不同磷形态对水稻根系细菌群落特征的影响

摘要

为了探索不同磷形态处理下土壤、水稻根际和根内环境中细菌群落组成、结构、多样性,从而挖掘不同磷形态下水稻根际中介导植物-微生物相互作用的细菌群落特征。以籼稻(kasalath)为试验材料,采集南京的低磷土壤进行为期8周的水稻盆栽试验,采用高通量测序方法(16S rDNA Illumina测序),并结合土壤有效磷浓度和水稻生物学指标,分别比较不同磷形态处理下水稻生长和根际土、根内细菌微生物群落结构组成和多样性。研究发现,有机磷和无机磷处理显著提高了土壤有效磷含量和磷酸酶活性,其中与不加磷对照相比,无机磷处理显著提高了植株全磷含量,有机磷处理与无机磷处理无显著性差异;在根际土和根内细菌中,有机磷和对照处理植株细菌多样性均显著高于无机磷处理;不同磷形态下水稻的根系细菌多样性和丰富度均显著(P<0.001)低于根际和非根际土壤细菌多样性和丰富度指数。不同处理中主要细菌包括:厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Ignavibacteriae、绿弯菌门(Chloroflexi)。无机磷处理与对照、有机磷处理相比较,在根际土壤和根内细菌中微杆菌科(Microbacteriaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)相对丰度较低,高温放线菌科(Thermoactinomycetaceae)、Ignavibacteriaceae显著高于对照和有机磷处理,其中芽孢杆菌科(Bacillaceae)在根际、非根际土壤及根系相对丰度均低于对照和有机磷处理。根际土细菌多样性与植株全磷呈极显著负相关;根系细菌多样性与地上部生物量呈极显著负相关(P<0.01),与有效磷和磷酸酶活性呈显著负相关(P<0.05);根系细菌丰富度与有效磷呈显著负相关:非根际土壤细菌多样性与有效磷呈极显著负相关,与磷酸酶活性和植株全磷呈显著负相关;非根际土壤细菌多样性和丰富度均与有效磷呈极显著负相关,与磷酸酶活性和植株全磷呈显著负相关。本研究结果表明,不同磷形态对水稻根系微生物存在显著差异,无机磷比有机磷的作用更强,为理解磷形态-植物-微生物的相互关系提供了科学依据。