不同间作体系中作物根际微生物群落结构多样性特征

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cser905
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间作是一种能够提高生物多样性的种植方式,与单作比较通常具有明显的产量优势。在我国北部、西北部以及西南部禾本科/禾本科及禾本科/豆科间作种植十分普遍。过去的研究主要集中在间作体系地上部通风透光、提高光热资源的利用方面,对地下部特别是根际过程关注不够。本研究利用PCR-DGGE的分子生物学方法,对位于甘肃省武威市白云实验站的间套作长期定位试验,特别是小麦/蚕豆、玉米/蚕豆和小麦/玉米间作体系中的作物根际微生物群落结构组成进行了系统分析。结果显示: 1、间作能够促进不同作物根际细菌群落结构多样性增加并改变其群落结构组成,且间作的影响在定位试验实施第三年比第二年更加明显。小麦/蚕豆间作能提高和改变小麦、蚕豆两种作物根际细菌群落多样性和群落结构组成,并且主要表现在两种作物的花期(2005年6月20日),苗期不显著(2005年5月13日);玉米/蚕豆间作显著提高和改变了苗期玉米(2005年6月20日)根际细菌群落多样性和群落结构组成;小麦/玉米间作对两种作物根际细菌群落结构没有产生显著影响。 2、间作对不同作物根际真菌群落结构的影响作用较弱。仅2005年6月20日即玉米苗期时,与花期蚕豆或小麦间作显著提高和改变其根际真菌群落结构多样性和组成。 3、间作对不同作物根际氨氧化细菌群落结构组成的影响作用较强。玉米/蚕豆间作体系中,在两种作物共同生长的前期和后期(2005年6月20日和7月24日)均表现出间作显著改变了两种作物根际氨氧化细菌群落结构组成,且以共同生长前期的作用更显著;小麦/蚕豆间作体系中,在作物花期(2005年6月20日)表现出间作显著改变了小麦根际氨氧化细菌群落结构组成;小麦/玉米间作体系中,间作显著改变了两种作物根际氨氧化细菌群落结构组成,但对玉米的影响更大。 4、DGGE条带序列分析结果表明:小麦、蚕豆和玉米三种作物根际的氨氧化细菌主要高度同源于亚硝酸螺菌;且各间作体系中作物根际主要氨氧化细菌的种类变化不明显。 5、间作能够促进不同作物根际固氮细菌群落结构多样性增加并改变其群落结构组成。小麦/蚕豆间作能够提高和改变小麦、蚕豆两种作物根际固氮细菌群落结构多样性和群落结构组成,并且主要表现在作物花期(2005年6月20日),苗期不显著(2005年5月13日);玉米/蚕豆间作显著提高和改变了苗期玉米(2005年6月20日)根际固氮细菌群落结构多样性和群落结构组成;小麦/玉米间作对两种作物根际固氮细菌群落结构没有产生显著影响。 6、DGGE条带序列分析结果表明:小麦、蚕豆和玉米三种作物根际的固氮细菌多与不可培养的固氮细菌相似性较高,并且三种作物间存在一定差异。与蚕豆间作的小麦、玉米根际主要固氮细菌种类明显增加;单、间作蚕豆根际主要固氮细菌种类差异较小。 7、此外,作物生长发育阶段对根际微生物群落结构组成也具有重要影响。 综上所述,证实了间作对作物根际各种微生物群落结构的影响作用,揭示了间作种植体系中地上部植物多样性与地下部微生物多样性的紧密联系。为进一步深入研究各功能微生物群落变化在间作体系养分利用和产量优势中的作用与机制奠定了理论基础。
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