王慧楠,唐琦勇,顧美英,張志東,朱 靜

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學院微生物應(yīng)用研究所/新疆特殊環(huán)境微生物實驗室,新疆 烏魯木齊 830091;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部鹽堿土改良與利用(干旱半干旱區(qū)鹽堿地)重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830091;3.新疆師范大學生命科學學院,新疆 烏魯木齊 830054)

土壤鹽堿化是當今世界旱地農(nóng)業(yè)面臨的重大生態(tài)環(huán)境問題。新疆被稱為世界鹽堿地博物館,該地區(qū)鹽堿土面積占中國鹽堿土總面積 (9 913萬 hm2) 的22.01%;其中,受不同程度鹽漬化危害的耕地面積占總耕地面積的30.12%。土地鹽漬化已嚴重限制和阻礙了旱區(qū)農(nóng)業(yè)開發(fā)及可持續(xù)發(fā)展[1]。鹽爪爪 (Kalidiumfoliatum) 為藜科多年生灌木,多分布于南北新疆極端鹽堿的荒漠沙土中。作為一種典型鹽生植物,鹽爪爪可在鹽漬化環(huán)境中生長,能不斷從外界吸收大量鹽離子,具有改良鹽堿地土壤性質(zhì)、降低土壤含鹽量和增加土壤有機質(zhì)的作用[2],在干旱半干旱地區(qū)的水土保持、農(nóng)作物的耐鹽育種以及鹽漬化土壤的改良等方面有重要的生態(tài)和經(jīng)濟價值。

植物內(nèi)生菌是指存活于健康植物組織內(nèi)部,不引發(fā)宿主植物表現(xiàn)出明顯感染癥狀的微生物類群[3]。內(nèi)生菌可改善植物生長狀況,提高其抵抗鹽堿、干旱和病蟲害等環(huán)境脅迫的能力[4-5]。目前,關(guān)于鹽爪爪的研究多集中于其形態(tài)解剖特點[6]、適鹽特性以及耐鹽分子機理等方面[7],新疆特殊環(huán)境微生物資源挖掘創(chuàng)新團隊前期對新疆干旱荒漠及核輻射污染環(huán)境中的鹽爪爪內(nèi)生群落構(gòu)成進行了初步研究[8-9],而新疆鹽堿環(huán)境下鹽爪爪內(nèi)生菌的相關(guān)報道仍較為有限。因此,本研究采用高通量測序技術(shù),通過研究新疆5個不同地區(qū)的鹽爪爪內(nèi)生群落結(jié)構(gòu)組成與分布格局,以期闡明內(nèi)生菌在生態(tài)系統(tǒng)的演替規(guī)律、生物多樣性及其生態(tài)功能,旨在為開發(fā)和利用相關(guān)功能微生物提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集地點及方法

于2019年10月分別對新疆克拉瑪依市郊區(qū)(k)、吐魯番地區(qū)艾丁湖沿岸(ad)、巴音郭楞蒙古自治州塔什店鎮(zhèn)水庫周邊(ts)、巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣野云溝鄉(xiāng)荒漠鹽堿地(yy)、巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣城外鹽堿地(lt)5個地區(qū)的鹽爪爪進行采集。每個地區(qū)選擇3個采樣點,各采樣點之間間隔約5 km(表1)。使用隨機采樣法,每個采樣點采集1株完整植物樣品,裝入滅菌的牛皮紙袋內(nèi),編號記錄,帶回實驗室于4℃儲存。將每個采樣點采集的植株分為地上部分(up:莖,葉)和根部(down)。5個地區(qū),每區(qū)3株植物,每株植物分為地上部分和根部2個樣本,由于ts采樣點采集了4株植物,故共計32個樣本。

植物采樣的同時采集土壤樣品,使用土鉆從土壤表層0～15 cm鉆取土芯,每份土壤樣品由5份土芯混合而成,過2 mm篩,去除土樣中的石塊和植物根系等雜物,裝袋封口并做好標記,運回實驗室于4℃保存。

1.2 樣品表面消毒

參照Sun等[10]方法進行樣本表面消毒,將植物組織依次浸入75%乙醇1 min、3.3%次氯酸鈉5 min、75%乙醇0.5 min,經(jīng)無菌水沖洗后用濾紙吸干備用。

表1 不同鹽堿地區(qū)采樣信息

1.3 基因組DNA提取和PCR擴增

將樣品的地上部分和根部分別研磨,采用CTAB方法提取樣本的基因組DNA,使用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的純度和濃度,取適量樣本DNA于離心管中,用無菌水稀釋至1 ng·μl-1。

以稀釋后的基因組DNA為模板,對細菌16S rRNA基因V3-V4區(qū)、真菌ITS1區(qū)進行擴增,擴增產(chǎn)物經(jīng)純化回收,交由北京諾禾致源生物信息科技有限公司完成測序。

1.4 生物信息學分析

使用QIIME 1.9.1軟件對Illumina MiSeq測序平臺下機數(shù)據(jù)進行質(zhì)控,利用Uclust(Uclust v1.1.579)軟件對所有樣品的全部Clean Reads進行聚類[11],默認以97%的一致性(Identity)將序列聚類成為OTUs(Operational taxonomic units),用Mothur方法與SILVA132的SSUrRNA數(shù)據(jù)庫進行物種注釋分析(設(shè)定閾值為0.8～1.0)。使用QIIME軟件計算Shannon、Simpson、Chao1等多樣性指數(shù)。利用Bray-Curtis算法,使用R 3.6.1版本(R Development Core Team, 2016)的vegan軟件包進行無度量多維標定(Non-metric multi-dimensional scaling,NMDS)分析群落之間的差異性。利用CANOCO 5.0軟件,使用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)評價植物內(nèi)生菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境變量之間的相關(guān)性。使用諾和云平臺(https://magic.novogene.com/)進行群落結(jié)構(gòu)、物種多樣性等數(shù)據(jù)分析并繪制相關(guān)圖。使用IBM SPSS Statistics 27.0軟件對Alpha多樣性、土壤理化性質(zhì)等數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(One-way ANOVA)。

1.5 土壤樣品理化性質(zhì)測定

2 結(jié)果與分析

2.1 測序數(shù)據(jù)分析

由各樣品測序信息結(jié)果(表2)可知,5個不同地區(qū)鹽爪爪地上部分和根部樣品總計測得內(nèi)生細菌的原始序列664 331條,有效序列數(shù)616 931條;內(nèi)生真菌的原始序列680 084條,有效序列數(shù)672 676條。以97%相似度將其聚類,內(nèi)生細菌共產(chǎn)生366個OTUs,內(nèi)生真菌共產(chǎn)生869個OTUs。如圖1(見261頁)所示,在內(nèi)生細菌中,不同樣品及組織間共有的OTUs數(shù)為61,占總OTUs的16.67%。在內(nèi)生細菌的366個OTUs中,地上部分僅包含111個OTUs,且主要來源于共有部分,而根部包含316個OTUs,表明根部樣品的OTUs更多。其中,地上部分樣品OTUs以ad組最多,約占地上部分總數(shù)的35.14%;根部樣品則以lt組OTUs最多,約占根部總數(shù)的24.05%。

表2 內(nèi)生細菌和真菌測序數(shù)據(jù)統(tǒng)計

如圖2所示,內(nèi)生真菌中,共有的OTUs為125,占總OTUs的14.38%。地上部分樣品共包含633個OTUs,根部樣品包含361個OTUs,可見在內(nèi)生真菌群落中地上部分樣品OTUs高于根部樣品。其中,地上部分OTUs以lt組最多,約占地上部分總數(shù)的21.80%;其次為ad組,約占地上部分總數(shù)的21.17%。根部OTUs以ad組最多,約占根部總數(shù)的37.12%。以上結(jié)果說明,在不同地區(qū)的鹽爪爪中,內(nèi)生細菌和內(nèi)生真菌群落結(jié)構(gòu)組成存在顯著差異。

2.2 多樣性及群落結(jié)構(gòu)差異分析

2.2.1 多樣性分析 Alpha多樣性指標中的香農(nóng)指數(shù)、辛普森指數(shù)可反映群落的多樣性,Chao1和ACE指數(shù)則反映群落的豐富度。由表3可以看出,測序深度指數(shù)coverage均在99.70%以上。在鹽爪爪內(nèi)生細菌及內(nèi)生真菌群落多樣性方面,不同地區(qū)及組織間香農(nóng)指數(shù)及辛普森指數(shù)無顯著差異。在群落豐富度方面,所有地區(qū)的內(nèi)生細菌基本表現(xiàn)為根部豐富度大于地上部分;內(nèi)生真菌則相反,表現(xiàn)為地上部分豐富度整體大于根部。其中,ad組地上部分、lt組根部內(nèi)生細菌群落豐富度最高;k組地上部分、ad組根部內(nèi)生真菌群落豐富度最高。方差分析表明,各地區(qū)鹽爪爪的內(nèi)生菌群落多樣性之間差異不顯著,而群落豐富度最高與最低組之間存在顯著差異?？梢?不同地區(qū)的鹽爪爪內(nèi)生菌群落多樣性狀況基本一致,但其群落豐富度在不同地區(qū)和不同組織間存在一定差異。

2.2.2 菌群結(jié)構(gòu)分析 將OTU注釋到各分類水平,細菌產(chǎn)生的366個OTUs共涉及16個門,70個目,321個屬,以變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)為主要菌門(圖3A)。進一步分析鹽爪爪樣品中12個主要屬發(fā)現(xiàn)(表4,見262頁),不同地區(qū)、不同組織的鹽爪爪內(nèi)生細菌群落結(jié)構(gòu)組成相近,但各樣品間菌群所占比例則存在顯著差異。其中,k地區(qū)的主要優(yōu)勢菌屬為鏈霉菌屬(Streptomyces),ad地區(qū)以芽孢桿菌屬(Bacillus)、沉積物桿菌屬(Sediminibacillus)和海球菌屬(Marinococcus)為主要優(yōu)勢菌屬,ts地區(qū)的優(yōu)勢菌屬為芽孢桿菌屬(Bacillus)、嗜鹽單胞菌屬(Halomonas)和沉積物桿菌屬(Sediminibacillus),yy地區(qū)的主要優(yōu)勢菌屬包括Kushneria屬和鏈單孢菌屬(Streptomonospora),lt地區(qū)相對含量較高的菌屬主要有假單胞菌屬(Pseudomonas)、嗜鹽單胞菌屬(Halomonas)和擬諾卡氏菌屬(Nocardiopsis)。地上部分主要由嗜鹽單胞菌屬(Halomonas)、沉積物桿菌屬(Sediminibacillus)、葉桿菌屬(Phyllobacterium)、薄壁芽孢桿菌屬(Gracilibacillus)組成;根部主要由芽孢桿菌屬(Bacillus)、鏈單孢菌屬(Streptomonospora)、嗜鹽單胞菌屬(Halomonas)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、Kushneria屬、海球菌屬(Marinococcus)、擬諾卡氏菌屬(Nocardiopsis)、鏈霉菌屬(Streptomyces)組成。

表3 內(nèi)生群落多樣性指數(shù)

真菌產(chǎn)生的869個OTUs共涉及14個門,86個目,291個屬,以子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、油壺菌門(Olpidiomycota)為主要菌門(圖3B)。對鹽爪爪樣品中12個主要真菌屬作進一步分析發(fā)現(xiàn)(表5),與內(nèi)生細菌的結(jié)果相同,不同地區(qū)、不同組織的鹽爪爪內(nèi)生真菌群落結(jié)構(gòu)組成相近,但各樣品間菌群所占比例也存在顯著差異。其中,k地區(qū)的優(yōu)勢菌屬主要為葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria)和格孢腔菌屬(Pleospora),ad地區(qū)的主要優(yōu)勢屬為鏈格孢菌屬(Alternaria)和曲霉屬(Aspergillus),ts地區(qū)中相對含量較高的菌屬主要有鏈格孢菌屬(Alternaria)和支頂孢屬(Acremonium),yy地區(qū)的主要優(yōu)勢屬為鏈格孢菌屬(Alternaria)、Neophaeosphaeria屬和莖點菌屬(Phoma),lt地區(qū)的主要優(yōu)勢屬有鏈格孢菌屬(Alternaria)和糞殼菌綱未分類屬(unidentifiedSordariomycetes)。地上部分主要由葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria)、鏈格孢菌屬(Alternaria)、曲霉屬(Aspergillus)、格孢腔菌屬(Pleospora)、莖點菌屬(Phoma)組成;根部主要由鏈格孢菌屬(Alternaria)、Neophaeosphaeria屬、支頂孢屬(Acremonium)、糞殼菌綱未分類屬(unidentifiedSordariomycetes)組成。此外,研究發(fā)現(xiàn)新疆鹽爪爪中存在著大量未分類細菌屬和真菌屬。

圖1 各樣本內(nèi)生細菌群落韋恩圖

圖2 各樣本內(nèi)生真菌群落韋恩圖

表4 屬水平上主要的內(nèi)生細菌群落組成

表5 屬水平上主要的內(nèi)生真菌群落組成

2.2.3 NMDS分析 基于OTU水平,對不同樣本內(nèi)生細菌和內(nèi)生真菌群落進行非度量多維尺度(NMDS)分析,其結(jié)果以stress值評估,即觀察到的距離和擬合距離的不一致性,stress值小于0.2時具有解釋意義。如圖4、圖5所示,各地區(qū)不同組織的內(nèi)生細菌群落(ANOSIM:R=0.1902,P=0.003)和內(nèi)生真菌群落(ANOSIM:R=0.2756,P=0.001)組成差異顯著。其中,5個樣品根部的點比較分散,說明根部內(nèi)生細菌群落差異較大(stress值為0.170);地上部分內(nèi)生細菌群落相對集中,說明其共有的細菌類型較多,群落構(gòu)成相似度高?？梢?地上部分和地下部分兩種不同的采樣位點對內(nèi)生細菌的群落組成影響顯著。在內(nèi)生真菌(stress值為0.165)中,yy組、lt組的根部以及k組的地上部分群落較分散,群落構(gòu)成特異性高,而其他樣本雖相對集中,但樣品間真菌的群落構(gòu)成依然差異顯著。

2.3 不同地區(qū)土壤屬性分析及其對群落組成的影響

土壤樣品理化性質(zhì)的測定結(jié)果表明 (表6):不同地區(qū)土壤pH值均呈堿性;全鹽含量介于6.90～84.80 g·kg-1,屬于鹽堿土,其中ad地區(qū)的含鹽量最高;有機質(zhì)含量基本介于4.30～10.90 g·kg-1,屬于荒漠土;地區(qū)間全氮含量差異不顯著;ts地區(qū)可溶性氮、速效磷、硫酸根含量均最高;yy地區(qū)的速效鉀含量最高,為563.00 mg·kg-1;lt地區(qū)鈣離子含量最高,為3.53 g·kg-1;電導(dǎo)率、鈉離子、氯離子與土壤全鹽量隨地區(qū)變化規(guī)律較一致,均為ad地區(qū)最高,yy地區(qū)最低。結(jié)果表明,除全氮含量外,不同地區(qū)間的土壤理化性質(zhì)及含水量均存在顯著差異。

圖4 內(nèi)生細菌群落NMDS分析(ANOSIM：R=0.1902 ,P=0.003 )

圖5 內(nèi)生真菌群落NMDS分析(ANOSIM：R=0.2756 ,P=0.001 )

表6 土壤樣品理化性質(zhì)

將各樣本細菌群落的主要門(top 10)及環(huán)境因子進行冗余分析(RDA),發(fā)現(xiàn)第一排序軸(RDA-1)對所有環(huán)境因子的解釋率為64.88%,第二排序軸(RDA-2)解釋率為30.73%,鈉離子(Na+)、速效磷(AP)、鈣離子(Ca2+)、可溶性氮(SN)是影響細菌群落的主要因子;土壤理化性質(zhì)間呈正相關(guān)關(guān)系。鈉離子(Na+)與Firmicutes、Deinococcus-Thermus、Acidobacteria顯著正相關(guān);速效磷(AP)、鈣離子(Ca2+)、可溶性氮(SN)與Firmicutes、Proteobacteria正相關(guān)(圖6)。除鈉離子(Na+)外(P=0.022),其他環(huán)境因子對優(yōu)勢細菌門水平的影響均不顯著。

對各樣本內(nèi)生真菌主要門(top 10)及環(huán)境因子進行冗余分析(RDA),發(fā)現(xiàn)第一排序軸(RDA-1)對所有環(huán)境因子的解釋率為95.87%,第二排序軸(RDA-2)解釋率為4.00%,氯離子(Cl-)、可溶性氮(SN)、pH、電導(dǎo)率(EC)是影響真菌群落的主要因子。氯離子(Cl-)、電導(dǎo)率(EC)與Mortierellomycota、Mucoromycota、Glomeromycota以及其他門呈正相關(guān)關(guān)系,其中,氯離子(Cl-)的影響較顯著(P=0.03)。pH除與Ascomycota呈正相關(guān)關(guān)系外,與其他門和環(huán)境因子均為負相關(guān),但影響不顯著(圖7)。

3 討 論

鹽堿地因其含鹽量高、堿化嚴重、養(yǎng)分貧瘠、易板結(jié)、透氣性差等特點,使得大多數(shù)植物和微生物難以生存。鹽生植物可在鹽堿生境中不斷吸收鹽離子,降低土壤含鹽量,增加土壤有機質(zhì),從而改良鹽堿地土壤性質(zhì)。然而,單獨的植物修復(fù)方法存在很多不足,比如修復(fù)效率低、專一性不強、只適用于中低濃度環(huán)境脅迫等。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)成功彌補了單獨修復(fù)方法存在的缺陷,是一種更加有效的鹽堿地修復(fù)方式[12]。Bu等[13]研究表明,將從鹽地堿蓬中分離到的內(nèi)生真菌接入水稻(OryzaSativa)后,水稻在Na2CO3脅迫情況下的生長能力和抗氧化性特征顯著增強。在鹽角草(Salicorniaeuropaea)應(yīng)對鹽脅迫的研究中發(fā)現(xiàn),內(nèi)生菌可通過增強代謝活性顯著提高植物對鹽堿條件的適應(yīng)能力[14]。因此,研究鹽生植物內(nèi)生菌的群落結(jié)構(gòu)及其與植物的共生互作機制,對于鹽漬化土壤的改良以及生物資源的開發(fā)利用具有重要的實際應(yīng)用價值。

圖6 內(nèi)生細菌群落組成 (門水平) 與環(huán)境因子的冗余分析

圖7 內(nèi)生真菌群落組成 (門水平) 與環(huán)境因子的冗余分析

現(xiàn)有研究表明,植物的根和地上組織之間內(nèi)生菌群落組成存在顯著差異。Dong等[15]通過對三七的內(nèi)生菌進行研究,發(fā)現(xiàn)其根部的內(nèi)生細菌α多樣性顯著高于莖和葉,且不同生長階段根部群落的特有成員數(shù)量明顯多于葉層群落。Chen等[16]的研究也發(fā)現(xiàn),白首烏葉部內(nèi)生真菌豐富度及多樣性均最高。Da Silva等[17]通過對菜豆的內(nèi)生菌研究發(fā)現(xiàn),不同品種菜豆內(nèi)生真菌多樣性在器官和根際之間存在差異,根際最高,莖最低。以上研究表明,除了根和地上組織之間生化環(huán)境的差異外,二者的定植、共存機制以及組織間的流通限制也是造成群落差異的主要原因[18-19]。本研究通過高通量測序技術(shù)對新疆5個不同地區(qū)鹽生植物鹽爪爪進行分析,發(fā)現(xiàn)其地上部分的真菌多樣性和豐富度明顯高于根部,細菌多樣性和豐富度則明顯低于根部,這一結(jié)果與前期對新疆核輻射污染區(qū)鹽爪爪內(nèi)生菌群落的報道一致[20]。本研究還發(fā)現(xiàn),不同地區(qū)鹽爪爪地上部分內(nèi)生細菌群落相對集中,群落構(gòu)成相似度高,而根部內(nèi)生細菌群落較為分散,特異性更高;內(nèi)生真菌中,yy組、lt組根部及k組地上部分群落較分散,其他地區(qū)相對集中,但樣品間仍有差異,表明不同采樣部位對內(nèi)生細菌群落構(gòu)成影響顯著,對內(nèi)生真菌群落影響不顯著。Zhang等[21]對極端環(huán)境下的穗狀雙針、苦艾、短柄白珠樹及毛梗霉植物進行了研究,指出土壤中的微生物種類通常多于地上組織。因此,根部細菌群落可能是通過土壤遷徙大量聚集形成的,而內(nèi)生真菌的群落組成則受宿主和環(huán)境的限制更大[9]。

優(yōu)勢菌能影響微生物群落的組成和結(jié)構(gòu),是決定微生物群落平衡的重要因素之一[22]。如Behairi等[23]指出高鹽生態(tài)系統(tǒng)擁有一個特定的微生物群,可以被鹽生植物招募,鹽堿干旱土壤中生長的鹽角草對招募的微生物群的多樣性產(chǎn)生了強烈的影響,其親和力強歸因于內(nèi)生優(yōu)勢菌嗜鹽單胞菌屬(Halomonas)。目前多數(shù)鹽生植物中的主要菌門為厚壁菌門(Firmicutes)、變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)及接合菌門(Zygomycota)[24-25]。本研究中,內(nèi)生細菌門以變形菌門、厚壁菌門、放線菌門為主,內(nèi)生真菌門則以子囊菌門、擔子菌門為主;屬水平上分別以嗜鹽單胞菌屬(Halomonas),鏈格孢菌屬(Alternaria)為主要優(yōu)勢屬。此外,內(nèi)生細菌和內(nèi)生真菌中存在的大量未知類群也占據(jù)了較大比例。這與大部分藜科植物內(nèi)生菌的研究結(jié)果相似[8,26]。前期對新疆和碩縣烏什塔拉鄉(xiāng)周邊干旱荒漠地區(qū)地區(qū)的鹽爪爪內(nèi)生真菌群落進行研究,發(fā)現(xiàn)炭角菌屬(Xylaria)為鹽爪爪內(nèi)生真菌群落的絕對優(yōu)勢種屬,這與本研究結(jié)果有所不同,因此推測不同區(qū)域、不同組織的鹽爪爪內(nèi)生真菌群落組成存在一定差異,可能與菌群的選擇偏好性有關(guān)[9]。鹽單胞菌屬(Halomonas)屬于中度嗜鹽菌,該屬的成員大多對環(huán)境適應(yīng)能力強,具有較高的耐鹽性能;Kearl等[27]研究發(fā)現(xiàn)將該菌接種于苜蓿幼苗后,在1.0% NaCl脅迫的情況下能刺激植株生長,使其恢復(fù)正常生長水平。此外鹽單胞菌屬的菌株還具有特殊的生物化學功能,如產(chǎn)胞外多糖、降解苯酚、降解原油、高產(chǎn)四氫嘧啶等,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。鏈格孢菌(Alternaria)在多種植物中存在,也有促進植株生長和提高鹽耐受性能的作用[28];除了具有酶促活性外,該菌還具有多種對抗人類病原微生物的抗菌活性,并能產(chǎn)生氨和吲哚乙酸(IAA)。Khalil等[29]的研究已將鏈格孢菌用作玉米的生物抑制劑,并取得了良好效果。這表明鹽爪爪內(nèi)生菌中存在具有特殊功能的微生物資源,有很大的發(fā)掘和利用潛力。

土壤理化因子是微生物群落結(jié)構(gòu)和組成的主要決定因素。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),土壤pH、有機質(zhì)、含鹽量是影響植物內(nèi)生菌的主要因素[30],但在較高的分類層級上,植物的含鹽量及生長階段對鹽生植物內(nèi)生菌群落組成影響不顯著[26]。本研究也發(fā)現(xiàn),鈉離子(Na+)、氯離子(Cl-)和電導(dǎo)率(EC)與內(nèi)生菌中的主要門呈正相關(guān)關(guān)系。與其他4個地區(qū)相比,艾丁湖地區(qū)(ad)的鈉離子(Na+)、氯離子(Cl-)含量最豐富,群落豐度最高,這可能是因為對耐鹽植物而言,鹽脅迫可增加根際土壤細菌多樣性和生物量[31],而該地區(qū)土壤鹽分含量顯著高于其他地區(qū),鹽分的升高促進了耐鹽或嗜鹽細菌的增殖。土壤內(nèi)生真菌大部分屬于好氧型,土壤含水量過高會抑制其生長與繁殖[32],這可能是造成輪臺地區(qū)(lt)真菌豐度偏低的主要原因。可見大多數(shù)植物內(nèi)生菌群落組成除受宿主植物的影響外,還受到土壤理化特性的影響[19],兩者共同作用導(dǎo)致不同地區(qū)鹽爪爪內(nèi)生菌群落組成的差異。此外,鹽爪爪是典型的鹽生植物,Na是其生長必需元素,鹽脅迫可以提高植物中鈉離子的含量。Akhter等[33]研究也發(fā)現(xiàn)種植鹽草能顯著降低土壤鹽分及pH,有效改善土壤環(huán)境及土壤肥力。由此可見,種植鹽生植物是鹽堿地生物改良的有效方法。

4 結(jié) 論

通過對新疆5個鹽堿地區(qū)的鹽爪爪根部和地上部分樣品的內(nèi)生細菌及內(nèi)生真菌進行分析發(fā)現(xiàn),變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)為主要細菌門,屬水平上,嗜鹽單胞菌屬(Halomonas)的相對豐度最高;子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)為主要真菌門,屬水平上,鏈格孢菌屬(Alternaria)相對豐度最高。土壤中的鈉離子(Na+)與細菌Firmicutes、Deinococcus-Thermus、Acidobacteria呈顯著正相關(guān)關(guān)系,氯離子(Cl-)、電導(dǎo)率(EC)與真菌Mortierellomycota、Mucoromycota、Glomeromycota和其他門呈顯著正相關(guān)關(guān)系。不同地區(qū)、不同組織的鹽爪爪內(nèi)生群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異,且與土壤鹽堿化相關(guān)。研究結(jié)果初步揭示了新疆鹽堿地區(qū)鹽爪爪內(nèi)生菌群落結(jié)構(gòu)組成與分布格局,對深入闡明內(nèi)生菌在生態(tài)系統(tǒng)的演替、生物多樣性及其生態(tài)功能具有重要的科學意義。