均每個(gè)樣本所測序列數(shù)為83,995。所有樣品的coverage指數(shù)大于0.98，表明測序能力足夠，能捕捉每個(gè)土壤樣品的完整多樣性（表2）。

豐富度指數(shù)、Chao1、ACE表明CF組土壤細(xì)菌OTU個(gè)數(shù)最少。此外，OF處理土壤具有最高的細(xì)菌Shannon指數(shù)，表明OF 處理組具有最高的細(xì)菌多樣性。

相對(duì)于CK組，三種施肥制度都造成真菌多樣性下降，CF組具有最低的真菌多樣性。相對(duì)于CF和OF組，BF處理組有較高的真菌多樣性。

表2 不同土壤樣品的豐富度、多樣性和蓋度度統(tǒng)計(jì)

 

所有樣品的優(yōu)勢細(xì)菌門是酸桿菌門、放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門（圖1A），優(yōu)勢真菌門則是子囊菌門和擔(dān)子菌門（圖1B）。與初始土壤相比，種植植物并施肥后，酸桿菌門、變形菌門、厚壁菌門和子囊菌門的相對(duì)豐度下降了7–30%，而擔(dān)子菌中的相對(duì)豐度則增加了12–37%。 具體而言，厚壁菌門和接合菌門的相對(duì)豐度在CF組急劇下降，而在BF組下降相對(duì)較少。與此相反，在CF組葉綠體/藍(lán)藻和擔(dān)子菌門的豐度相較于OF組和BF組更高。

圖1 所有土壤樣品主要細(xì)菌門（a）和真菌門（b）的相對(duì)豐度（%）。

 

PCoA分析表明初始土壤（CK）的細(xì)菌和真菌群落與三種施肥處理能明顯分開（圖2）。CF組的細(xì)菌群落和BF組、OF組能明顯分開（圖2A）。BF組的細(xì)菌群落和CF組、OF組能明顯分開（圖2B）。

圖2 所有土壤樣品主要細(xì)菌門（a）和真菌門（b）的PCoA分析。

 

屬水平細(xì)菌和真菌群落組成的熱圖分析結(jié)果類似于PCoA結(jié)果。相對(duì)于CK組，三種施肥處理組展現(xiàn)出更多的細(xì)菌組成（圖3A）。與CK組和BF組相比，CF組和OF組有明顯較低的真菌豐度。

 

圖3 所有土壤樣品主要細(xì)菌門（a）和真菌門（b）的熱圖分析。

 

土壤微生物組成與土壤化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系

基于細(xì)菌門水平、土壤化學(xué)性質(zhì)的RDA分析結(jié)果表明， 第一成分（RDA1）可以把初始土壤組（CK）和三種施肥處理組分開，而第二成分（RDA2）則不能區(qū)分開這三種施肥處理組（圖4A）。根據(jù)施肥制度不同，土壤樣品的真菌群落則分成明顯不同的四組（圖4B）。

圖4 土壤樣品細(xì)菌群落（a）和真菌群落（b）與環(huán)境變量和之間的RDA分析

 

Spearman’s相關(guān)性結(jié)果（表3）所示，可交換的NH 4 + -與厚壁菌門和球囊菌門呈正相關(guān)，同時(shí)與放線菌門、芽單胞菌門呈負(fù)相關(guān)。土壤全鉀與酸桿菌門、恐球菌-棲熱菌門、綠彎菌門、 疣微菌門呈負(fù)相關(guān)，而與擬桿菌門和擔(dān)子菌門呈正相關(guān)。

 

表3 植物營養(yǎng)成分與門水平不同微生物之間的Spearman’s相關(guān)性分析

總結(jié)：

lCF（100%化肥）處理組導(dǎo)致真菌多樣性最低；BF（生物有機(jī)肥）處理組有相對(duì)較高的真菌多樣性，更接近于CK組（初始土壤組）。

lOF組和BF組對(duì)細(xì)菌群落組成的影響類似，CF組有明顯較低的細(xì)菌多樣性。

l盡管OF組和BF組均具有較好的植物生長反應(yīng)，但是相對(duì)于CF組，這兩組的真菌群落組成受影響較小。

l總之，生物有機(jī)肥與化肥相結(jié)合，可以保持更穩(wěn)定的單作土壤微生物群落。

 

關(guān)于天昊：

      天昊生物采用Miseq PE250測序策略對(duì)細(xì)菌16S rDNA區(qū)/真菌ITS區(qū)/真菌18S rDNA區(qū)的雙V區(qū)或多種單V區(qū)進(jìn)行測序，使用低循環(huán)數(shù)擴(kuò)增，保證每個(gè)樣品擴(kuò)增的循環(huán)數(shù)統(tǒng)一；采用特殊方法可有效避免系統(tǒng)內(nèi)誤差；數(shù)據(jù)質(zhì)量高，有效序列Q30達(dá)到80%以上；加上最新升級(jí)的分析內(nèi)容和解釋詳盡的結(jié)題報(bào)告，帶您享受極致的微生物擴(kuò)增子測序體驗(yàn)。