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發(fā)布于 2021年2月5日

在不同農(nóng)業(yè)管理模式下了解叢枝菌根真菌(AMF)的生物多樣性和組成，可能對可持續(xù)強(qiáng)化柳枝稷作為生物能源作物的種植具有重要意義。本文利用PacBio單分子測序和擴(kuò)增子序列變異(ASV)水平的分類分辨率，評估了氮施肥對柳枝稷AMF的影響，并探索了三個不同生產(chǎn)力位點(diǎn)AMF和柳枝稷產(chǎn)量之間的關(guān)系。結(jié)果表明AMF多樣性與柳枝稷產(chǎn)量不相關(guān)，但AMF家族豐富度與柳枝稷產(chǎn)量之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系；本研究的每個位點(diǎn)均存在Paraglomus brasilianum獨(dú)特的ASV，表明Paraglomus brasilianum在種內(nèi)水平存在區(qū)域隔離；此外研究發(fā)現(xiàn)Pervetustaceae可能有利于柳枝稷在壓力環(huán)境中生存。?

文獻(xiàn)：Community Structure of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Soils ofSwitchgrass Harvested for Bioenergy

期刊：Applied AND Environmental Microbiology

原文鏈接：https://doi.org/10.1128/aem.00880-20

材料方法

實(shí)驗(yàn)材料：柳枝稷的三個不同的生產(chǎn)地點(diǎn)，每個地點(diǎn)2種處理方式：不施加氮元素（N-）和施加粒狀硝酸銨（N+），每個處理4個重復(fù)。

實(shí)驗(yàn)方法：AMF特異引物（wSSUmCf?與wLSUmBr?），Pacbio Sequel?平臺測序

分析方法：Pacbio CCS（minPasses>5, minimum predicted accuracy>0.9）?+DADA2

研究結(jié)果

1.ASVs的分類與系統(tǒng)發(fā)育

測序共產(chǎn)生190,700條高質(zhì)量、非嵌合體ccs序列，聚類產(chǎn)生436個?ASVs，通過稀釋性曲線趨于平緩表明AMF多樣性的采樣完整。基于UNITE數(shù)據(jù)的注釋結(jié)果，436個ASVs分布在球囊菌門（Glomeromycotina）的4個亞門中，共注釋得到7個科，13個及21個種?；谌鄨D表明一些高豐度的ASVs在不同實(shí)驗(yàn)單元中一致存在，暗示了柳枝稷中核心微生物組中的存在。本研究中也發(fā)現(xiàn)的一些ASVs可能是未被描述的AMF譜系，基于ASVs的系統(tǒng)發(fā)育分析表明，我們在Pervetustaceae?中發(fā)現(xiàn)了7個ASVs,這些ASVs在漢考克地區(qū)的沙質(zhì)土壤中很普遍，這表明它們可能在限水或營養(yǎng)不良的條件下對柳枝稷具有一定的脅迫耐受性。

2.氮素補(bǔ)充對柳枝稷產(chǎn)量及土壤變量的影響

在萊茵蘭德試驗(yàn)區(qū)，與對照試驗(yàn)區(qū)相比，施氮提高了柳枝稷的產(chǎn)量，但是在其他2個地區(qū)中沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異；

全磷、全氮、C:N比值、AMF的系統(tǒng)發(fā)育指數(shù)、物種豐富度和科水平物種豐富度在不同地點(diǎn)均有顯著差異。置換方差分析(PERMANOVA)結(jié)果表明，N處理對ASV?的UniFrac群落差異無顯著影響;而群落的不相似性與土壤全氮的含量顯著相關(guān)。

3.?土壤變量、柳枝稷產(chǎn)量與AMF群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系

在包括施氮處理在內(nèi)的線性混合效應(yīng)回歸模型中，AMF的?ASV多樣性指標(biāo)不能顯著預(yù)測任何地點(diǎn)的柳枝稷產(chǎn)量。在科水平上，AMF豐富度是俄勒岡地塊產(chǎn)量的邊際顯著預(yù)測因子；俄勒岡地區(qū)AMF群落中科水平的豐富度越高，柳枝稷產(chǎn)量就越高，表明隨著AMF家族的豐富，柳枝稷可能由于AMF功能互補(bǔ)而受益于更大的多樣性。

總結(jié)

通過對在威斯康星州柳枝稷的三個生產(chǎn)地點(diǎn)AMF的研究，發(fā)現(xiàn)施氮量對柳枝稷AMF的組成和多樣性沒有一致的影響。此外，本研究中闡明的ASV在理論上代表了柳枝稷土壤中存在的√確、活的基因型。在對AMF物種劃分和種內(nèi)功能多樣性缺乏分類共識的情況下，ASVs可作為一致的序列標(biāo)識，為未來尋求AMF功能和生物地理學(xué)的研究以及區(qū)域適應(yīng)AMF接種的生物勘探提供參考。

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