中国柴达木盆地芦苇盐沼湿地盐度对土壤细菌和古菌多样性及群落组装的影响

作者:  Zhu, P., Wang, Y., Sheng, W., Yu, M., Wei, W., Sun, W., Gao, J., Xu, Z., Cao, M., Wang, Y., Liu, L., Guo, W., 2025.

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极端环境孕育了系统发育多样的微生物和独特的群落组装模式。高原盐沼湖泊是研究较少的极端栖息地,具有高盐和低温的双重压力。本研究分析了中国青藏高原柴达木盆地三个盐沼中的土壤细菌和古菌群落多样性。


研究发现,尽管细菌和古菌的Alpha多样性在三个盐沼之间没有显著差异,但群落组成却有显著变化。值得注意的是,土壤盐度(电导率EC)对细菌和古菌群落多样性产生了相反的影响——降低细菌群落多样性的同时提高古菌群落多样性。随机过程是细菌和古菌群落组装的主要机制,其权重依次为漂变、均质选择和扩散限制。网络分析表明,细菌和古菌群落内主要呈现正共现模式。研究没有发现细菌或古菌共现网络特性与土壤EC之间的直接关系,但网络复杂性与微生物多样性显著相关,而这种多样性受EC影响。
本研究表明,高原盐沼细菌和古菌多样性对不同水平盐分的响应明显不同,但推动其群落多样性变化的组装过程很可能相似。
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图1 中国柴达木盆地盐沼土壤样本的地理位置
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图2 微生物群落组成的差异
注:A图为基于Bray-Curtis距离的细菌群落PCoA分析。C图为基于Bray-Curtis距离的细菌群落PCoA分析。采样位置对细菌和古菌群落组成的影响通过多项式置换ANOVA计算(*p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001; ns表示无显著差异);B图和D图分别表示组内采样点之间细菌和古菌群落组成的差异。
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图3 盐分对微生物群落的影响

注:A图为Chao1指数与电导率之间的回归分析。B图为Shannon指数与电导率之间的回归分析。蓝色和红色分别代表细菌和古菌群落,实线表示多样性与电导率之间的显著相关性。C图和D图分别表示随着盐含量增加,细菌群落和古菌群落门水平组成的动态变化。


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图4 微生物群落的共现网络及影响网络拓扑性质的关键因素

注:A图和B图分别表示细菌群落和古菌群落的共现网络。每个节点表示总平均丰度大于0.05%的ASVs,节点之间的边表示强显著相关性(Spearman > 0.6,且p < 0.05)。节点的大小与每个节点的度数成正比。C图和D图分别表示影响细菌和古菌网络属性的关键因素。*和**分别表示p < 0.05和p < 0.01,红色表示正相关,蓝色表示负相关。


表1 细菌和古菌群落的组装机制
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作者与致谢

山东大学生命科学学院已出站博士后朱鹏程、山东大学国家糖工程技术研究中心助理研究员王玉辉为论文共同第一作者,山东大学生命科学学院郭卫华教授、刘乐乐副研究员为论文共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、青岛市自然科学基金、湖北工业大学教育部河湖智能健康感知与生态修复重点实验室开放项目基金和山东省自然科学基金等项目的资助。

原文信息

Zhu, P., Wang, Y., Sheng, W., Yu, M., Wei, W., Sun, W., Gao, J., Xu, Z., Cao, M., Wang, Y., Liu, L., Guo, W., 2025. Salinity effect on soil bacterial and archaeal diversity and assembly in Phragmites australis salt marshes in the qaidam basin, China. Microorganisms 13, 1253. https://doi.org/10.3390/microorganisms13061253


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本文责编:刘乐乐、魏玮


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