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Diversity of Microbial Community of Paddy Soil Types in Double-Rice Cropping System

双季稻区稻田不同土壤类型的微生物群落多样性分析


Soil microbial communities play a central role in global biogeochemical cycle and soil organic transformation, according to the effect on the soil fertility and soil health. The objective of this study was to use phospholipid fatty acid (PLFA) profiles to characterize and identify microbial community structure among six paddy soil types. The results indicated that total twenty one PLFA (phospholipid fatty acid) profiles were detected among the six soil types, purple type had the highest content of fatty acid, with the value of 107.05 ng g-1, and the lowest one was in river type whose value was 59.75 ng g-1. The amounts of Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, fungi were different among the six soil types, and the ratio between of them was also different. Principal component analyses of whole soil were conducted to determine microbial community structure of the 21 PLFAs detected in the six soil types, the main two principal components explained 76.7% of the total variance. All unsaturated PLFAs except C16:0 were highly expressed in the first principal component, the OH fatty acid were expressed in the second principal component.


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(5): 826−832 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30671222, 30871491), 国家“十一五”科技支撑计划项目(2007BAD89B01, 2006BAD02A15)和国家公益性行业
(农业)科研专项(200803028)资助。
*
通讯作者(Corresponding authors): 曾昭海, E-mail: zengzhaohai@cau.edu.cn, Tel: 010-62734884; 胡跃高
Received(收稿日期): 2009-12-30; Accepted(接受日期): 2010-02-08.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00826
双季稻区稻田不同土壤类型的微生物群落多样性分析
卜洪震 1 王丽宏 2 肖小平 3 杨光立 3 胡跃高 1,* 曾昭海 1,*
1中国农业大学农学与生物技术学院 / 农业部农作制度重点开放实验室, 北京 100193; 2河北农业大学农学院, 河北保定 071001; 3湖
南省农业科学院土壤与肥料研究所, 湖南长沙 410125
摘 要: 土壤微生物在地球化学循环、土壤有机质周转以及土壤肥力与质量方面发挥重要作用。选取双季稻区 6 种
主要的水稻土类型, 应用磷脂脂肪酸(PLFAs)分析方法, 研究土壤类型对土壤微生物的结构和多样性的影响。结果表
明, 6种不同的土壤类型中共检测出了 21种不同的磷脂脂肪酸类型, 其中紫色土磷脂脂肪酸总量最高, 达到 107.05 ng
g−1干土, 河沙泥磷脂脂肪酸含量最低, 为 59.75 ng g−1干土。从革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌及相互间的比值
变化看, 6种土壤类型间差异较大。主成分分析结果表明, 第一主成分和第二主成分可以解释总变异的 76.7%, 除 C16:0
外, 大部分的非饱和脂肪酸和环式脂肪酸的变异可以在第一主成分中反映出来, 第二主成分主要反映含羟基的脂肪
酸变异。
关键词: 水稻; 土壤类型; 土壤微生物; 磷脂脂肪酸
Diversity of Microbial Community of Paddy Soil Types in Double-Rice Crop-
ping System
BU Hong-Zhen1, WANG Li-Hong2, XIAO Xiao-Ping3, YANG Guang-Li3, HU Yue-Gao1,*, and ZENG Zhao-Hai1,*
1 College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University / Key Laboratory of Farming System, Ministry of Agriculture, Beijing
100193, China; 2Agronomy College, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China; 3 Soil and Fertilizer Institute, Hunan Academy of
Agricultural Sciences, Changsha 410125, China
Abstract: Soil microbial communities play a central role in global biogeochemical cycle and soil organic transformation, accord-
ing to the effect on the soil fertility and soil health. The objective of this study was to use phospholipid fatty acid (PLFA) profiles
to characterize and identify microbial community structure among six paddy soil types. The results indicated that total twenty one
PLFA (phospholipid fatty acid) profiles were detected among the six soil types, purple type had the highest content of fatty acid,
with the value of 107.05 ng g−1, and the lowest one was in river type whose value was 59.75 ng g−1. The amounts of Gram-posi-
tive bacteria, Gram-negative bacteria, fungi were different among the six soil types, and the ratio between of them was also dif-
ferent. Principal component analyses of whole soil were conducted to determine microbial community structure of the 21 PLFAs
detected in the six soil types, the main two principal components explained 76.7% of the total variance. All unsaturated PLFAs
except C16:0 were highly expressed in the first principal component, the OH fatty acid were expressed in the second principal
component.
Keywords: Rice; Soil type; Soil microbial communities; Phospholipid fatty acids (PLFA)
土壤微生物是陆地生态系统最丰富的物种, 相
关研究表明, 每克森林土壤拥有的基因组量为 4 000~
6 000个, 相当于 12 000~18 000不同物种; 每克农
田土壤拥有的基因组量为 140~8 800, 相当于 400~
26 000不同物种[1-2]。土壤微生物组成与活性决定着
生物地球化学循环、土壤有机质的周转及土壤肥力
和质量, 也与植物的生产力有关。土壤微生物还可以
敏感地指示气候和土壤环境条件的变化, 土壤微生物
参数可能是最早用于反映土壤质量的指标[3]。土地利
用方式、种植制度、农地管理方式以及作物种类都
对土壤微生物产生影响[4-8]。Waldrop等[9]在研究森林
转换为耕地条件下的土壤微生物群落结构时发现 ,
土壤中有机碳和氮下降 50%~55%, 微生物量下降
75%, β-葡萄糖苷酶活性下降 54%, 微生物特征和种类
第 5期 卜洪震等: 双季稻区稻田不同土壤类型的微生物群落多样性分析 827


发生明显的变化; Bossio等[10]应用磷脂脂肪酸(PLFA)
分析方法研究有机农作、低投入农作及常规农作对
土壤微生物影响时发现, 不同处理因素对其影响由
大到小的顺序为土壤类型>季节>特殊农事操作>管
理系统>田间变异; Marschner等[11]利用鹰嘴豆、油菜
和苏丹草在不同土壤类型中生长, 研究不同处理的
微生态效应, 结果显示, 作物种类、根系区域及土壤
类型以及它们间的相互关系对土壤微生物结构及活
性有显著的影响。南方双季稻区在保障粮食安全方
面具有举足轻重的地位, 其土壤健康状况与稻田可
持续直接相关。本研究旨在明确土壤类型与土壤微
生物群落及结构的关系, 为农田健康管理提供微生
物指标测定。
1 材料与方法
1.1 试验方案及样品采集
试验在湖南省土壤肥料研究所网室进行。试验
地属于亚热带季风湿润气候, 年平均气温 16~18 , ℃
≥10℃的活动积温 5 000~5 800 , ℃ 无霜期 260~310
d, 年降雨量 1 200~1 700 mm。试验小区面积 2 m2,
水泥池以鹅卵石垫底(厚度为 40 cm), 上层填装 90
cm厚原状土壤。试验土壤类型分别为花岗岩风化物
发育的麻沙泥水稻土(GSS)、石灰岩风化物发育的灰
泥田水稻土(GCS)、紫色页岩风化物发育的紫泥田水
稻土(PCS)、第四纪红壤发育的红泥田水稻土(RCS)、
板页岩风化物发育的黄泥田水稻土(YCS)、河流沉积
物发育的河沙泥水稻土(ASS)。于 2004 年春置 6 种
土壤于水泥池内, 随机区组排列, 水泥池有良好的
排灌水设备, 每个处理区设置重复 3 次。土壤基础
理化性状在王丽宏等人论文已经进行过描述[23]。
2005年 12月 20日在双季稻收获后种植黑麦草,
进行田间土壤取样, 取样深度为 0~20 cm, 将土样立
即带回实验室, 放在 4℃冰柜中保存。
1.2 磷脂脂肪酸测定
1.2.1 脂肪酸的提取 采用修正的 Bligh-Dyer方
法[5]。将田间土样充分混合, 除去其中的植物残体、
石块及蚯蚓等, 过 2 mm筛。调节土壤至 40%田间持
水量, 在 25℃培养 7 d, 称取相当于 20 g烘干土壤的
湿润土壤 3 份, 用混合浸提液(缓冲液∶甲醇∶氯仿
体积比为 0.8∶2∶1)在<18℃下以 200 r min−1避光振
荡 2 h, 加入水和氯仿各 37.5 mL, 充分混匀后于 4℃
冰箱中黑暗静置 12 h, 除去混合液中的甲醇和水后,
再用 30~40℃水浴旋转蒸发至约 1 mL。
1.2.2 磷脂脂肪酸的分离 将样品注入硅胶柱中,
分别用氯仿、丙酮各洗柱 2 次, 去掉中性脂肪酸和
糖脂类, 再用甲醇将磷脂脂肪酸洗脱至一个干净小
瓶中, 用 N2吹干洗脱液后放在−20℃下保存。
1.2.3 磷脂脂肪酸碱性甲醇水解和甲酯化 用 1
mL 甲醇和甲苯混合液(体积比为 1∶1)溶解干燥的
磷脂样品, 在其中加入 30 μL标准样品(将 C19:0和
C13:0 标准样品溶解于正己烷中, 配成 1 mmol L−1
溶液)。加入 0.2 mol L−1 1 mL KOH-甲醇溶液, 在
37~40℃水浴锅中加热 15 min, 冷却至室温后再用 1
mL 0.2 mol L−1醋酸调节 pH至中性, 加入氯仿和水
各 2 mL, 静置分层后收集底层的氯仿 , 利用无水
Na2SO4干燥吸取其中部分水分, 并用 N2吹干。
1.2.4 磷脂脂肪酸的测定 将脂肪酸重新溶解于
100 μL的正己烷中, 利用气相色谱(Hewlett-Packard
6890)测定脂肪酸 , 载气为氦气 , 补偿气体为氮气 ,
助燃气体为空气, 流量分别为 20~30 mL min−1、30
mL min−1及 300 mL min−1, 初始温度为 70℃保持 1
min后, 以 20 min℃ −1增加到 150 , ℃ 再以 5 min℃ −1
升值 250℃后以 10 min℃ −1升至 300 , ℃ 每个样品运
行总时间是 31.5 min。
磷脂脂肪酸含量 PLFA (ng g−1干土)=(PFAME ×ng
Std)/(PISTD × dilution × W)
式中, PFAME和 PISTD分别为样品和标准品的峰面
积, ng Std为标准样品的浓度(ng μL−1), W为土壤样
品的烘干重。
1.3 磷脂脂肪酸命名
采用 Frostegard 等 [6]方法 , 分子式以“X: YωZ
(c/t)”表示, 其中“X”代表脂肪酸分子的 C 原子总数,
“Y”代表不饱和烯键的数目, “ω”代表烯键距离羧基
的位置, “Z”为烯键或环丙烷链的位置。前缀“i”(iso)
代表异构甲基支链 (距甲基端的第 3 个碳原子 ),
“a”(anteiso)代表前异构甲基支链(距甲基端的第 3个
碳原子), “cyc”代表环丙基, “br”表示甲基链的位置
未知。后缀“c”和“t”分别代表顺式和反式同分异构体,
“OH”前的数字表示羟基的位置(从羧基端计数, 第 2
个碳为 α、第 3 个碳为 β)。根据 Frostegard 等[6]和
Zelles等[3-4]的研究, 脂肪酸为 i14:0、i15:lc、i15:0、
a15:0、i16:lc、i16:0、16:lω7c、i17:0、17:1ω6c、a17:0、
17:0cy、18:1ω7c、18:1ω5c 和 19:0cy 代表细菌的种
群, 其中 i15:0、a15:0、i16:0、i17:0、a17:0以及 17:0cy
代表革兰氏阳性菌 , C14:02OH、 C14:03OH、
C16:02OH、C18:1w9和 cyc19:0?代表革兰氏阴性菌;
828 作 物 学 报 第 36卷

真菌种群的磷脂脂肪酸有 16:lω5c、18:2ω6,9c、
18:lω9c 以及 18:2ω9,12; 放线菌的脂肪酸种类有
10Mel6:0、10Me17:0和 10Me18:0。
1.4 分析及数据处理方法
所有测定结果均为 3次重复的平均值。用 SPSS
进行 PLFA的主成分分析, 为保证结果可靠性, 减少
误差, 仅分析含量高于 0.1%的脂肪酸。
2 结果与分析
2.1 6种不同土壤类型磷脂脂肪酸组成及含量
6种土壤类型中共检测出 21种磷脂脂肪酸(表 1)。
6 种土壤的磷脂脂肪酸含量在 59.75~107.05 ng g−1范
围内变动, 其中紫色土磷脂脂肪酸总量最高, 达到
107.05 ng g−1干土, 河沙泥磷脂脂肪酸含量最低, 为
59.75 ng g−1干土。紫色土、红壤及花岗岩磷脂脂肪
酸的总含量与河沙泥、石灰岩及板页岩的磷脂脂肪
酸含量差异达到显著水平。从磷脂脂肪酸的变化看,
花岗岩类型的水稻土中 , iC15:0、C18:2w9,12、
C18:1w9 及 C19:0c9,10 四种脂肪酸占总脂肪酸含量
的 55.9%; 石灰岩土壤类型中, 含量处于前 4位的分
别是 iC15:0、C16:1d9、C18:1w9及 C18:1w9t&c11, 4
种脂肪酸含量占总脂肪酸含量的 47.6%; 以 iC15:0、
C16:1d9、C18:1w9及 C19:0c9,10为主体的 4种脂肪
酸含量在紫色土中占 49%; 红壤则不同, 含量较高
的 4 种磷脂脂肪酸分别为 iC15:0、C19:0c9,10、
C18:2w9,12及 aC15:0, 占总含量的 50.47%; 在河沙
泥类型的土壤中, 含量最高的 4种磷脂脂肪酸分别为
iC15:0、C16:1d9、C18:2w9,12 及 C18:1w9, 占总含
量的 49.92%; 在板页岩类型的水稻土中, C18:2w9,
12、iC15:0、C19:0c9,10 及 C18:1w9 四种磷脂脂肪
酸含量最高, 占该土壤类型总含量的 53.6%。总体而
言, 6种土壤类型中, iC15:0种类的磷脂脂肪酸的含
量都较高, 在花岗岩、石灰岩、紫色土、红壤、河
沙泥及板页岩中的含量分别为 15.58%、14.85%、

表 1 6种不同土壤类型磷脂脂肪酸组成及含量
Table 1 PLFAs composition and concentrations in the soils of granite, lime stone, purple type, red loam, river type, and
slaty type (ng g−1 DW)
磷脂脂肪酸
Phospholipid fatty acids
花岗岩
Granite
石灰岩
Lime stone
紫色土
Purple type
红壤
Red loam
河沙泥
River type
板页岩
Slaty type
C12:0 nd 0.95 c 1.16 bc 1.53 a 1.37 ab 1.05 bc
C14:0 1.99 ab 1.39 c 1.69 bc 2.30 a 1.62 bc 1.66 bc
iC15:0 16.50 b 11.12 d 14.89 c 19.25 a 10.59 d 11.94 d
aC15:0 8.30 b 3.08 e 7.18 c 9.53 a 2.16 f 6.45 d
C15:0 1.67 a 1.01 c 1.13 c 1.46 b 1.14 c 1.43 b
C14:0 2OH 1.33 b nd nd 1.72 a 1.12 c 0.89 d
C14:0 3OH 1.30 a 1.26 a 1.24 a 1.35 a 1.85 a 1.77 a
iC16:0 5.43 a 3.82 b 3.68 b 5.57 a 3.54 b 4.05 b
C16:1d9 1.33 f 10.19 b 14.02 a 3.84 e 8.09 c 6.67 d
C16:0 3.33 c 3.74 b 6.27 a 3.30 c 2.01 e 2.45 d
iC17:0 5.11 b 3.60 d 4.21 c 5.57 a 2.96 de 3.41 d
C17:0d9,10 1.33 b 1.00 d 1.10 cd 1.07 cd 3.69 a 1.17 c
C17:0 4.80 b 3.57 c 6.39 a 4.83 b 0.91 e 3.14 d
C16:0 2OH 2.40 c 3.11 b 3.80 a 1.04 d nd 0.98 d
C18:2w9,12 18.46 a 3.90 f 9.41 d 11.42 c 5.66 e 17.73 b
C18:1w9 11.21 b 7.24 d 13.89 a 9.47 c 5.49 e 9.89 c
C18:1w9t&c11 2.00 c 7.10 a 2.23 b 2.33 b 1.30 e 1.63 d
C18:0 4.23 a 2.31 c 3.06 b 3.33 b 2.23 c 3.15 b
C19:0c9,10 13.00 a 5.28 d 9.66 c 11.71 b 4.03 e 10.20 c
cyc19:0? 1.08 a 1.18 a 0.98 a 1.17 a nd 1.18 a
C20:0 1.12 b nd 1.06 b 1.05 b nd 1.98 a
总量 Total PLFAs (ng g−1) 105.92 a 74.84 c 107.05 a 102.85 a 59.75 d 92.83 b
nd: 未达到检测水平。同一行内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
nd: not detected. Values within the same rows followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.
第 5期 卜洪震等: 双季稻区稻田不同土壤类型的微生物群落多样性分析 829


13.91%、18.72%、17.72%及 12.86%。花岗岩与板页
岩含量较高的 4种磷脂脂肪酸种类相同, 只不过含量
高低的排列顺序不同。
2.2 6种土壤类型中微生物结构及变化
根据 Frostegard等的定义[6], 可以分别计算出革
兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌的磷脂脂肪酸含
量及它们相互间的比例(表 2)。6 种土壤类型中, 红
壤的革兰氏阳性菌的含量最高, 为 39.93 ng g−1, 河
沙泥类型土壤的革兰氏阳性菌含量最低, 仅为 19.25
ng g−1, 相当于红壤的 48.21%。革兰氏阳性菌与革兰
氏阴性菌的比值为红壤>河沙泥>花岗岩>板页岩>
石灰岩>紫色土。细菌与真菌比值变化可以作为土壤
生态系统缓冲能力的重要指标[10], 6 种土壤类型的真
菌与细菌的比值尽管均比较低, 相比较而言, 板页
岩和花岗岩的比值较高, 石灰岩的比值最低, 仅为
0.11, 说明石灰岩土壤系统缓冲能力较差 , 在生产
实际中应考虑通过各种技术措施的投入来增加其缓
冲能力。
2.3 土壤微生物脂肪酸及土壤类型的主成分分析
对 21种磷脂脂肪酸的主成分分析表明, 前两个
主成分可以解释总变异的 76.7%。除 C17:0d9,10 和
C17:0 在第一和第二主成分中均占较大比例外, 其
他 19个脂肪酸分别属于不同的主成分(表 3和图 1)。
除 C16:0 外, 大部分非饱和脂肪酸和环式脂肪酸的
变异可以在第一主成分中反映出来, 第二主成分主
要反映含羟基的脂肪酸变异。从土壤类型的主成分
分析结果看(图 2), 第一主成分及第二主成分可以解
释土壤类型变异的 93%, 相比较而言, 紫色土与河
沙泥差异较小, 红壤与板页岩也几乎重合, 说明如
果以土壤微生物的磷脂脂肪酸的结构分析, 他们相
互间变化不大。
3 讨论
稻田土壤的生态健康对于保障我国的粮食安全
及农业可持续发展具有重要意义。王丽宏等[13]对 6
种土壤类型冬季种植一年生黑麦草功能效应进行了
研究, 土壤微生物量 C 的测定结果表明, 无论是冬
闲还是冬种黑麦草, 紫色土的测定结果高于其他几
种土壤类型。朱波等[14]研究 6 种土壤类型周年变化
的结果表明, 不同季节取样, 土壤微生物量碳与微

表 2 6种土壤类型土壤中革兰氏阴性细菌(G−)、革兰氏阳性细菌(G+)和真菌磷脂脂肪酸含量及它们间的比值
Table 2 PLFAs in G+, G−, fungi and the ratio of them in the six soil type (ng g−1)
花岗岩
Granite
石灰岩
Lime stone
紫色土
Purple type
红壤
Red loam
河沙泥
River type
板页岩
Slaty type
阳性细菌 G+ (Gram-positive bacteria) 35.34 21.62 29.96 39.93 19.25 25.85
阴性细菌 G− (Gram-negative bacteria) 17.31 12.79 19.91 14.75 8.46 14.71
阳性细菌/阴性细菌 (G+/G−) 2.04 1.69 1.50 2.71 2.28 1.76
真菌 Fungi 18.46 3.90 9.41 11.42 5.66 17.73
真菌/细菌 Fungi/bacteria (G++G−) 0.35 0.11 0.19 0.21 0.20 0.44

表 3 6种土壤类型中 21种脂肪酸在第一主成分及第二主成分的载荷值
Table 3 Principal component analysis performed after an axis rotation for the PLFA content
主成分 Component 主成分 Component
磷脂脂肪酸标志物
Biomarker of PLFA 第一主成分
Factor 1
第二主成分
Factor 2
磷脂脂肪酸标志物
Biomarker of PLFA 第一主成分
Factor 1
第二主成分
Factor 2
C12:0 –0.42 –0.07 C19:0c9,10 0.99 –0.03
C14:0 0.80 –0.38 cyc19:0? 0.65 0.48
iC15:0 0.88 –0.01 C20:0 0.68 –0.10
aC15:0 0.97 0.02 C18:1w9 0.69 0.52
C15:0 0.83 –0.50 C14:0 2OH 0.46 –0.85
iC16:0 0.85 –0.30 C14:0 3OH –0.49 –0.74
iC17:0 0.89 0.05 C16:1d9 –0.57 0.69
C17:0d9,10 –0.64 –0.61 C16:0 0.24 0.88
C17:0 0.72 0.66 C16:0 2OH 0.22 0.94
C18:2w9,12 0.77 –0.32 C18:1w9t&c11 –0.30 0.61
C18:0 0.94 –0.11 可解释总变异的比例
Proportion of variance explained (%)
49.65 27.09
830 作 物 学 报 第 36卷


图 1 6种土壤类型单个磷脂脂肪酸载荷值
Fig. 1 PCA showing loading values for individual PLFAs



图 2 不同土壤类型磷脂脂肪酸图谱主成分分析
Fig. 2 PCA showing variations in PLFAs pattern in different soil types

生物量氮差异达到显著水平。其中水稻成熟期大于
分蘖期, 晚稻生长季节高于早稻生长季节, 总体来
看, 河沙泥与石灰岩的微生物量碳含量低于其他土
壤类型。由于土壤微生物量碳与土壤磷脂脂肪酸之
间存在着显著的相关关系 [15-16], 本研究结果表明 ,
与其他土壤类型相比, 河沙泥和石灰岩的磷脂脂肪
酸的总量明显低于其他 4 种类型, 与上述结论基本
一致。
不同类群的微生物指示的 PLFAs 不同, 由于其
在具备高度专一性基础上有多样性, 通过提取和分
离不同的生化途径合成的细胞膜 PLFAs, 可作为微
生物群落中不同群体的生物标记。通过测定它们的
含量, 可以定量地反映可繁殖或有潜在繁殖能力的
不同类群微生物生物量和总生物量[17]。本研究结果
第 5期 卜洪震等: 双季稻区稻田不同土壤类型的微生物群落多样性分析 831


表明, 不同土壤类型在磷脂脂肪酸的组成、含量及
占总脂肪酸比例上存在较大的差异, 说明不同土壤
类型的肥力状况、理化特性及缓冲能力等方面有较
大的差异。应在结合区域自然特点和作物生产力的
基础上, 建立合理土壤物质投入制度, 实现稻田土
壤的可持续发展。
土壤中真菌和细菌的比值通常被作为评价生态
系统自我调控能力大小的重要指标[18]。本试验中, 6
种稻田土壤类型的真菌与细菌磷脂脂肪酸含量的比
值在 0.11~0.44之间变动, 不同土壤类型之间差异明
显。与前人在草地与旱地的研究结果相比[19-20], 本
试验测定的结果普遍偏低, 一方面可能是稻田生态
系统不同于草地与旱地系统, 另一个方面, 由于测
定的磷酯脂肪酸主要来自土壤中碳链长度小于 20
的细菌, 直接从土壤中提取出的真菌脂肪酸种类仍
十分有限[21], 稻田生态系统的真菌种类可能不同于
旱地与草地系统中真菌的种类。
土壤微生物多样性可以分别从遗传、表型及功
能几个层面开展研究。微生物分子生物学技术的发
展, 尤其是DGGE/TGGE(变性梯度凝胶电泳/温度梯
度电泳)和 T-RFLP(末端限制性片段长度多样性)等
分子标记技术的出现, 使土壤微生物结构与多样性
的研究变得更加简单[22-23]。尽管该技术有巨大的潜
力, 但在 DNA 的提取量以及 PCR 扩增的引物选择
上仍然有很多问题需要克服, 以DNA为基础的技术
不能够用于监测土壤微生物早期的结构变化[24]。虽
然磷脂脂肪酸分析技术不能在菌种和菌株水平上鉴
定土壤微生物的种类, 也不能对古菌进行分析, 但
却可以弥补以 DNA为基础的分子标记技术的不足。
应用该技术可以很好地对土壤微生物表型结构进行
测定, 并且广泛应用在土壤微生物多样性研究, 可
以揭示植被[25-26]、土地管理与利用方式[27-28]、有机
物与重金属污染[29-30]、季节变化与气候变化[31]等诸
多要素对土壤微生物结构与多样性的影响。
本研究应用磷脂脂肪酸分析技术研究双季稻区
6 种不同土壤类型土壤微生物多样性及结构, 从不同
土壤类型对磷脂脂肪酸的含量、种类变化以及细菌
真菌的种类及结构比例关系的差异, 从表型层面上
揭示了不同土壤类型土壤微生物结构及数量的变
化。至于不同土壤类型对微生物种类的影响以及周
年变化规律, 还应进一步利用分子生物学有关方法
深入研究与分析。
4 结论
6种不同的土壤类型中共检测出了 21种不同的
磷脂脂肪酸类型, 其中紫色土磷脂脂肪酸总量最高,
河沙泥磷脂脂肪酸含量最低。6 种土壤类型间革兰
氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌及相互间的比值差
异较大。第一主成分和第二主成分可以解释总变异
的 76.7%, 除 C16:0外, 大部分的非饱和脂肪酸和环
式脂肪酸的变异可以在第一主成分中反映出来, 第
二主成分主要反映含羟基的脂肪酸变异。
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