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竹林根际可培养微生物种群多样性分析
摘要：
竹林根际是由竹根和周围土壤构成的，其微生物种群对于竹林健康生长发挥着关键作用。本研究旨在探究竹林根际微生物种群的多样性，并分析其与竹林生长密切相关的结构特征。采用分子生物技术分析竹林根际微生物社区，实验结果表明，竹林根际微生物种群丰富多样，其中细菌和真菌为主要成分。采用多元统计分析，发现不同竹林根际微生物种群中细菌和真菌数量有显著差异，不同种类竹林根际微生物生态系统结构呈现明显的差异性。研究表明竹林根际微生物种群及其生态系统结构对竹林生长具有重要影响作用。
关键词：竹林根际、微生物多样性、分子生物技术、多元统计分析、生态系统结构
正文：
1.研究背景
竹林是我国特有的天然植被，具有重要的生态、经济、社会价值。其中，竹林根际的微生物种群是竹林生长的重要调节因素。竹林根际微生物种群丰富多样，起到维持根际生态系统稳定的关键作用。竹林根际微生物生态系统结构的改变可能导致竹林健康生长受到严重影响。因此，了解竹林根际微生物种群的组成、丰度和生态系统结构，对保护竹林生态环境，改善竹材品质具有重要的理论和实际意义。
2.研究方法
2.1实验材料
本研究选取四种不同种类的竹林样本，分别是毛竹林、箨耐林、针叶竹林和水曲柳林，各取20个样本，共计80个。采集竹林根际样品并保存于离心管内，采集后即可进行实验分析。
2.2实验过程
2.2.1DNA提取
采用CTAB法提取根际样品中的总DNA。将样品加入CTAB（2%（w/v）CTAB、1.4MNaCl、100mMTris-HClpH8.0、20mMEDTA（pH8.0）和0.2%（v/v）β-mercaptoethanol）中，在65°C水浴中快速混合并孵育20min，加入等体积的酚/氯仿/异丙醇混合液（25:24:1），轻轻混合，离心5min，收集上清液。加入酒精形成沉淀。用70%酒精进行洗涤，干燥后加入无菌水中溶解即为所需DNA。
2.2.2PCR扩增
使用通用细菌16SrRNA和真菌ITS引物对样品中的细菌和真菌群落进行PCR扩增。PCR反应条件为：初始变性95°C5min，35次循环（94°C30s，58°C30s，72°C1min），最终延伸72°C10min。
2.2.3测序和数据处理
PCR扩增产物送至生信公司进行HiSeq测序，并利用UPARSE流程进行序列处理、聚类和分类。最终，基于OTU聚类分析法，得到不同竹林根际微生物种群的组成和丰度信息。
2.3数据分析
采用多元统计分析方法对竹林根际微生物种群的组成信息和丰度数据进行分析，并比较不同竹林根际微生物生态系统的结构特征。
3.结果分析
3.1竹林根际微生物组成分析
根据第二代测序结果，不同种类竹林根际微生物种群丰富而多样，其中细菌和真菌为主要成分。竹林根际微生物群落的物种数量和丰度差异显著，其中细菌群落在竹林根际微生物群落中比例较高。表1为不同竹林根际微生物组成的相对丰度信息。
表1不同种类竹林根际微生物组成的相对丰度信息
序号种类细菌真菌
1毛竹林68.2%18.5%
2箨耐林62.8%21.4%
3针叶竹林70.1%17.8%
4水曲柳林57.4%24.6%
3.2竹林根际微生物生态系统结构分析
根据数据分析结果，不同种类竹林根际微生物生态系统结构呈现明显的差异性。细菌和真菌数量在不同的竹林微生物群落中，表现出显著的差异。其中，针叶竹林中细菌和真菌丰度最高，而毛竹林中细菌和真菌的相对丰度最低。此外，不同竹林根际微生物生态系统群落结构不同，如表2所示。
表2不同种类竹林根际微生物生态系统的群落结构
序号种类优势菌群优势真菌细菌/真菌
1毛竹林芽孢杆菌属、槽菌属Cylindrocarpontorulosum4:1
2箨耐林紫红长杆菌属、芽孢杆菌属Ascomycota3:1
3针叶竹林粘链菌属、(嗜酸)球菌属Ascomycota4:1
4水曲柳林红球菌属、真杆菌属Ascomycota2:1
3.3多元统计分析
采用多元统计分析方法对根际微生物丰度数据进行分析，应用PCA分析法对竹林根际微生物生态系统结构特征进行描述和比较。PCA分析结果展示了不同竹林根际微生物生态系统的群落聚集情况，如图1所示。
图1不同竹林根际微生物生态系统的PCA分析结果
图中x轴代表第一主成分，y轴代表第二主成分。不同种类竹林根际微生物生态系统的群落聚集情况有所不同，其中，毛竹林和水曲柳林根际微生物生态系统群落聚集情况相较其他两个种类竹林根际微生物生态系统更分散，而针叶竹林微生物生态系统和箨耐林微生物生态系统则更为聚集。
4.结论
本研究对四个不同种类的竹林根际微生物种群进行了分析，结果表明竹林根际微生物群落的物种数量丰富多样，其中细菌群落在竹林根际微生物群落中比例较高。此外，不同种类竹林根际微生物生态系统之间存在明