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热带山地雨林木本豆科和樟科植物叶内生细菌群落: 物种与功能群多样性及驱动因子
吴春玲, 罗竹慧, 李意德, 许涵, 陈德祥, 丁琼
生物多样性    2023, 31 (8): 23146-.   DOI: 10.17520/biods.2023146
摘要   (675 HTML742 PDF(pc) (1719KB)(899)  

揭示热带木本豆科与樟科植物的叶内生细菌群落的物种与代谢功能群组成差异及其驱动因子有助于理解热带森林的植物适应性和生物多样性维持机制。本研究采用Illumina Miseq测序平台检测海南尖峰岭热带山地雨林中豆科与樟科植物叶内生细菌, 并采用FAPROTAX微生物地球化学循环代谢功能数据库注解内生细菌功能。从豆科植物的长脐红豆(Ormosia balansae)、软荚红豆(O. semicastrata)与樟科植物的厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、硬壳桂(C. chingii)共4种植物检测到叶内生细菌可操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)达1,123个, 隶属于21门36纲51目92科160属, 其中有600个OTUs被鉴定为变形菌门, 72个OTUs为酸杆菌门, 分别占总细菌序列数的57.17%和15.12%; 噬纤维菌目的薄层菌属(Hymenobacter)及根瘤菌目的甲基杆菌属(Methylobacterium)的细菌物种最丰富, 分别达37和27个OTUs。叶内生细菌物种组成在豆科与樟科植物之间存在显著差异(ANOSIM: R = 0.5792, P = 0.004)。基于群落非参数性检验的环境向量拟合分析(environmental vector fitting, Envfit)结果表明, 对叶内生细菌群落物种组成影响最大的是叶全钾含量(leaf potassium content, LKC)与比叶面积(specific leaf area, SLA)。有明确分类信息且功能已注释的叶内生细菌OTUs占总OTU数的54.63%, 涉及28类代谢功能群, 其中固氮功能群、好氧化能异养功能群、纤维素分解功能群、甲醇氧化功能群、甲烷氧化功能群、尿素分解功能群等6类功能群的相对多度在非豆科的厚壳桂属(Cryptocarya)显著高于豆科的红豆属(Ormosia)植物。非度量多维尺度分析(non-metric multidimensional scaling, NMDS)结果表明, 细菌代谢功能群主要受SLA和叶全磷含量(leaf phosphorus content, LPC)影响。尖峰岭热带山地雨林非豆科植物叶内生细菌群落中相对多度较高的碳、氮代谢功能群可能是其对低有效养分的土壤环境的适应性机制之一。



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图4 宿主植物叶性状与叶内生细菌群落物种(A)及功能群(B)组成的相关性。SLA: 比叶面积; FW: 鲜重; DW: 干重; LDMC: 叶干物质含量; LWC: 叶含水量; LA: 叶面积; LKC: 叶全钾含量; LNC: 叶全氮含量; LPC: 叶全磷含量; LCaC: 叶全钙含量。
正文中引用本图/表的段落
基于Bray-Curtis距离对樟科和豆科植物叶内生细菌群落进行NMDS分析, 结果表明NMDS能够较好地展示叶内生细菌群落的差异性(stress = 0.079)。通过Envfit将宿主植物叶性状拟合到NMDS分析中, 发现在10个宿主植物叶性状中只有叶全钾含量(LKC)和比叶面积(SLA)对叶内生细菌群落物种组成有影响, 其与细菌群落物种组成的相关系数分别为0.4135 (P = 0.047)、0.5272 (P = 0.023) (图4A, 附录4)。在植物与细菌功能群分析结果中比叶面积和叶全磷含量(LPC)均是影响樟科与豆科功能细菌群落的重要因子, 其相关系数分别为0.5998 (P = 0.007)、0.4168 (P = 0.047) (图4B, 附录4)。
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