生姜根系不同生态位细菌群落多样性特征、组成及结构差异

生姜作为常见的调味品和传统中药材,是我国重要的经济作物之一.作为取食部分的生姜块茎与根系直接相连,其产量、品质与根相关细菌群落密切相关.然而,关于生姜根系微环境中细菌群落的特点仍鲜有报道,土壤环境能否衍生出宿主特异性内生菌群落尚不清楚.以生姜根系不同生态位细菌群落为研究对象,采用高通量测序技术,对非根际、根际及根内细菌进行16S rRNA基因测序.结果表明,不同生态位细菌群落多样性存在显著差异,其中非根际及根际细菌群落多样性(Shannon index,Observed species,Faith's PD)显著高于内生菌群落.同时,各生态位共现网络稳定性和复杂度表现为非根际>根际>根内细菌群落.而在组成上,细菌群落在不同生态位差异显著(R2=0.57,P=0.001).其中变形菌门(Proteobacteria)是根内的优势门,该门类下假单胞菌属(Pseudomonas)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)及泛菌属(Pantoea)在根内显著富集.在根际细菌中,拟杆菌门(Bacteroidetes)及厚壁菌门(Firmicutes)显著富集,其丰度优势主要由鞘氨醇菌属(Chitinophaga)、杆菌属(Bacillus)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)等所贡献.土壤环境因子对细菌群落有一定的影响,土壤pH与非根际细菌群落密切相关,速效磷与根际细菌群落组成显著相关,而内生菌群落不受土壤理化因子的影响.进一步通过溯源分析发现根际细菌群落42.8％源自非根际,而内生菌群落47.3％源自根际,证明了生姜根相关细菌群落存在生态位水平传播.总之,根系不同生态位的细菌群落多样性、稳定性及细菌分类均有显著差异,体现了根系对土壤细菌群落的筛选、过滤作用.借助于根系不同生态位细菌群落的组成分析,明确了不同生态位细菌的共性与差异,为生姜根系相关细菌群落的开发利用奠定了基础.