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        基于高通量測序?qū)Σ煌鑸@土壤真菌群落結(jié)構(gòu)特征的分析

        2025-08-18 00:00:00陳清華羅鴻張強(qiáng)胡雙玲馬會杰向俊崔清梅
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年11期
        關(guān)鍵詞:茶園群落真菌

        中圖分類號:S182 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1002-1302(2025)11-0220-13

        土壤是茶樹生長發(fā)育的基質(zhì),也是茶樹根系獲取養(yǎng)分、抵抗疾病、健康成長的關(guān)鍵所在。它是一個復(fù)雜的動態(tài)生態(tài)系統(tǒng),據(jù)估計植物根部周圍的根際土壤中每克含有數(shù)十億微生物,種類數(shù)以方計[]。而土壤微生物在生態(tài)系統(tǒng)功能中發(fā)揮著重要作用,尤其是對土壤中的某些過程很重要,如礦質(zhì)養(yǎng)分循環(huán)、有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)和土壤結(jié)構(gòu)等[2]。同時,微生物群落結(jié)構(gòu)組成及土壤理化因子直接或間接影響植物產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。湖北省恩施州是中國重要的優(yōu)質(zhì)茶葉產(chǎn)區(qū),種植規(guī)模位居湖北省第一,全國地級市產(chǎn)茶區(qū)第四。截至2023年年底,恩施州茶園面積為 1 200km2 ,茶產(chǎn)業(yè)是恩施州的第一特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢富民民產(chǎn)業(yè)。因此,分析恩施州茶園土攘微生物群落組成和土壤養(yǎng)分指標(biāo)之間的相關(guān)性對培育高效優(yōu)質(zhì)茶樹樹體和明晰的茶樹地下生態(tài)模式,形成茶樹健康生長地下土壤模式服務(wù)具有十分重要的指導(dǎo)意義。土壤微生物是土壤中最活躍且多樣性最為豐富的組分之一,但受外界因素影響也大。萬人源調(diào)查了云南茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)在門分類水平上,以子囊菌、擔(dān)子菌、接合菌、壺菌和球囊菌5個門為主[4];王峰研究指出有機(jī)管理方式對茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生顯著影響[5];王華等研究指出,茶園間作綠肥可有效改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[;劉威調(diào)查了豫南地區(qū)信陽不同樹齡的茶園,發(fā)現(xiàn)在一定植茶年限內(nèi),種植茶樹有利于提高土壤細(xì)菌多樣性和相對豐度,其中,酸桿菌綱(Acidobacteriia)和擬桿菌綱(Bacteroidia)相對豐度變化最為顯著[7];胡磊探究了施化肥會顯著增加土層中真菌的數(shù)量,但可能會使細(xì)菌型土壤向真菌型土壤轉(zhuǎn)化[8];馬震珠等發(fā)現(xiàn)蘋果園覆蓋白三葉后,土層中芽單胞菌的相對豐度增高[9];有研究發(fā)現(xiàn)土壤微生物群通過礦物顆粒與有機(jī)質(zhì)結(jié)合,能促進(jìn)團(tuán)聚體的形成[10],對土壤結(jié)構(gòu)的發(fā)育具有積極作用。茶樹作為一種葉用經(jīng)濟(jì)植物,種植年限長,種植模式單一。且茶樹在長期的生存進(jìn)化中形成了喜溫喜濕、喜酸嫌鈣、喜銨厭硝、聚鋁富錳等生態(tài)環(huán)境特性[11],其微生物群落結(jié)構(gòu)也獨(dú)具特色。恩施州地處30°N “名茶緯度”之上,高海拔、低緯度、多云霧,茶園種植面積大、分布廣、品種多,各個縣市管理方式不一,土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特性的研究尚未見報道。本研究采用高通量測序技術(shù)對恩施州5個主產(chǎn)區(qū)的茶園土壤真菌群落組成進(jìn)行分析,探明其土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化因子間的相關(guān)性,以期為揭示恩施州不同茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)、真菌多樣性及其與茶園土壤環(huán)境質(zhì)量關(guān)系提供理論依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1 取樣位點(diǎn)概況

        恩施州5個縣市,每個產(chǎn)區(qū)采樣10個,采樣點(diǎn)品種、海拔信息見表1。

        表1樣地取樣信息

        1.2樣本采集與處理

        取樣時間為2023年10月。根據(jù)采樣茶園的地形條件,按“S\"形在 05:00-08:00 時取 0~20cm 的土樣,每個采樣點(diǎn)沿著茶樹樹冠邊緣垂直投影取樣,適當(dāng)清除地表的枯枝落葉,采用土鉆采集土壤,混合均勻,剔除雜質(zhì)。一部分土樣(約 20g 裝人無菌袋及時采用液氮冷凍后,于 -80°C 保存,供分子生物學(xué)研究,另一部分土樣(約 500g 室內(nèi)自然風(fēng)干,過 1mm 篩網(wǎng),用于土壤 ΔpH 值和有效養(yǎng)分的測定,然后再取部分土壤樣品研磨并過 0.1mm 篩網(wǎng),用于土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的測定。

        1.3土壤養(yǎng)分指標(biāo)檢測方法

        土壤 pH 值采用電位法測定;全氮和土壤有機(jī)質(zhì)含量采用VarioMaxCN分析儀測定;土壤中有效養(yǎng)分含量用Mehlich-3聯(lián)合浸提劑提?。∕ehlich1984),按照土:液比 1mg:10mL 混合, 180r/min 振蕩 30min ,濾液過 0.45μm 濾膜,最后采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES;ThermoJarrellAshLtd.,USA)測定。

        1.4DNA的提取及高通量測序

        根據(jù)E. Z.N.A.@ soil DNA kit(Omega Bio -tek,Norcross,GA,U.S.)說明書進(jìn)行茶園土壤微生物群落總基因組DNA抽提,使用 1% 瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提的基因組DNA的質(zhì)量,使用NanoDrop2000(美國ThermoScientific公司)測定DNA濃度和純度。以該DNA為模板,選取引物ITS1F/ITS2R進(jìn)行PCR(PCR 儀:ABI GeneAmp °ledast 9700 型)擴(kuò)增,PCR反應(yīng)體系為: 10× Buffer緩沖液 2. 0μL 2.5mmol/L dNTPs 2. 0μL ,5 μmol/L 上游引物0.8μL ,5 μmol/L 下游引物 ,TransStartFastPfuDNA聚合酶 0.4μL ,模板DNA 10ng ,補(bǔ)足至 20.0μL 。擴(kuò)增程序如下: 95°C 預(yù)變性 3min :95°C 變性 30s,55‰ 退火 30s,72°C 延伸 45s,35 個循環(huán); 72°C 穩(wěn)定延伸 10min,10qC 保存。使用2% 瓊脂糖凝膠回收PCR產(chǎn)物,利用DNA凝膠回收純化試劑盒(PCRClean-UpKit,中國逾華)進(jìn)行回收產(chǎn)物純化,并用Qubit4.O(ThermoFisherScientific,USA對回收產(chǎn)物進(jìn)行檢測定量。IlluminaPE300/PE250平臺進(jìn)行測序,測序后對原始序列進(jìn)行拼接、質(zhì)控和過濾,最后采用UPARSEv7.1軟件,設(shè)置 97% 相似度分類值對優(yōu)化序列進(jìn)行聚類。得到代表性序列與Silva數(shù)據(jù)庫對比注釋用于后續(xù)分析。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        利用SPSS27對數(shù)據(jù)整理與方差分析,Qiime1.9繪制真菌群落結(jié)構(gòu)圖與豐度,Mothur1.30.1對序列進(jìn)行 ∝ 多樣性分析,RDPClassifier2.13軟件對序列進(jìn)行分類注釋,基于QIIME2(2020.2)分析平臺和R語言(3.3.1)進(jìn)行物種組成、不同樣品組間的相似性和環(huán)境因子關(guān)聯(lián)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1茶園土壤養(yǎng)分指標(biāo)

        由表2可知,恩施州5縣市茶園樣地土壤pH值在 4.61~5.48 之間,利川市茶園樣地土壤 pH 值最高,而咸豐縣茶園樣地土壤pH值最低。結(jié)合國家綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(NY/T391—2021)和《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件(NY/T853—2004)》中茶園土壤的肥力分級標(biāo)準(zhǔn),本研究中恩施州茶園樣地土壤pH值均分布在I級( ΔpH 值 4.5~5.5) 茶園范圍內(nèi)。有效鈣、有效鎂、有效磷含量在5縣市茶園樣地土壤中無顯著差異,有效銅、有效鐵、有效鉀、有效錳、有效鋅含量存在顯著差異( Plt;0.05, 。有機(jī)質(zhì)、全氮指標(biāo)方面,恩施市茶園樣地土壤含量最高,分別達(dá)到 20.18.2.18g/kg ,全氮含量方面,咸豐縣、宣恩縣、恩施市3個樣地的茶園土壤存在顯著性差異( Plt;0.05) 。有機(jī)質(zhì)含量方面,4個縣市之間存在顯著性差異,且咸豐縣最低。

        表2樣地土壤養(yǎng)分指標(biāo)分析
        注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著( Plt;0.05) u

        2.2茶園土壤真菌OTU及多樣性分析

        50個土壤樣品通過高通量測序,共獲得8484個真菌OTU,共注釋物種1個界、17門、68綱、165目、397科、944屬、1611種。

        ACE、Chaol、Coverage、Shannon、simpson等多樣性指數(shù)信息見表3。由表3可知,ACE和Chao1指數(shù)中,Xe和Hf樣本數(shù)值最大,與Es、Lc、Xf等3個縣市存在顯著差異;BDQT和EC樣本與其他品種存在顯著性差異;E1樣本與E3存在顯著差異;Shannon指數(shù)排序?yàn)?Hfgt;Lcgt;Xegt;Xfgt;Es ,Simpson指數(shù)排序依次為 LcE1gt; E2,Simpson指數(shù)海拔分組排序依次為 E3

        PLS-DA分析結(jié)果(圖1)表明,不同分組樣本可明顯區(qū)分,并聚成其對應(yīng)類群,表示不同縣市、不同品種、不同海拔茶園土壤真菌菌群組成具有顯著差異。從不同縣市對比結(jié)果可看出,Hf和Xe樣本聚集程度較高(圖1-A),不同品種中BDQT樣本聚集程度最高(圖1-B),不同海拔中E1與E2聚集程度較高(圖1-C)。以上結(jié)果表明,恩施州茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)受不同縣市管理水平、海拔、品種的影響,群落結(jié)構(gòu)的構(gòu)建受隨機(jī)性過程的影響較小。

        2.3茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)分析

        由圖2可知,門分類水平下,不同茶樹品種、不同海拔、不同縣市共注釋到8個門,分別是子囊菌門、擔(dān)子菌門、被孢霉門、未分類真菌、羅茲菌門、壺菌門、球囊菌門和其他。2.3.1不同縣市茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)分析以茶園土壤真菌群落為分析對象,設(shè)置相對豐度 gt;1% 的篩選條件,由圖2-A可知,在茶園土壤真菌豐度表現(xiàn)上,不同縣市樣本結(jié)果存在差異。其中,Hf共注釋到5個門,子囊菌門(55. 56% )、擔(dān)子菌門(24.28% )、被孢霉門( 10. 96% )、未分類真菌0 5.38% )、羅茲菌門 (1.95% )。Xf共注釋到6個門,子囊菌門 56.52% )擔(dān)子菌門 (24.37% )被孢霉門 (7.61% )、未分類真菌 (5.69% )、羅茲菌門( 3.59% )、壺菌門 (1.35% ); Xe 共注釋到子囊菌門( 65.48% )、擔(dān)子菌門(21. 26% )、被孢霉門( 4.40% )、未分類真菌(4. 27% )、羅茲菌門( 2.64% )壺菌門 (1.41% ); Lc 共注釋到6個門,子囊菌門( 46.41% )擔(dān)子菌門( 20.00% )、被孢霉門(12. 78% )、未分類真菌(13. 06% )、羅茲菌門(5.03% )球囊菌門 (1.87% );Es共注釋到5個門,子囊菌門 33.80% )擔(dān)子菌門 32.18% )被孢霉門8.40% )、未分類真菌(11. 33% )、羅茲菌門中 13.07% )。茶園土壤樣本相對豐度 gt;10% 水平方面,Hf分組樣本共注釋到3個門類真菌, Xf,Xe 注釋得到2個門類真菌; Lc 、Es注釋得到4個門類真菌。不同分組樣本排序表現(xiàn)依次為Hf(90. 81% ) gt; Xe(86.74%)gt;Xf(80.88%)gt;Lc(79.47%)gt;Es(79.05%) 。2.3.2不同品種茶園土壤真菌群落分析由圖2-B可知,在相對豐度 gt;1% 的條件下,不同品種中茶園土壤真菌豐度占比不一樣。TY共注釋到6個門,子囊菌門 (54.04% )擔(dān)子菌門 (26.73% )被孢霉門 (8.12% )、羅茲菌門 (4.15% )、未分類真菌( 4.10% )壺菌門 (2.45% )。BDQT共注釋到5個門,為子囊菌門( 49.26% )、擔(dān)子菌門( 23.58% )被孢霉門 (10.45% )、未分類真菌 (8.98% )、羅茲菌門L 5.93% );EC共注釋到7個門,依次為子囊菌門(60. 45% )擔(dān)子菌門( 18.45% )、未分類真菌( 8.61% )、被孢霉門 (6.16% )、羅茲菌門 (2.86% )、球囊菌門( 1.73% )壺菌門( 1.44% );FY共注釋到5個門,依次為子囊菌門( 46.76% )、擔(dān)子菌門( 27.77% )、被孢霉門(9. 97% )、羅茲菌門( 7.82% )、未分類真菌( 6.34% ); ΔZC 注釋到5個門,子囊菌門 47.13% )擔(dān)子菌門 29.56% )、未分類真菌( 10.13% )、被孢霉門 (7.23% )、羅茲菌門( 4.56% );ZYQ共注釋到6個門,依次是子囊菌門(51. 69% )擔(dān)子菌門(25. 84% )、未分類真菌( 8.90% )、被孢霉門(7. 43% )、羅茲菌門( 3.83% )球囊菌門 (1.35% )。不同品種排名前3的3個門累計相對豐度依次為 TY(88.89%)gt;EC (87.52%)gt;ZC(86.83%)gt;ZYQ(86.43%)gt;FY (204號 (84.50%)gt;BDQT(83.28%) ,表示優(yōu)勢種群在不同品種中相對豐度占比有差異。

        表3茶園土壤樣本真菌 α 多樣性
        注:縣市分組為:Es表示恩施市,Hf表示鶴峰縣,Lc表示利川市,Xf表示咸豐縣,Xe表示宣恩縣。品種分組為:TY為白茶、黃茶,作特異品種;BDQT:表示本地群體品種;FY為福云6號、福鼎大白;EC為鄂茶1號、鄂茶10號;ZC:龍井43和中茶108,ZYQ為楮葉齊。海拔:E1為500~800m ,E2為 800~1000m,E3 為 1000m 以上。下同。

        2.3.3不同海拔茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)分析由圖2-C可知,在相對豐度 gt;1% 的條件下,不同海拔茶園土壤真菌群落組成有差異,E1( 500~800m) 共注釋到6個門,能準(zhǔn)確分類的有5個門,分別是子囊菌門 (53.95% )擔(dān)子菌門( 24.45% )、被孢霉門1 8.01% )、未分類真菌( 7.37% )、羅茲菌門 (4.42% )、壺菌門 (1.00% );E2( 800~1000m 共注釋到6個門,能準(zhǔn)確分類的有5個門,分別是子囊菌門(44.49% )、擔(dān)子菌門(23. 38% )、被孢霉門( 19.86% )、未分類真菌 (7.67% )、羅茲菌門中 2.26% )。優(yōu)勢種群子囊菌門與擔(dān)子菌門隨海拔升高而有降低趨勢,但被孢霉門在E3,即高海拔區(qū)域的茶園相對豐度占比較高,表示不同海拔區(qū)域的茶園土壤真菌種群組成是不一樣的。

        圖1不同分組茶園土壤真菌群落PLS-DA分析

        2.4恩施州茶園土壤真菌核心菌群的構(gòu)建

        核心微生物菌群是微生物中的關(guān)鍵組成部分,在進(jìn)化過程中通過自然選擇得以保留、富集和遺傳,在不同環(huán)境樣品中發(fā)揮重要的生態(tài)作用[12],本研究參考許國琪的方法[12],將不同分組樣本中共存的微生物菌群定義為核心微生物菌群。不同樣本經(jīng)過篩選處理后,構(gòu)建的核心微生物菌群結(jié)果見圖3。由圖3可知,不同縣市茶園土壤樣本之間有核心真菌屬294屬,恩施州茶園土壤真菌核心菌群的分布表現(xiàn)不同。不同縣市樣本之間核心土壤微生物種群存在相同真菌,且核心真菌種類表現(xiàn)相似。在獨(dú)有差異真菌屬方面,5縣市結(jié)果依次表現(xiàn)為Xf( 79)gt;Xe(74)gt;Hf(69)gt;Es(39)gt;Lc(31) 。不同品種方面共檢測得到核心微生物群落190個屬,占總數(shù) 40.59% ;每個品種樣本真菌屬差異明顯,其中,BDQT土壤樣本中獨(dú)有真菌125屬,占總數(shù)的26.71% ,最低的ZYQ土壤樣本中有9屬。不同海拔條件的茶園,共有核心真菌屬382屬,占總數(shù)的40.60% ,E1與E2共有真菌154屬,E1與E3共有真菌47屬,E2與E3共有16屬,E1獨(dú)有235屬,E2獨(dú)有73屬,E3僅有34屬。綜合所有樣本發(fā)現(xiàn),本研究核心種群相對豐度排前5的依次為原隱球菌屬、被孢霉屬、g_unclassified_k_Fung、鐮刀菌屬等。

        ( 50.63% )、擔(dān)子菌門(23. 41% )、被孢霉門中 (6.41% )、未分類真菌(9. 27% )、羅茲菌門0 8.01% )球囊菌門( 1.13% )。E3( gt;1 000m 共注釋到5個門,能準(zhǔn)確分類的有4個門,子囊菌門

        將構(gòu)建出的核心微生物菌群與茶園土壤養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行RDA/CCA關(guān)聯(lián)分析。由圖4可知,不同品種核心真菌群落與AFe含量表現(xiàn)呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與 ΔpH 值、AAl、 ACa 、 ACu 、 AMn 、 AMg 、 AZn 、SOM含量等表現(xiàn)為正相關(guān)。不同縣市核心真菌群落與AK、AMg、AP、TN含量表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。不同海拔核心真菌群落與 ACu 、AFe、SOM含量呈顯著正相關(guān),與pH值、 含量呈正相關(guān)。AK和TN含量與不同分組土壤真菌核心群落呈負(fù)相關(guān)。

        圖2基于門分類水平恩施州茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)組成
        圖3不同分組茶園樣本土壤真菌韋恩圖
        圖4不同分組茶園土壤真菌核心群落與土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

        2.5茶園土壤真菌群落差異性分析

        2.5.1不同縣市茶園土壤真菌LEfSe分析由圖5可知,將LDA閾值設(shè)置為3進(jìn)行LEfSe分析,得到恩施州主產(chǎn)茶5縣市茶園土壤中差異顯著的真菌群落(圖5-A),得到從門到屬水平差異豐度分類群共59個(圖5-B)。其中,Hf茶園土壤樣本中16種菌群顯著高于其他縣市,屬水平有Lectera、粉紅螺旋聚孢霉、Plectosphaerella、漢納酵母屬、Devriesia、Corynascella糞殼科未分類屬、Simplicillium、刺果蠅屬、擔(dān)子曲霉屬等。Xf茶園土壤樣本中,11種菌群顯著高于其他縣市,屬水平有擔(dān)子菌門未分類屬、擬盤多毛孢屬、Strelitziana、Cyphellophora。Xe茶園土壤樣本中有20 種菌群顯著高于其他縣市,屬水平上有枝孢屬、GS13綱未分類屬、星核衣屬、Stachybotryaceae未分類屬、烏氏霉屬、Titaea、彎孢菌屬。Lc茶園土壤樣本中有5種菌群顯著高于其他縣市,屬水平上有Neonectria、Sordariales未分類屬。Es茶園土壤樣本中有7種菌群顯著高于其他縣市。2.5.2不同品種茶園土壤真菌LEfSe分析通過LEfSe分析,不同品種分組均有分析出顯著性差異的真菌類群,由圖6可知,TY茶園土壤樣本中有9種菌群顯著高于其他品種,主要是隸屬擔(dān)子菌門未分類綱、目、科、屬4個分類群,和GS13綱及其他屬于其相關(guān)的目、科、屬3個分類群,還有1個分類群為假擬盤多毛孢屬;BDQT茶園土壤樣本中有16種菌群顯著高于其他品種,其中, LDAgt;4 的有8個分類群,分別是Plectosphaerellaceae、Lectera、古根菌綱及其相關(guān)目與科共3個分類群,線黑粉菌目、Solicoccozyma、Piskurozymaceae;剩余8個分類群分別是木耳目及其相關(guān)科、屬共3個分類群;油壺菌門及其相關(guān)綱、目、科、屬共5個分類群;EC茶園土壤樣本中有6種菌群顯著高于其他品種,古根菌綱及隸屬于其相關(guān)目、科、屬4個分類群,且LDA值 gt;4 :還有紅酵母屬與Robillarda;FY茶園樣本中僅2種菌群顯著高于其他品種,隸屬于Trechisporales的相關(guān)的科、屬2個分類群;同樣ZYQ茶園土壤樣本中也僅有2種菌群顯著高于其他品種,小菇科及隸屬其屬的2個分類群;ZC茶園土壤樣本中有Albifimbria隸屬于Platygloeales的科與屬、Bannoa共4種菌群顯著高于其他品種。

        2.5.3不同海拔茶園土壤真菌LEfSe分析E1 與E3這2個海拔梯度LEfSe分析出了顯著性差異真菌類群,由圖7可知,E1茶園土壤樣本中有3種菌群顯著高于其他海拔梯度,分別為假擬盤多毛孢屬、隸屬于肉座菌目未分類的科和屬2個分類群。但E3茶園土壤樣本中共分析出具有顯著性差異的26種菌群,分別為被孢霉門及隸屬于其相關(guān)的綱、目、科、屬9個分類群,隸屬于糞殼菌目未命名的科、屬2個分類群,白冬孢酵母目、白冬孢酵母屬、白冬孢酵母科,其他科水平上為Saccharomycetales_fam_Incertae _ sedis、Tetragoniomycetaceae、Platygloeaceae、Microsporidea_ord_Incertae_sedis、Niessliaceae5個分類群,其他屬水平上的為粒毛盤菌屬、Platygloeaceae

        A為進(jìn)化分支圖。圈從外到里的分類水平依次為門、綱、目、科、屬。各顏色的點(diǎn)表示在其組別中重要的真菌類群,黃色的點(diǎn)表示在各組中豐度差異不顯著的真菌類群。B為LDA值分布柱狀圖,展示的是LDA值 gt; 3的顯著差異菌群圖5不同縣市茶園土壤真菌LEfSe分析

        未分類屬、鬼傘屬、菌刺孢屬、Paramicrosporidium、CercophoraMonocillium共7個分類群。精準(zhǔn)分類的被孢霉門、被孢霉綱、被孢霉目、被孢霉科、被孢霉屬4個類群 LDAgt;4.5 。

        圖5(續(xù))

        2.6茶園土壤微生物菌群與土壤理化因子相關(guān)性分析

        基于Spearman算法對茶園土壤理化因子與不同分組相對豐度前20的微生物菌群進(jìn)行相關(guān)性分析。由圖8可知,小光殼屬(Leptosphaerulina)真菌與ACa含量成顯著性正相關(guān);假散囊菌(Pseudeurotium)相對豐度在不同分組中與ACu含量呈極顯著正相關(guān),pH值呈顯著性正相關(guān);unclassified_o_Trechisporales相對豐度在不同分組中僅與ACu含量呈顯著性正相關(guān);unclassified_o_GS11相對豐度僅在不同分組中與AP含量呈顯著性正相關(guān);青霉菌屬(Penicillium)相對豐度在不同分組中與 、AFe含量呈顯著性正相關(guān),但與AMn含量呈顯著性負(fù)相關(guān),在不同海拔分組中還與ACa含量呈顯著性負(fù)相關(guān);unclassified_c_Sordariomycetes相對豐度在不同縣市、不同品種中與ACu、AFe含量成顯著性正相關(guān),在不同海拔分組中僅與ACu含量成顯著性正相關(guān);unclassified Sordariomycetes、unclassified_p_Basidiomycota、踝節(jié)菌屬(Talaromyces)3種菌群屬的相對豐度在不同縣市分組與ACu、AFe含量呈顯著性正相關(guān),在不同品種分組中與AFe含量成顯著性正相關(guān),在不同海拔分組中與ACu含量呈顯著性正相關(guān);unclassified_o_Helotiales相對豐度在不同分組中均與AAl含量呈顯著性正相關(guān);unclassified_p_Rozellomycota相對豐度在不同分組中均與SOM含量呈顯著性正相關(guān);但

        AK含量在不同分組中對茶園真菌群落相對豐度均無影響,但其他環(huán)境因子與微生物的相對豐度均密切相關(guān)。

        3討論

        3.1不同縣市茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)分析

        本研究中茶園土壤真菌多樣性結(jié)果表明,ACE和Chaol指數(shù)存在顯著性差異,Simpson、Shannon指數(shù)不存在顯著性差異,表明不同縣市茶園土壤真菌豐度存在顯著差異,而微生物種群群落差異性不大。真菌群落結(jié)構(gòu)結(jié)果反映,不同縣市分組在門水平組成上均注釋到8個門,均以子囊菌門和擔(dān)子菌門為主要優(yōu)勢菌群,這與其他植被類型一致。有研究發(fā)現(xiàn),這2類真菌門是土壤分解的重要參與者,其中,子囊菌門的真菌多為腐生菌,在降解復(fù)雜有機(jī)質(zhì)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[13-15],而擔(dān)子菌則是對于植物殘

        圖6不同品種茶園土壤真菌LEfSe分析

        A為進(jìn)化分支圖。圈從外到里的分類水平依次為門、綱、目、科、屬。各顏色的點(diǎn)表示在其組別中重要的真菌類群,黃色的點(diǎn)表示在各組中豐度差異不顯著的真菌類群。B為LDA值分布柱狀圖,展示的是LDA值gt;3的顯著差異菌群體中的木質(zhì)纖維素有較強(qiáng)的分解作用[16]。Xe子囊菌門相對豐度最高,但其有機(jī)質(zhì)含量較低,這可能與土壤通透性有關(guān),有研究表明,土壤腐生菌與土壤孔隙度呈正相關(guān),Xe茶園建設(shè)年代較為久遠(yuǎn),土壤較為板結(jié),不利于子囊菌門發(fā)揮功能。而ES子囊菌門相對豐度較低,但有機(jī)質(zhì)含量最高,有研究表明茶園間作可以顯著降低土壤容重,改善土壤結(jié)構(gòu),提高有機(jī)質(zhì)含量以及土壤微生物種類和數(shù)量[17],ES習(xí)慣間作紅薯、大豆等,可能提高了子囊菌門發(fā)揮功能的潛力。茶園土壤微生物數(shù)量和組成本就受土壤類型、土壤深度、理化性質(zhì)、植茶年齡、人為管理措施等因素影響比較顯著[18],5 縣市在茶園管理方面也有各自特色,也就造就了茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的差異。

        圖6(續(xù))

        3.2不同品種茶園土壤真菌群落組成分析

        PLS-DA分析中,BDQT、FY、EC樣本可以明顯區(qū)分并聚成3個類群,說明3個樣本的土壤真菌菌群組成具有顯著差異,而且FY、EC樣本點(diǎn)分布的離散情況也表明,同一品種內(nèi)真菌菌群組成也具有一定差異,這可能與植茶年限有關(guān)[19]。BDQT是當(dāng)?shù)胤N植最老的品種,且在LEfSe分析中BDQT有16 種菌群顯著高于其他品種, ∝ 多樣性指數(shù)也表明BDQT真菌群落豐富度和多樣性高。后來大面積發(fā)展茶園面積的時候開始大量引進(jìn)FY,種植年限相對久遠(yuǎn),ZYQ、TY、ZC是最近20年來新進(jìn)的新品種,而基于屬水平分類,不同品種具有核心物種191屬,各品種之前真菌群落不再重疊,而是單獨(dú)擁有,因此表示不同品種中茶園土壤真菌群落組成結(jié)構(gòu)不黃色的點(diǎn)表示在各組中豐度差異不顯著的真菌類群。B為LDA值分布柱狀圖,展示的是LDA值 gt; 3的顯著差異菌群一樣。

        圖7不同海拔茶園土壤真菌LEfSe分析

        3.3不同海拔茶園土壤真菌群落組成分析恩施州茶園主要分布在海拔為 500~800m 范圍內(nèi),占本次茶園土壤樣本調(diào)查的 56% 。本研究結(jié)果表明,真菌優(yōu)勢菌門中子囊菌門、擔(dān)子菌門這2個門類真菌相對豐度隨海拔的升高而降低,而被孢霉門相對豐度在E3占比較高,LEfSe分析表明,E3中精準(zhǔn)分類的有被孢霉門、被孢霉綱、被孢霉目、被孢霉科、被孢霉屬4個類群,且 LDAgt;4.5 。同時,從環(huán)境因子相關(guān)性分析中可發(fā)現(xiàn),被孢霉屬相對豐度是受土壤養(yǎng)分指標(biāo)影響較少,而其為好氣性真菌[20]可能高海拔的茶園土壤存在凍融現(xiàn)象,保持了良好的土壤通氣性。

        圖8不同分組茶園真菌與土壤理化因子相關(guān)性分析
        圖8(續(xù))

        4結(jié)論

        本研究初步探索了恩施州不同縣市、不同品種、不同海拔茶園土壤真菌群落組成及多樣性特征,明確了優(yōu)勢種群、核心微生物類群、顯著差異分類群;探明了除AK含量之外,其他土壤養(yǎng)分指標(biāo)的波動將會對真菌群落結(jié)構(gòu)組成有顯著性影響。本研究結(jié)果將為恩施州主產(chǎn)茶區(qū)各品種茶園科學(xué)管理,以及茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)改善提供一定的科學(xué)依據(jù)。

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