摘要
豆科植物以其高度的物种多样性和广泛的环境适应能力，始终都是全球多种生态系统的重要组成物种。广泛分布于中国荒漠沙地中的蒙古岩黄耆（Hedysarummongolicum）、细枝岩黄耆（Hedysarumscoparium）、小叶锦鸡儿（Caraganamicrophylla），凭借其根系萌蘖能力强、主根深入地下、并能够与土壤中的固氮菌共生固氮等优良特性，在固持土壤、改善土壤肥力、防风固沙、区域植被恢复中起到关键性的作用。土壤微生物积极参与着植物-土壤交互过程中重要物质和能量的转化，影响并调节着植物的生长。但目前多数研究通常只关注植物生理生化在养分循环中的一个或相对较少的过程，而对土壤微生物群落多样性和结构组成的变化规律及其发挥的影响作用方面的研究相对薄弱。针对这些问题，本研究通过评估不同根系区位类型（即根系内、根际土、根区土、灌丛间空白土）对土壤细菌群落组成和结构的影响，应用16SrRNA高通量基因测序技术，以及常规土壤理化指标测定法对毛乌素沙地的三种旱生豆科植物根系区位间细菌群落的多样性、结构组成、以及细菌群落与环境因子的关系进行了表征；并探索了三种旱生豆科植物对根系内生菌的筛选富集过程；最后确定了与这三种豆科植物植物生长发育紧密相关的核心细菌群组。主要结论如下： （1）荒漠旱生豆科植物根系区位间营养元素的含量总体在灌丛下与灌丛间的土壤中表现出营养元素向根际处显著富集的趋势（P＜0.05）。根系内生菌群落的多样性远低于灌丛下土壤细菌微生物群落的多样性，三种荒漠豆科植物根系样本与灌丛下土壤样本的alpha多样性（Chao1指数和Shannon指数）存在明显的区别，灌丛下土壤样本多样性指数均显著高于植物根系样本，并都在根际土壤达到了最大值（P＜0.05）。植物种和植物根系区位类型共同影响着灌丛下与灌丛间土壤细菌群落的菌种丰度和多样性水平，但根系区位类型发挥着主导作用。土壤pH值和土壤全氮含量是三种荒漠旱生豆科植物根系区位细菌群落alpha多样性的主要驱动因子。 （2）旱生豆科植物根系内生菌群落在门水平，主要由变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）等构成，这些优势菌门的相对丰度均累计占到各根系区位内细菌群落总量的96-99%以上。旱生豆科植物通过根系区位对特定细菌类群具有显著的层级富集作用。 （3）旱生豆科植物通过根系区位对土壤中特定的优势细菌类群具有显著的由灌丛间空白土向根系内逐级筛选富集作用，而另一些优势细菌类群在根系区位间却呈现出由灌丛间空白土向根系内的逐级显著减少的趋势（P＜0.05）。根系区位间细菌群落共网络显示，根系区位间的特定优势细菌类群与宿主植物或其他细菌物种存在复杂的生物交互关系，进而直接或间接的控制着整个细菌群落的结构组成的装配过程，并且三种旱生豆科植物-核心细菌群组的构成菌物主要是被寄主植物筛选诱导并同步富集的。三种豆科植物根系区位的核心细菌微生物群组主要来自于Proteobacteria、Actinobacteria和Gemmatimonadetes三个优势菌门。 （4）植物种可以在一定程度上决定根系组织内和地下土壤微生物群落的结构和组成。根系、根际土中的细菌群落主要受营养元素和土壤水的影响较大，根区土和灌丛间空白土中的细菌群落则主要受铵态氮和pH的影响。根系区位间被植物根系筛选富集的核心细菌群组成员主要受来自土壤水和营养元素的影响，而在根系中相对其他三个根系区位减少的一些核心细菌群组成员则主要受铵态氮和pH的影响。 本研究揭示了三种旱生豆科植物根系区位中细菌群落的多样性现状及其结构组成，发现旱生豆科植物通过根系区位对土壤中有益细菌微生物存在层级筛选富集机制，并探究了荒漠豆科植物根系区位细菌群落与环境因子的关系。这为荒漠生态植被恢复提供了一个基于荒漠旱生植物与土壤微生物交互性作用研究的理论基础，以及为土壤改良菌剂的制备提供了相关数据支持。
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