全 文 ：植物生态学报 2014, 38 (2): 201–208 doi: 10.3724/SP.J.1258.2013.00037
Chinese Journal of Plant Ecology http://www.plant-ecology.com
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收稿日期Received: 2012-10-18 接受日期Accepted: 2013-02-09
* 通讯作者Author for correspondence (E-mail: yingjy@ibcas.ac.cn)
内蒙古草原典型植物对土壤微生物群落的影响
王纳纳1,2 陈 颖1,3 应娇妍1* 高勇生2 白永飞1
1中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093; 2江西农业大学国土资源与环境学院, 南昌 330045; 3内蒙古大学生命科学学
院, 呼和浩特 010021
摘 要 为了分析内蒙古草原不同植物物种对土壤微生物群落的影响, 采用实时荧光定量PCR (real-time PCR)以及末端限制
性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)等分子生物学技术, 测定了退化-恢复样地
上几种典型植物的根际土壤和非根际土壤中细菌和真菌的数量及群落结构。结果表明, 不同植物物种对根际和非根际细菌及
根际真菌数量均有显著影响。根际土壤中的细菌和真菌数量普遍高于非根际土壤, 尤其以真菌更为明显。对T-RFLP数据进
行多响应置换过程(multi-response permutation procedures, MRPP)分析和主成分分析(principal component analysis, PCA), 结果
表明, 大多数物种的根际细菌及真菌的群落结构与非根际有明显差异, 并且所有物种的真菌群落可以按根际和非根际明显分
为两大类群。此外, 细菌和真菌群落结构在一定程度上存在按物种聚类的现象, 以细菌较为明显。这些结果揭示了不同植物
对土壤微生物群落的影响特征, 对理解内蒙古草原地区退化及恢复过程中植被演替引起的土壤性质和功能的变化有一定的
帮助。
关键词 植物-微生物互作, 实时聚合酶链反应, 根际微生物, 末端限制性片段长度多态性分析
Effects of typical plant on soil microbial communities in an Inner Mongolia grassland
WANG Na-Na1,2, CHEN Ying1,3, YING Jiao-Yan1*, GAO Yong-Sheng2, and BAI Yong-Fei1
1State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China; 2College of Land
Resources and Environment, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China; and 3College of Life Science, Inner Mongolia University, Hohhot
010021, China
Abstract
Aims Vegetation in Inner Mongolia grassland has changed due to overgrazing and climate change. Our objective
was to explore the effects of plant species on soil microbial communities in an Inner Mongolia grassland to
understand the ecological consequences of vegetation changes in this region.
Methods We investigated the sizes and community structures of bacteria and fungi in the rhizosphere and
non-rhizosphere soils of several typical plant species in a degradation-restoration site in Xilin Gol Grassland using
real-time PCR and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis.
Important findings Different plant species have significant effects on the sizes of bacterial communities in both
rhizosphere and non-rhizosphere soils and size of fungal communities in rhizosphere soil. The abundances of bac-
teria and fungi in the rhizosphere soil were generally higher than those in non-rhizosphere soils, particularly for
fungi. Multi-response permutation procedures and principal component analysis of T-RFLP data showed sig-
nificant differences of the bacterial and fungal community structure between rhizosphere and non-rhizosphere
soil for most species, and the fungal community structures of all samples can be divided into the rhizosphere
and non-rhizosphere soils. In addition, the community structure clustered by plant species is more evident for
bacteria. These results revealed important effects of plant species on microbial community composition as well
as significant differences of microbial community between rhizosphere and non-rhizosphere soils. Findings are
helpful for understanding plants-soil-microbe interactions and mechanisms involved in the Inner Mongolia
grassland region.
Key words plant-microbe interaction, real time-PCR, rhizosphere microorganisms, terminal restriction fragment
length polymorphism analysis

202 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2014, 38 (2): 201–208

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内蒙古草原是欧亚草原的典型代表, 占地面积
大, 在中国和世界范围内都有着重要的生态地位。
近年来, 由于过度放牧及气候变化, 内蒙古草原出
现了大面积的退化, 植被覆盖率和多样性大大降
低。微生物与土壤功能息息相关, 与植物之间有着
紧密的联系, 微生物群落的组成及其多样性是土壤
性质和功能的重要指标。研究内蒙古草原典型植物
与土壤微生物间的相互关系有助于理解该地区植被
变化带来的生态学效应及其机制。
植物可以通过多种途径影响土壤微生物的组
成 , 以根际微生物的变化尤为明显。根际
(rhizosphere)这个概念是德国微生物学家希尔特纳
(Hiltner)于1904年在研究豆科植物时提出的, 根际
即根系周围受根系生长影响的土壤。它是土壤-植物
生态系统物质交换、能量流动、信息传递最活跃的
部分。根际微生物作为土壤微生物的一个子系统(Jin
et al., 2009), 在“根际”这一特殊的生态环境中影响
着植物的定植、生长、繁殖和群落的演替(Lambers et
al., 2009)。因此, 根际微生物是研究植物-土壤-微生
物间相互作用的关键环节。根系死亡细胞及分泌物
能够为根际微生物提供有利于其生长的营养物质,
从而增加根际微生物的数量(Badri et al., 2009), 因
此根际土壤微生物数量一般高于非根际土壤(周国
英等, 2001), 但在某些情况下, 非根际土壤中的微
生物数量也可能会高于根际土壤(朱丽霞等, 2003)。
非根际微生物在土壤的营养和能量的流动、植物凋
落物的分解方面也有着重要的作用(方昉等, 2007)。
事实上, “根际”并非一个界限分明的实际区域, 对
根际范围与非根际范围的划分一直颇有争议, 一些
学者认为, 根际就是指根与土之间不足1 mm到几
mm的土壤(熊明彪等, 2002; 张学利等, 2002), 一般
的采样方式并不能很好地区分根际和非根际土壤。
因此, 同时研究根际和非根际微生物的变化有助于
更全面地揭示植物与微生物间的相互作用关系。
在本实验室的前期研究中, 陈颖等(2012)采集
根系周围成团土壤作为根际土, 分析了几种常见禾
本科植物对根际微生物的影响, 发现不同物种对根
际微生物的组成存在影响, 但是重复间的误差较大,
没有发现不同物种间在主要微生物类群上存在差
异。本研究采取较常用的Riley和Barber (1969)的抖
落法进行采样, 以期得到与植物根系更为接近的根
际土, 以更精确地分析不同植物对根际微生物组成
的影响。此外, 为了更好地理解退化及恢复过程中植
被变化对土壤微生物的影响, 本研究选择退化-恢复
样地采样, 除了常见的几种禾本科植物外, 增加了
退化样地的典型物种冷蒿(Fringed sagebrush), 分析
了不同植物物种根际微生物和非根际微生物的数量
和群落组成, 以回答以下科学问题: (1)不同植物物
种对土壤微生物的影响是否存在差异? (2)根际和非
根际微生物对不同植物物种的响应各有什么特征?
1 材料和方法
1.1 样地概况与样品采集
内蒙古锡林郭勒草原生态系统国家野外科学
观测研究站地处内蒙古高原锡林河流域, 该流域属
于中温带亚干旱地区, 气候划分上属于温带半干旱
草原气候。由于受气候、成土母质、地质地貌、地
表水与地下水以及植被特征等因素的共同影响, 形
成了典型的栗钙土, 质地较轻, 多为沙土和粉壤土。
该地区腐殖层厚度30–45 cm, 有机质含量2.0%–
4.0%。植物区系具有典型草原与山地森林草原的特
征, 因此植物成分以旱生草本植物为主导, 例如分
布最广泛的羊草(Leymus chinensis)群落和大针茅
(Stipa grandis)群落。采样地区位于 116°40′30′′–
116°41′10′′ E, 43°37′40′′–43°37′50′′ N, 海拔1 186 m
的退化-恢复样地, 该样地于1983年进行围封, 面积
900 m × 300 m, 围封前退化严重。供试土壤样品采
集于2011年8月, 间隔几百米随机选定3个采样区作
为3个重复。在每个采样区收集6个典型物种的根际
与非根际土壤 , 物种包括羊草、大针茅、冰草
(Agropyron cristatum)、西伯利亚羽茅(Achnatherum
sibiricum)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷
蒿。在采集每个物种时, 为了减少其他物种的干扰,
我们选择单一物种多株植株聚集生长的地方作为取
样点, 取样面积约30 cm × 30 cm。小心地抖落根系
周围和根系之间的土壤, 收集作为非根际土壤。用
小毛刷将剩余的附着在根系上的微量土壤轻轻地刷
下作为根际土壤。然后根际土壤和非根际土壤迅速
过1 mm筛, 于–20 ℃保存以备提取DNA。
1.2 DNA的提取与实时聚合酶链反应(real-time
PCR)
土壤微生物总DNA采用Fast DNA® SPIN Kit
for Soil (MP Biomedi-cals, USA)试剂盒提取, 具体
操作步骤按照试剂盒说明书进行。
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细菌采用探针法(Taqman probe)进行real-time
PCR。PCR扩增时 , 特异性荧光探针为TM1389F
(5′-CTTGTACACACCGCCCGTC-3′), 该探针为一
寡核苷酸 , 其5′端标记一个报告荧光基团FAM
(6-carboxy-fluorescein), 3′端标记一个淬灭荧光基
团 TAMRA (6-carboxy-tetra-menthylrhodamine), 引
物为 1369F (5′-CGGTGAATACGTTCCCGG-3′)和
1492R (5′-ACGGCTACCTTGTTACGACT-3′), PCR
反应试剂采用Premix Ex-TaqTM (TaKaRa), PCR反应
条件为94 ℃预变性2 min; 94 ℃变性15 s, 56 ℃退火
1 min, 72 ℃延伸1 min, 40个循环。
真菌采用荧光染料掺入法(SYBR green)进行
real-time PCR。在PCR反应体系中 , 加入适量的
SYBR荧光染料 , PCR试剂为SYBR® Premix Ex-
TaqTM (TaKaRa), 引物为NS1 (5′-GTAGTCATATGC-
TTGTCC-3′)和Fung (5′-CATTCCCCGTTACCCGT-
TG-3′)。Real-time PCR反应程序为94 ℃预变性2
min; 94 ℃变性30 s, 55 ℃退火30 s, 72 ℃延伸1 min,
40个循环, 为了防止反应中的引物二聚体的产生所
引起的误差, 每个循环在83 ℃收集荧光信号。
所用实时荧光定量扩增仪型号为iQ5 (Bio-rad,
Hercules, USA), 以插入相应基因的质粒为标准品
获得标准曲线 , 质粒的DNA浓度由Nanodrop®
ND-1000 UV-Vis Spectrophotometer (NanoDrop
Technologies, Wilmington, USA)测定。
1.3 末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)
采用通用引物27F (5′-AGAGTTTGATCMTG-
GCTCAG-3′)和 519R (5′-ATTACCGCGGCTGCTG-
G-3′)扩增细菌16S rDNA片段, 其中引物27F的5′端
带6-FAM荧光标记。扩增采用递减PCR (touch- down
PCR)进行, 反应体系25 μL, 包括: 10 × PCR buffer
(含Mg2+) 2.5 μL; dNTP 2 μL; BSA 0.75 μL; 引物(10
μmol·L–1)各0.5 μL; Ex-Taq酶(TaKaRa) 0.2 μL; 模板
2 μL; 加水补足25 μL。TD-PCR反应条件: 94 ℃预变
性3 min; 96 ℃变性30 s; 55 ℃退火30 s; 每次下降
0.5 , ℃ 直到50 , ℃ 每个温度循环2次, 72 ℃延伸45
s; 循环10次, 然后96 ℃变性30 s; 50 ℃退火30 s; 72
℃延伸45 s; 进行25个循环, 72 ℃延伸10 min。扩增
结束后, PCR产物用限制性内切酶HhaI和HaeIII同
时进行酶切。酶切体系20 μL: ddH2O 6 μL; M-buffer
2 μL; HhaI和HaeIII各1 μL; PCR产物10 μL。37 ℃温
育3 h。
采 用 通 用 引 物 ITS1F (5′-CTTGGTCATTT-
AGAGGAAGTAA-3′)和ITS4 (5′-TCCTCCGCTTAT-
TGATATGC-3′)扩增真菌ITS区片段, 其中引物ITS4
的5′端带6-FAM荧光标记。扩增采用TD-PCR进行,
反应体系同细菌。TD-PCR扩增结束后, PCR产物用
限制性内切酶HinfI进行酶切 , 酶切体系20 μL:
ddH2O 7 μL; M-buffer 2 μL; HinfI 1 μL; PCR产物10
μL。37 ℃温育3 h。
将上述细菌和真菌的酶切产物用Easy Pure
PCR Purification Kit (Trans Gen)试剂盒进行纯化,
送北京诺赛基因组研究中心进行基因扫描检测。在
检测结果的基因扫描图谱上, 以不同长度的末端限
制性片段的峰面积占总峰面积的百分数来表征不同
微生物类群的相对数量, 并以此数据进行MRPP多
响应置换过程分析和PCA主成分分析。
1.4 数据统计及分析方法
土壤中细菌和真菌群落结构的T-RFLP数据运
用SPSS 11.5和PC-ORD 5.0软件分别进行主成分分
析和多响应置换过程分析, 主成分分析用SigmaPlot
10.0作图。荧光定量PCR的结果首先采用SAS
Version 8.0 (SAS Institute, Cary, USA)进行双因素方
差分析(two-way ANOVA), 然后采用SPSS 11.5软件
进行单因素方差分析(one-way ANOVA, Duncan检
验)检验各参数的差异显著性 (p < 0.05), 用Excel
2007作图。
2 结果和讨论
2.1 根际和非根际土壤微生物数量的实时聚合酶
链反应结果分析
对微生物数量的定量分析结果做双因素方差
分析(表1)显示, 根际和非根际之间细菌和真菌的数
量都存在显著差异, 根际环境是影响细菌和真菌数
量的主要因素, 尤其以真菌更为明显, 而物种的影
响及物种和根际环境之间的交互作用不显著。为了
进一步分析不同植物之间的差异, 我们分别对根际
和非根际土中不同物种的细菌和真菌数量又进行了
单因素方差分析。细菌数量的单因素方差分析结果
见图1。从根际与非根际群落数量的比较看出, 对大
多数植物种来说, 根际土壤细菌数量大于非根际土
壤, 这与他人的一些研究结果相似(周国英等, 2001;
Badri et al., 2009)。不同植物种间不仅在根际土壤而
且在非根际土壤的细菌数量上存在显著差异。这反
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表1 植物种及根际环境对细菌和真菌数量的影响
Table 1 Effects of plant species and rhizosphere environment on numbers of bacteria and fungi
微生物类群 Microbial group 变异来源 Source of variation df F p
物种 Species 5 2.16 0.095 7
根际环境 Rhizosphere environment 1 11.89 0.002 3
细菌 Bacteria
物种×根际环境 Species × rhizosphere environment 5 2.55 0.057 4
物种 Species 5 2.46 0.064 7
根际环境 Rhizosphere environment 1 136.02 <0.000 1
真菌 Fungi
物种×根际环境 Species × rhizosphere environment 5 0.50 0.771 3



图1 不同植物种根际土壤和非根际土壤中细菌的数量(平均值±标准误差)。A、B表示不同物种根际土壤间差异显著(p < 0.05);
a、b表示不同物种非根际土壤间差异显著(p < 0.05)。
Fig. 1 Numbers of bacteria in rhizosphere and non-rhizosphere soils of different plant species (mean ± SE). A and B indicate sig-
nificant difference among rhizosphere soils of different species (p < 0.05); a and b indicate significant difference among
non-rhizosphere soils of different species (p < 0.05).


映出不同植物种对细菌数量的影响并不局限在狭义
概念上微小的根际环境中, 但由于根际和非根际土
壤的严格区分非常困难, 不能排除非根际土壤的变
化仍可能与根系的作用有关。这与双因素方差分析
中物种对细菌数量的影响不显著的结果不同, 体现
出不同统计方法得出的结果可能存在一定的差异,
因此, 同时采用多种方法研究有助于更全面、更精
确地对结果做出分析。
各个植物种中以大针茅的根际细菌数量最低,
这与之前的研究结果较为一致(陈颖等, 2012)。虽然
大多数研究认为, 根系可以分泌微生物赖以生存的
碳源, 从而刺激微生物的生长; 但是也有研究表明,
有的根系分泌物可能对细菌有抑制作用(Muarry et
al., 1996; 陶波等, 2010)。大针茅根际土壤中细菌含
量较低是否与根系分泌物的影响有关, 有待于进一
步验证。此外, 冷蒿和糙隐子草的根际土细菌数量
也较少, 并且与非根际土之间差异较小。冷蒿为多
年生轴根小半灌木, 相比须根系的禾本科植物, 细
根生物量少; 而糙隐子草个体小, 根的生物量也相
对较少; 因此, 这两种植物根际细菌的数量较低可
能与细根数量少导致的根系分泌物和细胞脱落物等
含量较低有关。
真菌数量的单因素方差分析结果见图2。与细
菌相似, 各个植物物种根际土壤中的真菌数量显著
高于非根际土壤, 甚至高达100倍。这一方面可能是
由于根系分泌物含有大量的有机酸, 导致根际土壤
的pH比非根际土壤低(徐秋芳和钱新标, 1998), 从
而使适应于酸性环境的真菌数量增多 (刘涛等 ,
2008)。另外, 真菌是大分子物质的主要分解者, 因
此它们容易在根系细胞的凋亡物比较丰富的根际土
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图2 不同植物种根际土壤和非根际土壤中真菌的数量(平均值±标准误差)。A、B表示不同物种根际土壤间差异显著(p < 0.05)。
Fig. 2 Numbers of fungi in rhizosphere and non-rhizosphere soils of different plant species (mean ± SE). A and B indicate signifi-
cant difference among rhizosphere soils of different species (p < 0.05).


表2 不同物种根际和非根际土壤中细菌和真菌群落结构的多响应置换过程分析
Table 2 Multi-response permutation procedures analysis of bacteria and fungi community structure in rhizosphere and
non-rhizosphere soils of different species
微生物类群
Microbial group
分组
Group
观测值
Observed value
预期值
Expected value
T A p
细菌
Bacteria
根际与非根际
Rhizosphere and non-rhizosphere
0.457 0.500 –5.014 0.086 < 0.001
不同物种根际土壤
Rhizosphere soils of different species
0.233 0.500 –5.518 0.533 < 0.001
不同物种非根际土壤
Non-rhizosphere soils of different species
0.284 0.500 –4.250 0.430 < 0.001
真菌
Fungi
根际与非根际
Rhizosphere and non-rhizosphere
0.405 0.500 –10.832 0.190 < 0.001
不同物种根际土壤
Rhizosphere soils of different species
0.307 0.500 –4.341 0.385 < 0.001
不同物种非根际土壤
Non-rhizosphere soils of different species
0.268 0.500 –4.969 0.462 < 0.001
A, 一致性统计量; T, 检验性统计量。
A, agreement statistic; T, test statistic.


壤中大量繁殖。与图1比较, 真菌的数量普遍远低
于细菌数量, 这与其他研究中报道的细菌是土壤
微生物中最大的类群, 占土壤微生物总量的70%–
90%具有一致性(韦红群等, 2009)。不同植物种对根
际真菌的数量有显著影响, 而对非根际真菌数量
的影响不显著。这可能是因为与真菌相比, 细菌容
易利用易扩散的小分子物质如根系分泌物, 并且
细菌本身个体较小, 易扩散, 从而导致不同植物种
对它的影响可以扩展到比真菌更广的区域, 如非
根际土壤。
2.2 根际微生物和非根际微生物群落结构的T-
RFLP
T-RFLP是近些年来被广泛应用于土壤微生物
研究中的一种分子生物学技术, 具有重复性好、灵
敏度高、准确快速等优点(Kent et al., 2003; Li et al.,
2007)。T-RFLP结果产生的数据量比较大, 通常可结
合统计软件对数据进行综合分析。其中的主成分分
析 (PCA)是较常用的一种方法 (Dollhopf et al.,
2001)。而多响应置换过程分析方法(MRPP)近些年
来也被广泛应用于生态学研究中(Zimmerman et al.,
1985; Brosofske et al., 2001; Stallins, 2002)。本文把
这两种方法结合起来, 对根际土壤和非根际土壤中
细菌和真菌的T-RFLP数据进行分析。本研究中少量
样品由于PCR产物浓度过低没有得到有效数据, 由
于不同批次的PCR产物间存在一定差异, 本文没有
补充缺失数据。
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将样品按根际和非根际或者按物种分组后进
行MRPP分析(表2), 结果表明, 细菌和真菌的群落
结构在根际和非根际之间都差异显著, 而且根际土
和非根际土中细菌和真菌的群落结构在不同物种之
间差异也显著。尤其以真菌群落结构在根际和非根
际间的差异最为突出, 其表征组间分离程度的t值
最小。在不同物种间的差异上, 则以细菌的根际土
中较为明显, t值较小。
PCA分析表明, 细菌的第1主成分PC1和第2主
成分PC2的方差贡献率分别是26.95%和19.72%, 累
计方差贡献率为46.67% (图3A)。除少量样品存在交
叉现象外, 第1主成分PC1将所有的样品大致分成了
两大部分, 即以白色为代表的不同物种的根际土壤
细菌和以黑色为代表的非根际土壤细菌。对绝大多
数植物种而言, 其根际和非根际细菌的组成在PCA
图中形成不同的聚集区。这些结果显示了根际和非
根际环境对细菌群落结构的重要影响。此外, 各样品
在一定程度上存在按物种聚类的现象, 但是每个植
物种的3个重复中一般只有两个重复间距离很近, 这
可能是因为不同植物种对细菌群落结构的影响往往
体现在含量较低的微生物类群的变化上, 而且根系
对土壤微生物的影响还存在微环境格局(Marschner
et al., 2012), 因此, 在比较粗放的采样方式下, 细菌
群落结构容易受到一些随机因素(如土壤异质性)的
影响而检测不到不同物种间的微小变化。
真菌的PC1和PC2的方差贡献率分别是20.63%
和17.49%, 累计方差贡献率为38.12%。图3B显示,
真菌的群落结构在PC1轴上可以明显地分为以白色
为代表的根际真菌和以黑色为代表的非根际真菌两
大类群, 表明根际和非根际之间的差异超过了植物
物种对真菌群落组成的影响。真菌在大分子物质如
植物残体以及凋亡细胞的分解中起着重要的作用,
因此根际和非根际环境中真菌群落组成不同的最主
要原因可能是死亡根系为真菌提供了特殊的营养物
质来源。与此相符, Anderson等(2004)发现根际土壤
和非根际土壤中参与植物残体分解的纤维素酶和几
丁质酶的活性不同。禾本科植物不同物种对真菌群
落结构的影响不明显, 但是冷蒿的根际真菌与其他
物种间都存在明显的差异, 在图3B中位于各个样品
的最上方。推测主要原因是禾本科植物不同物种间
分类地位比较接近, 而冷蒿与禾本科植物在分类上


图3 不同物种根际土壤和非根际土壤中细菌(A)和真菌(B)
群落结构。○, 冰草根际土壤; ●, 冰草非根际土壤; , ◇ 冷蒿
根际土壤; , ◆ 冷蒿非根际土壤; , ▽ 羊草根际土壤; ▼, 羊
草非根际土壤; , △ 糙隐子草根际土壤; ▲, 糙隐子草非根际
土壤; □, 西伯利亚羽茅根际土壤; ■, 西伯利亚羽茅非根际
土壤; , ☆ 大针茅根际土壤; , ★ 大针茅非根际土壤。
Fig. 3 Community structures of bacteria (A) and fungi (B) in
rhizosphere and non-rhizosphere soils of different species. ○,
Agropyron cristatum rhizosphere soil; ●, Agropyron cristatum
non-rhizosphere soil; , ◇ Fringed sagebrush rhizosphere soil;
, ◆ Fringed sagebrush non-rhizosphere soil; , ▽ Leymus
chinensis rhizosphere soil; ▼, Leymus chinensis non-
rhizosphere soil; , △ Cleistogenes squarrosa rhizosphere soil;
▲, Cleistogenes squarrosa non-rhizosphere soil; □, Ach-
natherum sibiiricum rhizosphere soil; ■, Achnatherum si-
biiricum non-rhizosphere soil; , ☆ Stipa grandis rhizosphere
soil; , ★ Stipa grandis non-rhizosphere soil.


距离较远, 因此在作为真菌营养物质来源的根系残
体及分泌物等组分上, 冷蒿也与其他禾本科植物间
有着明显的区别, 体现了植物种间的进化距离对与
其相关的土壤微生物组成的重要影响。
王纳纳等: 内蒙古草原典型植物对土壤微生物群落的影响 207

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3 结论
本研究采用分子生物学技术分析了内蒙古草
原退化-恢复样地的几种典型植物种对根际和非根
际微生物群落的影响。结果表明, 根际土壤中的细
菌及真菌在数量和群落结构上与非根际土壤间存在
显著的差异, 尤其对于真菌更为明显, 根际和非根
际间的差异往往超越了不同物种间的差异, 体现出
植物根际与非根际环境间的土壤性质和功能的巨大
差异。总体而言, 不同植物种对细菌数量和群落结
构的影响比真菌明显。鉴于根际分泌物在调控植物
物种特异性的微生物群落组成中的重要作用, 以及
植物可溶性组分的分解主要与细菌相关的特点
(Paterson et al., 2008; Badri & Vivanco, 2009), 我们
推测: 不同植物种对土壤微生物的特异性影响主要
体现在细菌容易利用的根系分泌物的差异上。但作
为退化草原的典型物种并与其他禾本科植物分类地
位较远的冷蒿, 其对应的真菌群落结构与其他植物
明显不同, 揭示了草原退化带来的植被变化对土壤
微生物及潜在土壤功能的重要影响。在分析不同植
物种对根际土壤微生物群落的影响上, 本研究未能
获得理想的效果, 如清晰地区分不同物种并找到具
有物种特异性的微生物类群。为了提高分析的精确
性, 在以后的工作中可以尝试采用微环境尺度的取
样方式(Dennis et al., 2008), 同时改进分析方法(如
采用高通量测序技术), 在更为细化的分类水平上
对特定的微生物类群进行分析。
基金项目 中国科学院战略性先导科技专项(XDA-
05050400)、国家自然科学基金(31170404)和国家重
点基础研究发展计划项目(2009CB421102)。
参考文献
Anderson M, Kjøller A, Struwe S (2004). Microbial enzyme
activities in leaf litter, humus and mineral soil layers of
European forests. Soil Biology & Biochemistry, 36, 1527–
1537.
Badri DV, Vivanco JM (2009). Regulation and function of root
exudates. Plant, Cell & Environment, 32, 666–681.
Badri DV, Weir TL, van der Lelie D, Vivanco JM (2009).
Rhizosphere chemical dialogues: plant-microbe interac-
tions. Current Opinion in Biotechnology, 20, 642–650.
Brosofske KD, Chen J, Crow TR (2001). Understory vegetation
and site factors: implications for a managed Wisconsin
landscape. Forest Ecologyand Management, 146, 75–87.
Chen Y, Li XX, Ying JY, Liang CZ, Bai YF (2012). Effects of
plant functional groups and plant species on soil microbial
composition in an Inner Mongolian grassland. Biodiversity
Science, 20, 59–65. (in Chinese with English abstract) [陈
颖, 李肖肖, 应娇妍, 梁存柱, 白永飞 (2012). 典型草
原植物功能群及物种对土壤微生物多样性的影响. 生
物多样性, 20, 59–65.]
Dennis PG, Miller AJ, Clark IM, Taylor RG, Valsami-Jones E,
Hirsch PR (2008). A novel method for sampling bacteria
on plant root and soil surfaces at the microhabitat scale.
Journal of Microbiological Methods, 75, 12–18.
Dollhopf SL, Hashsham SA, Tiedje JM (2001). Interpreting
16S rDNA T-RFLP data: application of self organizing
mapsand principal component analysis to describe com-
munity dynamics andconvergence. Microbial Ecology, 42,
495–505.
Fang F, Wu CZ, Hong W (2007). Study on the relationship
between rhizospheric or non-rhizospheric soil enzyme and
microbe in different plants. Subtropical Agriculture Re-
search, 3, 209–215. (in Chinese with English abstract) [方
昉, 吴承祯, 洪伟 (2007). 植物根际、非根际土壤酶与
微生物相关性研究进展. 亚热带农业研究, 3, 209–215.]
Jin J, Wang GH, Liu XB, Liu JD, Chen XL, Herbert SJ (2009).
Temporal and spatial dynamics of bacterial community in
the rhizosphere of soybean genotypes grown in a black
soil. Pedosphere, 19, 808–816.
Kent AD, Smith DJ, Benson BJ, Triplett EW (2003).
Web-based phylogenetic assignment tool for analysis of
terminal restriction fragment length polymorphism profiles
of microbial communities. Applied and Environmental
Microbiology, 69, 6768–6776.
Lambers H, Mougel C, Jaillard B (2009). Plant-microbe-soil
interactions in the rhizosphere: an evolutionary perspec-
tive. Plant and Soil, 321, 83–115.
Li F, Hullar MAJ, Lampe JW, Hinsinger P (2007). Optimi-
zation of terminal restriction fragment polymorphism
(TRFLP) analysis of human gut microbiota. Journal of
Microbiological Methods, 68, 303–311.
Liu T, Diao ZM, Qi YQ (2008). The primary advances
rhizosphere microbiology. Qinghai Prataculture, 17(1),
41–47. (in Chinese with English abstract) [刘涛, 刁治民,
祁永青 (2008). 根际微生物及对植物生长效应的初步
研究. 青海草业, 17(1), 41–47.]
Marschner P, Marhan S, Kandeler E (2012). Microscale
distribution and function of soil microorganisms in the
interface between rhizosphere and detritusphere. Soil
Biology & Biochemistry, 49, 174–183.
Murray AH, Loson GR, Stewart C (1996). Effect of simple
phenolic compounds of heather (Calluna vulgaris) on ru-
men microbial activity in vitro. Journal of Chemical
Ecology, 22, 1493–1504.
Paterson E, Osler G, Dawson LA, Gebbing T, Sim A, Ord B
(2008). Labile and recalcitrant plant fractions are utilised
by distinct microbial communities in soil: independent of
208 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2014, 38 (2): 201–208

www.plant-ecology.com
the presence of roots and mycorrhizal fungi. Soil Biology
& Biochemistry, 40, 1103–1113.
Riley D, Barber SA (1969). Bicarbonate accumulation and pH
changes at the soybean root-soil interface. Soil Science So-
ciety of America Journal, 33, 905–908.
Stallins JA (2002). Dune plant species diversity and function in
two barrier island biogeomorphic systems. Plant Ecology,
165, 183–196.
Tao B, Zhao W, Han YJ, Gao SJ (2010). Effect of Iva
xanthifolia root secretion on soil microorganisms amount.
Journal of Northeast Agricultural University, 41, 15–19.
(in Chinese with English abstract) [陶波, 赵微, 韩玉军,
高世杰 (2010). 假苍耳根系分泌物对土壤中微生物的
影响. 东北农业大学学报, 41, 15–19.]
Wei HQ, Deng JZ, Cao JH, Xie LL, Liang JS, Jiang JB (2009).
Study on microbe group of Stylosanthes guianensis root
and rhizosphere in Mao Village of Guilin. Pratacultural
Science, 26, 69–73. (in Chinese with English abstract) [韦
红群 , 邓建珍 , 曹建华 , 谢磊林 , 梁钧淞 , 蒋健波
(2009). 柱花草根系与根际微生物类群的研究. 草业科
学, 26, 69–73.]
Xiong MB, He JP, Song GY (2002). Effect of root exudations
on ecological distribution of rhizospheric microorganisms.
Chinese Journal of Soil Science, 33, 145–148. (in Chinese
with English abstract) [熊明彪, 何建平, 宋光煜 (2002).
根分泌物对根际微生物生态分布的影响. 土壤通报, 33,
145–148.]
Xu QF, Qian XB (1998). Chemical properties of rhizosphere
soil under Phyllostachys pubescens forest. Journal of
Zhejiang Forestry College, 15, 240–243. (in Chinese with
English abstract) [徐秋芳, 钱新标 (1998). 毛竹根际土
壤的化学性质. 浙江林学院学报, 15, 240–243.]
Zhang XL, Yang SJ, Zhang BX (2002). A summary of studies
on rhizosphere soil of trees in China. Journal of Shenyang
Agricultural University, 33, 461–465. (in Chinese with
English abstract) [张学利, 杨树军, 张百习 (2002). 我
国林木根际土壤研究进展 . 沈阳农业大学学报 , 33,
461–465.]
Zhou GY, Chen XY, Li QR, Lan GH (2001). Ecological
distribution of soil microorganisms and activity of soil
enzymes in Oiltea camellia stands. Economic Forest
Researches, 19(1), 9–12. (in Chinese with English
abstract) [周国英, 陈小艳, 李倩茹, 兰贵洪 (2001). 油
茶林土壤微生物生态分布及土壤酶活性的研究. 经济
林研究, 19(1), 9–12.]
Zhu LX, Zhang JE, Liu WG (2003). Review of studies on
interactions between root exudates and rhizopheric
microorganisms. Ecology and Environment, 12, 102–105.
(in Chinese with English abstract) [朱丽霞, 章家恩, 刘文
高 (2003). 根系分泌物与根际微生物相互作用研究综
述. 生态环境, 12, 102–105.]
Zimmerman GM, Goetz H, Mielke PW Jr (1985). Use of an
improved statistical method for group comparisons to
study effects of prairie fire. Ecology, 66, 606–611.

责任编委: 黄建辉 责任编辑: 王 葳