万寿菊-烟草轮作调理植烟土壤细菌群落结构的作用

万寿菊-烟草轮作调理植烟土壤细菌群落结构的作用


2024年3月5日发(作者:)

万寿菊-烟草轮作调理植烟土壤细菌群落结构的作用

作者:黎妍妍 冯吉 王林 付裕 李锡宏

来源:《中国烟草科学》2021年第01期

摘 要:基于大田試验和Illumina Hiseq扩增子测序技术,分析了万寿菊-烟草轮作对植烟土壤细菌群落多样性和结构的影响,旨在为缓解烟草连作障碍提供理论依据。结果表明,万寿菊-烟草轮作可提高烟株根际土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1等多样性和丰富度指数;提升土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度;促使生防菌(Pseudomonas)、功能菌(Candidatus_Solibacter、Bryobacter和Bradyrhizobium)、降解菌(Massilia、Novosphingobium和Ramlibacter)和根际促生菌(Flavisolibacter)等菌属比例上升,有利于改善土壤微生态环境、缓解连作障碍。

关键词:万寿菊;轮作;细菌群落;多样性

Abstract: The research aims to provide a theoretical basis for alleviating the obstacles of

tobacco continuous cropping. Field experiments and amplicon sequencing based on Illumina Hiseq

were conducted to explore the effects of marigold-tobacco rotation on the diversity and structure of

bacterial communities in tobacco rhizosphere soil. The results showed that marigold-tobacco rotation

could greatly improve the Sobs, Shannon, Chao 1 indexes of soil bacterial communities. And,

marigold-tobacco rotation can also improve the relative abundance of Acidobacteria and

Bacteroidetes, and increase the proportion of biocontrol bacterium genera (Pseudomonas),

functional bacteria genera (Candidatus_Solibacter, Bryobacter and Bradyrhizobium), degrading

bacteria genera (Massilia, Novosphingobium and Ramlibacter) and plant growth promoting

rhizobacteria (Flavisolibacter). In conclusion, marigold-tobacco rotation is strongly conducive to

the improvement of soil microecological environment and alleviation of the obstacles of tobacco

continuous cropping.

Keywords: marigold; rotation; bacterial community; diversity

烟草是我国重要的经济作物,属茄科忌连作的作物。然而,目前连作是我国烟草的主要种植制度,烟草连作面积占总种植面积的30%~60%[1]。长期连作可导致土壤养分失衡[2]和肥料利用率下降[3];化感物质(或潜在化感物质)增多[4];根际微生态失调,土壤中与营养元素循环相关的微生物数量降低,而病原微生物数量增加[5-6];由此形成连作障碍,即使在正常管理情况下也会出现烟草生育状况变差、产量和品质降低、病虫害发生加重等问题。

万寿菊(Tagetes erecta L.)为菊科万寿菊属植物,多用于色素提取。近年来的研究表明,万寿菊与烟草、大豆等作物轮作可有效降低土壤中线虫的数量,提升线虫多样性指数,有利于线虫群落结构的平衡[7-8];万寿菊-当归轮作对土壤真菌群落组成具有显著影响[9];万寿菊-烟草套作可提高根际土壤细菌群落多样性[10]。因此,万寿菊的不同利用方式在调控土壤微生态方面具有明显的积极作用。然而,能否通过万寿菊-烟草轮作来调理植烟土壤细菌群落结构,缓解烟草连作障碍,却鲜有报道。本研究通过在连作数年的烟田进行万寿菊-烟草轮作,分析评价土壤细菌群落结构的变化,以期为寻求缓解或克服烟草连作障碍的方法提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 田间试验设置

试验于2016—2018年在湖北省恩施州宣恩县椒园镇凉风村进行。试验地烟草连作15年,种植烟草品种为云烟87。试验包括2个处理,3次重复,共6个小区。处理1:烟草连作(C);处理2:万寿菊-烟草轮作(R),即2016—2017年种植万寿菊、2018年种植烟草。烟草行株距为1.2 m×0.55 m,每小区种植烤烟100株,4月25日移栽。

1.2 土壤样品采集

2018年,处理1和处理2中烟草移栽后50 d、100 d时,采用5点取样法采集烟株根际土壤样品(与根系结合较紧密的土壤,在4 mm内),分别记作C_50、R_50、C_100和R_100。每个处理3个重复,共计12个土样。采集后的土样置于干冰中带回实验室,保存于–80 ℃冰箱,用于DNA提取。

1.3 土壤细菌群落分析

1.3.1 DNA提取及PCR扩增 采用FastDNA Spin Kit试剂盒(MP Biomedicals, USA)提取土样总DNA。以样品DNA为模板,采用引物515F(5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′)和806R(5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)对细菌16S rDNA V4可变区进行PCR扩增。扩增体系(30 µL)包括:15 µL Phusion Master Mix Buffer(2×)、3 µL引物(2 μmol/L)、10

µL DNA(1 ng/μL)模板和2 µL ddH2O。反应程序:98 ℃ 1 min;98 ℃ 10 s,50 ℃ 30 s,72 ℃

30 s(30个循环);72 ℃ 5 min(Bio-rad T100梯度PCR仪)。PCR产物经检测合格后进行文库构建,在Illumina Hiseq PE250测序平台进行测序(诺禾致源生物信息科技有限公司)。

1.3.2 OTU聚类与物种注释 以97%的一致性将所有样品的有效序列聚类成为OTU(Operational Taxonomic Units)。对OTU代表序列进行物种注释,用Mothur方法与SILVA的SSUrRNA数据库进行物种的注释分析。

1.4 数据处理

利用R软件(V 2.15.3)绘制稀释曲线图。利用Qiime软件(V 1.9.1)计算Sobs、Chao1丰富度指数和Shannon多样性指数。用SPSS 22.0中的Student's t-test分析细菌群落丰富度和多样性指数、物种相对丰度等在烟草连作田和轮作田土壤间的差异(p<0.05水平)。在属水平上,采用LEfSe(LDA Effect Size)多级物种差异判别分析(LDA值=3)检测连作田和轮作田土壤中具有显著丰度差异的菌属。

2 结 果

2.1 数据质控

对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了数据质控与分析。结果表明(表1),4组样品的有效序列数均在80 000条以上,平均序列长度在253~254 bp之间。在97%一致性的OTU分类水平下,获得C_50、R_50、C_100和R_100的细菌OTU数量均在5000个以上,其中烟草移栽后50 d和100 d轮作田(R)土壤细菌群落OTU数量分别较烟草连作田(C)高1.26%和5.67%。

2.2 土壤细菌群落多样性和丰富度分析

烟草连作田和轮作田土壤细菌群落多样性和丰富度指数见表2。结果表明,烟草移栽后50

d,轮作田(R_50)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_50)增加0.12%、0.41%和2.41%;烟草移栽后100 d,轮作田(R_100)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_100)增加5.41%、4.00%和13.02%,其中shannon(p=0.025)和Chao 1指数(p=0.049)在R_100和C_100间存在显著差异。以上结果表明,万寿菊-烟草轮作可提高土壤细菌群落的多样性和丰富度。

2.3 土壤细菌门水平的组成及差异分析

对相对丰度高于1%的土壤细菌门进行了分析(表3)。结果表明,烟草连作田和轮作田烟草移栽后50 d时根际土壤高于1%的细菌门的相对丰度分别共占96.39%和95.20%;煙草移栽后100 d时分别共占96.82%和95.32%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度在C_50、R_50、C_100和R_100中均高于1%;此外,奇古菌门(Thaumarchaeota)在C_50和C_100中的相对丰度也高于1%。Student’s t-test差异分析结果表明,烟草移栽后50 d时,轮作田(R_50)土壤中酸杆菌门和拟杆菌门的相对丰度显著高于连作田(C_50);烟草移栽后100 d时,轮作田(R_100)土壤中奇古菌门的相对丰度显著低于连作田(C_100)。

2.4 土壤细菌属水平的组成及差异分析

2.4.1 土壤细菌属水平的组成 对相对丰度高于1%的土壤细菌属进行了分析(图1)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)土壤中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、RB41和Bryobacter的相对丰度均高于1%;此外,unidentified_Gemmatimonadaceae和水恒杆菌属(Mizugakiibacter)的相对丰度在C_50中高于1%,但在R_50中低于1%;马赛菌属(Massilia)的相对丰度在R_50中高于1%,但在C_50中低于1%。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、马赛菌属(Massilia)和Ramlibacter的相对丰度均高于1%;此外,慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)的相对丰度在R_100中高于1%,但在C_100中低于1%。

2.4.2 细菌属水平上的LEfSe多级物种差异判别分析 在细菌属水平上,对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了LEfSe物种差异判别分析(图2)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)根际土壤共有8个细菌属存在显著性差异,其中C_50中水恒杆菌属(Mizugakiibacter)、魏斯氏菌属(Weissella)、unidentified_Gemmatimonadaceae和链球菌属(Streptococcus);R_50中假单胞菌(Pseudomonas)、Candidatus_Solibacter、马赛菌属(Massilia)和RB41是烟草连作田和轮作

田土壤细菌群落差异的主要类群。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)根际土壤共有9个细菌属存在显著性差异,其中C_100中Rhodanobacter和Gaiella;R_100中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium)、Bryobacter、水库杆菌属(Piscinibacter)、黄色土源菌(Flavisolibacter)、Ramlibacter和马赛菌属(Massilia)是烟草连作田和轮作田土壤细菌群落差异的主要类群。

1.3.2 OTU聚类与物种注释 以97%的一致性将所有样品的有效序列聚类成为OTU(Operational Taxonomic Units)。对OTU代表序列进行物种注释,用Mothur方法与SILVA的SSUrRNA数据库进行物种的注释分析。

1.4 数据处理

利用R软件(V 2.15.3)绘制稀释曲线图。利用Qiime软件(V 1.9.1)计算Sobs、Chao1丰富度指数和Shannon多样性指数。用SPSS 22.0中的Student's t-test分析细菌群落丰富度和多样性指数、物种相对丰度等在烟草连作田和轮作田土壤间的差异(p<0.05水平)。在属水平上,采用LEfSe(LDA Effect Size)多级物种差异判别分析(LDA值=3)检测连作田和轮作田土壤中具有显著丰度差异的菌属。

2 结 果

2.1 数据质控

对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了数据质控与分析。结果表明(表1),4组样品的有效序列数均在80 000条以上,平均序列长度在253~254 bp之间。在97%一致性的OTU分类水平下,获得C_50、R_50、C_100和R_100的细菌OTU数量均在5000个以上,其中烟草移栽后50 d和100 d轮作田(R)土壤细菌群落OTU数量分别较烟草连作田(C)高1.26%和5.67%。

2.2 土壤细菌群落多样性和丰富度分析

烟草连作田和轮作田土壤细菌群落多样性和丰富度指数见表2。结果表明,烟草移栽后50

d,轮作田(R_50)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_50)增加0.12%、0.41%和2.41%;烟草移栽后100 d,轮作田(R_100)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分別较连作田(C_100)增加5.41%、4.00%和13.02%,其中shannon(p=0.025)和Chao 1指数(p=0.049)在R_100和C_100间存在显著差异。以上结果表明,万寿菊-烟草轮作可提高土壤细菌群落的多样性和丰富度。

2.3 土壤细菌门水平的组成及差异分析

对相对丰度高于1%的土壤细菌门进行了分析(表3)。结果表明,烟草连作田和轮作田烟草移栽后50 d时根际土壤高于1%的细菌门的相对丰度分别共占96.39%和95.20%;烟草移栽后100 d时分别共占96.82%和95.32%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度在C_50、R_50、C_100和R_100中均高于1%;此外,奇古菌门(Thaumarchaeota)在C_50和C_100中的相对丰度也高于1%。Student’s t-test差异分析结果表明,烟草移栽后50 d时,轮作田(R_50)土壤中酸杆菌门和拟杆菌门的相对丰度显著高于连作田(C_50);烟草移栽后100 d时,轮作田(R_100)土壤中奇古菌门的相对丰度显著低于连作田(C_100)。

2.4 土壤细菌属水平的组成及差异分析

2.4.1 土壤细菌属水平的组成 对相对丰度高于1%的土壤细菌属进行了分析(图1)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)土壤中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、RB41和Bryobacter的相对丰度均高于1%;此外,unidentified_Gemmatimonadaceae和水恒杆菌属(Mizugakiibacter)的相对丰度在C_50中高于1%,但在R_50中低于1%;马赛菌属(Massilia)的相对丰度在R_50中高于1%,但在C_50中低于1%。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、马赛菌属(Massilia)和Ramlibacter的相对丰度均高于1%;此外,慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)的相对丰度在R_100中高于1%,但在C_100中低于1%。

2.4.2 细菌属水平上的LEfSe多级物种差异判别分析 在细菌属水平上,对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了LEfSe物种差异判别分析(图2)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)根际土壤共有8个细菌属存在显著性差异,其中C_50中水恒杆菌属(Mizugakiibacter)、魏斯氏菌属(Weissella)、unidentified_Gemmatimonadaceae和链球菌属(Streptococcus);R_50中假单胞菌(Pseudomonas)、Candidatus_Solibacter、马赛菌属(Massilia)和RB41是烟草连作田和轮作田土壤细菌群落差异的主要类群。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)根际土壤共有9个细菌属存在显著性差异,其中C_100中Rhodanobacter和Gaiella;R_100中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium)、Bryobacter、水库杆菌属(Piscinibacter)、黄色土源菌(Flavisolibacter)、Ramlibacter和马赛菌属(Massilia)是烟草连作田和轮作田土壤细菌群落差异的主要类群。

1.3.2 OTU聚类与物种注释 以97%的一致性将所有样品的有效序列聚类成为OTU(Operational Taxonomic Units)。对OTU代表序列进行物种注释,用Mothur方法与SILVA的SSUrRNA数据库进行物种的注释分析。

1.4 数据处理

利用R软件(V 2.15.3)绘制稀释曲线图。利用Qiime软件(V 1.9.1)计算Sobs、Chao1丰富度指数和Shannon多样性指数。用SPSS 22.0中的Student's t-test分析细菌群落丰富度和多样性指数、物种相对丰度等在烟草连作田和轮作田土壤间的差异(p<0.05水平)。在属水平上,采用LEfSe(LDA Effect Size)多级物种差异判别分析(LDA值=3)检测连作田和轮作田土壤中具有显著丰度差异的菌属。

2 结 果

2.1 数据质控

对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了数据质控与分析。结果表明(表1),4组样品的有效序列数均在80 000条以上,平均序列长度在253~254 bp之间。在97%一致性的OTU分类水平下,获得C_50、R_50、C_100和R_100的细菌OTU数量均在5000个以上,其中烟草移栽后50 d和100 d轮作田(R)土壤细菌群落OTU数量分别较烟草连作田(C)高1.26%和5.67%。

2.2 土壤细菌群落多样性和丰富度分析

烟草连作田和轮作田土壤细菌群落多样性和丰富度指数见表2。结果表明,烟草移栽后50

d,轮作田(R_50)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_50)增加0.12%、0.41%和2.41%;烟草移栽后100 d,轮作田(R_100)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_100)增加5.41%、4.00%和13.02%,其中shannon(p=0.025)和Chao 1指数(p=0.049)在R_100和C_100间存在显著差异。以上结果表明,万寿菊-烟草轮作可提高土壤细菌群落的多样性和丰富度。

2.3 土壤细菌门水平的组成及差异分析

对相对丰度高于1%的土壤细菌门进行了分析(表3)。结果表明,烟草连作田和轮作田烟草移栽后50 d时根际土壤高于1%的细菌门的相对丰度分别共占96.39%和95.20%;烟草移栽后100 d时分别共占96.82%和95.32%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度在

C_50、R_50、C_100和R_100中均高于1%;此外,奇古菌门(Thaumarchaeota)在C_50和C_100中的相对丰度也高于1%。Student’s t-test差异分析结果表明,烟草移栽后50 d时,轮作田(R_50)土壤中酸杆菌门和拟杆菌门的相对丰度显著高于连作田(C_50);烟草移栽后100 d时,轮作田(R_100)土壤中奇古菌门的相对丰度显著低于连作田(C_100)。

2.4 土壤细菌属水平的组成及差异分析

2.4.1 土壤细菌属水平的组成 对相对丰度高于1%的土壤细菌属进行了分析(图1)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)土壤中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、RB41和Bryobacter的相对丰度均高于1%;此外,unidentified_Gemmatimonadaceae和水恒杆菌属(Mizugakiibacter)的相对丰度在C_50中高于1%,但在R_50中低于1%;马赛菌属(Massilia)的相对丰度在R_50中高于1%,但在C_50中低于1%。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、马赛菌属(Massilia)和Ramlibacter的相对丰度均高于1%;此外,慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)的相对丰度在R_100中高于1%,但在C_100中低于1%。

2.4.2 细菌属水平上的LEfSe多级物种差异判别分析 在细菌属水平上,对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了LEfSe物种差异判别分析(图2)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)根际土壤共有8个细菌属存在显著性差异,其中C_50中水恒杆菌属(Mizugakiibacter)、魏斯氏菌属(Weissella)、unidentified_Gemmatimonadaceae和链球菌属(Streptococcus);R_50中假單胞菌(Pseudomonas)、Candidatus_Solibacter、马赛菌属(Massilia)和RB41是烟草连作田和轮作田土壤细菌群落差异的主要类群。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)根际土壤共有9个细菌属存在显著性差异,其中C_100中Rhodanobacter和Gaiella;R_100中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium)、Bryobacter、水库杆菌属(Piscinibacter)、黄色土源菌(Flavisolibacter)、Ramlibacter和马赛菌属(Massilia)是烟草连作田和轮作田土壤细菌群落差异的主要类群。

1.3.2 OTU聚类与物种注释 以97%的一致性将所有样品的有效序列聚类成为OTU(Operational Taxonomic Units)。对OTU代表序列进行物种注释,用Mothur方法与SILVA的SSUrRNA数据库进行物种的注释分析。

1.4 数据处理

利用R软件(V 2.15.3)绘制稀释曲线图。利用Qiime软件(V 1.9.1)计算Sobs、Chao1丰富度指数和Shannon多样性指数。用SPSS 22.0中的Student's t-test分析细菌群落丰富度和多样性指数、物种相对丰度等在烟草连作田和轮作田土壤间的差异(p<0.05水平)。在属水平

上,采用LEfSe(LDA Effect Size)多级物种差异判别分析(LDA值=3)检测连作田和轮作田土壤中具有显著丰度差异的菌属。

2 结 果

2.1 数据质控

对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了数据质控与分析。结果表明(表1),4组样品的有效序列数均在80 000条以上,平均序列长度在253~254 bp之间。在97%一致性的OTU分类水平下,获得C_50、R_50、C_100和R_100的细菌OTU数量均在5000个以上,其中烟草移栽后50 d和100 d轮作田(R)土壤细菌群落OTU数量分别较烟草连作田(C)高1.26%和5.67%。

2.2 土壤细菌群落多样性和丰富度分析

烟草连作田和轮作田土壤细菌群落多样性和丰富度指数见表2。结果表明,烟草移栽后50

d,轮作田(R_50)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_50)增加0.12%、0.41%和2.41%;烟草移栽后100 d,轮作田(R_100)土壤细菌群落Sobs、Shannon和Chao 1指数分别较连作田(C_100)增加5.41%、4.00%和13.02%,其中shannon(p=0.025)和Chao 1指数(p=0.049)在R_100和C_100间存在显著差异。以上结果表明,万寿菊-烟草轮作可提高土壤细菌群落的多样性和丰富度。

2.3 土壤细菌门水平的组成及差异分析

对相对丰度高于1%的土壤细菌门进行了分析(表3)。结果表明,烟草连作田和轮作田烟草移栽后50 d时根际土壤高于1%的细菌门的相对丰度分别共占96.39%和95.20%;烟草移栽后100 d时分别共占96.82%和95.32%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度在C_50、R_50、C_100和R_100中均高于1%;此外,奇古菌门(Thaumarchaeota)在C_50和C_100中的相对丰度也高于1%。Student’s t-test差异分析结果表明,烟草移栽后50 d时,轮作田(R_50)土壤中酸杆菌门和拟杆菌门的相对丰度显著高于连作田(C_50);烟草移栽后100 d时,轮作田(R_100)土壤中奇古菌门的相对丰度显著低于连作田(C_100)。

2.4 土壤细菌属水平的组成及差异分析

2.4.1 土壤细菌属水平的组成 对相对丰度高于1%的土壤细菌属进行了分析(图1)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)土壤中鞘氨醇单胞菌

(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、RB41和Bryobacter的相对丰度均高于1%;此外,unidentified_Gemmatimonadaceae和水恒杆菌属(Mizugakiibacter)的相对丰度在C_50中高于1%,但在R_50中低于1%;马赛菌属(Massilia)的相对丰度在R_50中高于1%,但在C_50中低于1%。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Pseudarthrobacter、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、H16、马赛菌属(Massilia)和Ramlibacter的相对丰度均高于1%;此外,慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)的相对丰度在R_100中高于1%,但在C_100中低于1%。

2.4.2 细菌属水平上的LEfSe多级物种差异判别分析 在细菌属水平上,对烟草连作田和轮作田土壤细菌群落进行了LEfSe物种差异判别分析(图2)。结果表明,烟草移栽后50 d时,烟草连作田(C_50)和轮作田(R_50)根际土壤共有8个细菌属存在显著性差异,其中C_50中水恒杆菌属(Mizugakiibacter)、魏斯氏菌属(Weissella)、unidentified_Gemmatimonadaceae和链球菌属(Streptococcus);R_50中假单胞菌(Pseudomonas)、Candidatus_Solibacter、马赛菌属(Massilia)和RB41是烟草连作田和輪作田土壤细菌群落差异的主要类群。烟草移栽后100 d时,烟草连作田(C_100)和轮作田(R_100)根际土壤共有9个细菌属存在显著性差异,其中C_100中Rhodanobacter和Gaiella;R_100中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium)、Bryobacter、水库杆菌属(Piscinibacter)、黄色土源菌(Flavisolibacter)、Ramlibacter和马赛菌属(Massilia)是烟草连作田和轮作田土壤细菌群落差异的主要类群。


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