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的比值又称为根际效应（Rhizosphere effect），用
R/S 值来表示。比较 3 种植物的 R/S 值：芦苇的
根际效应最大，R/S 值为 7.63，香蒲次之，R/S
值为 6.25；黑麦草的根际效应最小，R/S 值为 4.39。
3.2 DGGE 分析
3.2.1 PCR扩增
样品总DNA进行PCR扩增，能够扩增出长度
约200 bp的DNA片段，见图1。

图1 PCR扩增结果
Fig. 1 Different samples amplified by PCR
X1 香蒲根际，Typha latifolia rhizosphere；
X2 香蒲根区，Typha latifolia root zone；
L1 芦苇根际，Phragmites australis rhizosphere；
L2 芦苇根区，Phragmites australis root zone；
H1 黑麦草根际，Lolium perenne rhizosphere；
H2 黑麦草根区，Lolium perenne root zone

3.2.2 DGGE指纹图谱
DGGE指纹图谱如图2所示，样品可分离出
16~23条数目不等、强度不同的条带。比较根际
与根区条带数目：香蒲23/19、芦苇19/16、黑麦
草22/22，差异较大，说明3种植物根际微生物群
落结构存在较大差异。
3.2.3 多样性指数
图像经 Quantity One 数字化后，扣除背景强
度（选择参数 Rolling disk，size 5），检测条带的
位置、数目和强度。
表2所示，根际Shannon指数最高的是黑麦草，
指数为2.86，最低的是香蒲，指数为2.82，表明
黑麦草根际微生物丰富度最大，香蒲根际微生物
丰富度最小；Simpson指数最高的是芦苇，指数为
0.94，最低的是香蒲，指数为0.92，表明芦苇根
际具有数目最多的常见物种，而在香蒲根区中常
见物种数目最少；微生物Evenness指数最高的是
芦苇，指数为0.96，最低的是香蒲，为0.90，表
明芦苇根际和香蒲根际分别具有最大和最小的物
种均匀性。根际多样性指数和均匀性指数均大于
根区，芦苇根际和根区指数差异最明显，Shannon
指数、Simpson指数和Evenness指数差异分别为
2.83/2.52、0.94/0.91、0.96/0.91，表明芦苇根际能
够更好的富集土壤微生物。
3.2.4 相似性分析
表3所示，黑麦草和芦苇根区的相似性系数最
小，为33.9%，香蒲和芦苇根际的相似性系数最
大，为63.4%；相似性系数普遍较小，群落结构
相似性不高。
群落结构相似性聚类分析如图3所示，根际与
根区的微生物群落聚类位置较远，说明根际能影
响根际微生物群落结构及多样性。


图2 DGGE指纹图谱及其模式图
Fig. 2 DGGE band patterns and models of different
samples
1 香蒲根际，Typha latifolia rhizosphere；
2 香蒲根区，Typha latifolia root zone
3 黑麦草根际，Lolium perenne rhizosphere
4 黑麦草根区，Lolium perenne root zone
5 芦苇根际，Phragmites australis rhizosphere
6 芦苇根区，Phragmites australis root zone

4 讨论（Discussion）

不同植物湿地系统根际微生物数量不同，项
学敏等 [3]研究表明，根际分泌物直接影响根际微
生物的种类和数量分布，不同植物根系分泌物的
种类和数量不同，从而有选择的影响着根际微生
物。本研究与其研究取得相似结果，3种植物根际
微生物数量存在差异，芦苇根际数量最多，黑麦
草数量最少，芦苇与黑麦草、香蒲与黑麦草根际微
生物数量差异显著（P<0.05），说明植物种类能影响
根际微生物的种类和数量分布。
根际和根区微生物数量不同，这可能是由于
3 期 武钰坤，等. 人工湿地不同植物根际微生物群落多样性比较研究 321
  
植物光合作用产生的氧通过植物组织输送到根
部，经根部释放到外部环境中，保证了根部表面
微生物对氧气的需求，同时植物根际分泌物是微
生物的重要营养和能量来源，从而造成微生物类
群对根部的趋向性 [16]。申建波等 [17]研究表明，根
际微生物的数量较多，竞争力强的微生物能大量
利用根系分泌物，在根表面附近大量富集。本研
究与其研究取得了一致的结果，3种植物根际微生
物数量都显著高于根区（P<0.05），说明植物根际
对微生物数量和分布具有较大影响。

表 2 样品 DGGE 条带多样性指数及均匀性指数
Table 2 Shannon Index (H), Simpson Index (D) and Evenness (E) of each sample by DGGE bands patterns
样品
Sample
香浓指数
Shannon Index(H)
辛普森指数
Simpson Index (D)
均匀性指数
Evenness Index (E)
香蒲根际 Typha latifolia rhizosphere 2.82 0.92 0.90
香蒲根区 Typha latifolia root zone 2.60 0.90 0.88
黑麦草根际 Lolium perenne rhizosphere 2.86 0.93 0.92
黑麦草根区 Lolium perenne root zone 2.76 0.92 0.89
芦苇根际 Phragmites australis rhizosphere 2.83 0.94 0.96
芦苇根区 Phragmites australis root zone 2.52 0.91 0.91
表3 样品微生物群落相似性分析
Table 3 Similarity coefficients of microorganisms community of different sample
样品编号Sample number 1 2 3 4 5 6
1 17 19 18 17 14
2 45.8% 14 16 13 11
3 55.4% 35.8% 17 14 10
4 53.1% 45.7% 51.2% 15 13
5 63.4% 38.8% 50.8% 41.6% 13
6 50.8% 37.2% 37.8% 33.9% 47.9%
注：对角线上部数据为DGGE图谱泳道共有条带数目，下部为群落相似性系数，样品编号同图2
Note：The date above diagonal are the numbers of DGGE profile common bands; those below diagonal are the
coefficients of community similarity. The sample number is the same as Fig. 2.


图3 样品微生物群落结构相似性的聚类分析
Fig. 3 Cluster analysis of microorganisms community
structure similarity in different samples

DGGE图谱显示，每个样品均可分离出数目
不等、强度不同的条带，3种植物根际都存在着丰
富的微生物种类；根际的条带数目多于根区，说
明根际能影响土壤微生物群落结构以及提高其多
样性。但样品条带的数目和强度与传统分离培养
方法测定的微生物数量之间没有相关关系，这可
能是由于有些微生物处于“活的非可培养状态”
（viable but nonculturable，VBNC），目前人工培
养方法能分离和描述的微生物物种数量仅占总量
的1%~10%，而其余90%~99%的微生物类群仍然
未被分离和认识 [18]。本文直接从土壤中抽提总
DNA，分析其中16S rDNA的序列多态性，采用
DGGE技术从分子水平上表征微生物群落结构的
多样性，能有效克服传统方法的缺点，更加客观
322 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
  
和真实揭示微生物多样性。
比较根际和根区多样性和均匀性指数，芦苇
根际和根区3种指标差异最明显；前述平板计数研
究有类似结果，芦苇根际效应R/S最大，表明芦苇
根际能够更好的富集土壤微生物，提高微生物群
落多样性。传统微生物培养方法与PCR-DGGE技
术相结合，能更真实地对植物根际微生物群落结
构多样性进行比较研究。
不同季节植物的生长状况和代谢活动不相
同，其输氧能力、分泌物也不同，这些均影响微
生物的生长繁殖 [19]，所以冬季不同植物根际微生
物群落多样性有待于进一步研究分析。
5 结论（Conclusions）
1）芦苇、香蒲和黑麦草根际的微生物数量不
同，群落结构也不同。植物种类能影响根际微生物
的种类和数量分布。
2）根际微生物数量显著大于根区，根际多样
性指数和均匀性指数均高于根区，根际能富集较
多微生物，能提高人工湿地微生物群落结构多样
性。
3）芦苇系统的根际效应R/S值最大，多样性
指数和均匀性指数差异最大，表明芦苇根际富集
微生物能力最好，人工湿地选择栽种芦苇，群落
多样性最好。

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