跳到主要内容gydF4y2Ba

遮荫胁迫对草坪草形态生理及根际土壤细菌群落的影响gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

阴影是草坪草生长的主要环境限制之一。遮荫影响植物生长并改变植物代谢,但目前尚不清楚遮荫如何影响根际土壤微生物群落结构以及土壤微生物在植物遮荫响应中的作用。本研究采用温室实验,研究遮荫对两种不同的耐阴草坪草生长及光合能力的影响。gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba、OJ)及多年生耐阴草皮型黑麦草(gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2BaLP)。我们还研究了土壤-植物反馈效应对两种基因型草坪草耐荫性的影响。利用高通量测序技术测定了土壤细菌群落的组成。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

遮荫胁迫下橙汁的光合能力和根系生长均高于LP,表明橙汁的耐荫性高于LP。不耐荫凉的LP比耐荫凉的橙汁对荫凉和土壤微生物的反应更好。遮荫和活土降低了LP的生长,但增加了活土中嫩枝的生物量分配。植物遮荫响应指数在活土中高于无菌土,这是由于遮荫胁迫下土壤-植物反馈减弱所致。相比之下,在相似的遮荫和土壤处理下,OJ的这些值没有差异。遮荫胁迫对OJ和LP细菌群落的多样性影响不大,但却影响了它们的组成。OJ土壤细菌群落主要由gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba而且gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba.进一步的两两拟合分析表明,两种草坪草的耐荫性与其细菌群落组成呈正相关。几种土壤性质(NOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba- n,在北半球gydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N, AK)在遮荫胁迫下与几种主要细菌群落紧密耦合。此外,OJ共享的核心细菌类群已知能促进植物生长并赋予对阴影胁迫的耐受性,这表明了支撑OJ-微生物相互作用的共同原则。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

土壤微生物通过植物-土壤反馈和遮荫诱导的根际土壤细菌群落结构变化来介导植物对遮荫胁迫的响应。这些发现强调了了解植物-土壤相互作用及其在耐荫草坪耐荫机制中的作用的重要性。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

光为光合作用提供能量,调节植物的生长、发育和形态发生[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba].遮荫胁迫对叶绿素含量、叶绿体超微结构、光合作用过程和植物形态有不利影响[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba].城市绿化目前采用树木、灌木和草的组合,从而增加了荫蔽草坪的面积。因此,荫凉压力是城市环境中草坪草生长的主要挑战。据估计,美国20-25%的草皮[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba],以及中国50%的草坪都受到不同程度的荫凉[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba].为了保持碳的吸收,植物会调整其形态和生理特征以适应荫凉[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].例如,为了保持碳获取,植物可以增加伸长生长、比叶面积和叶片生物量分配[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].它们还可以将营养物质从根部重新分配到叶片,并增加光合酶的输入,以最大限度地发挥遮荫胁迫下的光合作用[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

遮荫胁迫还会导致空气流量降低,直接改变土壤湿度和温度。这些改变改变了土壤的理化性质,产生了影响土壤微生物结构和多样性的小气候[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba].土壤微生物群落在遮荫胁迫下可能会发生变化,这是由于选择性地聚集耐荫微生物群,例如耐荫微生物群gydF4y2Ba紫荆花variegatagydF4y2Ba革兰氏+:革兰氏菌比不耐受者高gydF4y2Bab . brachycarpagydF4y2Ba[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

大量研究表明,植物对非生物胁迫的反应可能是由土壤微生物介导的[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba].土壤微生物群落可以通过改变防御和代谢途径直接影响植物的生长和功能性状[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba];它们还可以通过改变土壤特性间接影响植物生长,从而影响与资源获取和利用相关的植物性状[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba].最近一项比较生长在无菌和非无菌土壤中的植物的研究表明了土壤-植物反馈效应,如土壤微生物对植物性状的重要性和植物对荫蔽胁迫的耐受性[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].达尔等人[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]还指出,变暖和遮阳改变了北极土壤中的真菌群落组成。虽然这些研究已经确定了土壤微生物群落在荫凉胁迫下影响植物的重要作用,但对草坪草及其土壤微生物群落在荫凉条件下的相互作用知之甚少。gydF4y2Ba

土壤中的根结构反映了植物的生态适应性,并可在胁迫下提高植物的存活率[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba].研究表明,根系表型性状可以潜在地影响根系和根际土壤微生物群[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba].萨利姆等人。[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]也表明根系结构过滤和招募不同的微生物群落。然而,人们对荫凉如何影响草坪草的根形态和根相关细菌群落知之甚少。gydF4y2Ba

矮百合(gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba(林。f。)Ker-Gawl, OJ)是百合科重要的绿色植物,具有很强的遗传耐荫性。gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba(LP)是温带气候中最重要的耐阴冷季多年生草皮型黑麦草之一。本研究研究了不同光照条件下遮荫对同一草坪上生长的橙橙和LP植物光合能力和根际土壤细菌群落的影响。我们还分析了两种植物的土壤-植物反馈效应。对以下假设进行了验证:i)土壤微生物通过土壤反馈效应改变了土壤耐阴性;(2) OJ和LP耐荫性的差异与土壤细菌群落组成的变化有关;(3)遮荫胁迫下根际细菌群落结构的改变是由土壤化学变化和植物光合能力的不同引起的。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

OJ和LP的幼苗生长和植株性状gydF4y2Ba

OJ和LP幼苗暴露在阴影胁迫下,并检查它们对这种胁迫的生长反应(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。遮荫处理对两株植物的生长抑制程度不同。遮荫对橙汁叶面积影响不显著,但导致叶面积减少14.9% (gydF4y2BaPgydF4y2Ba遮荫胁迫处理14 d后,与无遮荫对照相比,LP叶面积的变化< 0.05。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa).遮荫处理显著降低(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01)的LP总根长、根表面积和根体积,而OJ表现出较好的适应遮荫胁迫(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba罪犯)。另外,在遮荫胁迫下,OJ和LP的叶绿素含量也有不同程度的变化。遮荫胁迫增加了OJ叶绿素含量,而降低了LP叶绿素含量(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bae).荧光参数(gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba)为LP叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba与OJ叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,表明遮荫胁迫下OJ保持了较高的光合能力(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Baf).这些结果表明,橙汁比LP更耐阴。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

植株总叶面积(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),总根长度(gydF4y2BabgydF4y2Ba),根表面积(gydF4y2BacgydF4y2Ba)和根卷(gydF4y2BadgydF4y2Ba)、叶绿素含量(gydF4y2BaegydF4y2Ba)和叶绿素荧光(gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba) (gydF4y2BafgydF4y2Ba)的耐阴橙汁(gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba)和不耐阴影的LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba)在阴影压力下。数值为6个锅重复的平均值±标准差。小写字母或大写字母表示显著差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05, LSD检验)gydF4y2Ba

耐阴的LP比耐阴的OJ对土壤微生物群落的变化更敏感。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba;额外的文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S2)。在实验期间,遮荫胁迫对LP植物总生物量产生了负面影响,但在OJ中没有观察到变化(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa, b).活土中LP干生物量和梢生物量总量低于无菌土。这发生在非阴影和阴影压力下。相比之下,在相同条件下,OJ无显著差异。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
figure2gydF4y2Ba

遮荫和土壤处理对(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)总生物量,(gydF4y2BabgydF4y2Ba)生物量,(gydF4y2BacgydF4y2Ba根:生长率,(gydF4y2BadgydF4y2Ba)特定杆长,(gydF4y2BaegydF4y2Ba)比叶面积,(gydF4y2BafgydF4y2Ba)叶氮含量,和(gydF4y2BaggydF4y2Ba)橙汁根氮含量(gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba)及LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba).数值为6次重复的平均值±标准差。小写字母或大写字母表示显著差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05, LSD检验)gydF4y2Ba

对LP而言,遮荫条件下根枝比高于无遮荫条件下。在遮荫胁迫下,LP也表现出比活土更高的不育率,但在活土和无菌土之间的光响应没有显著差异(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bac).阴影显著增加(gydF4y2BaPgydF4y2BaLP比根长< 0.05),但在无菌土壤和活土之间无显著变化。在光照和土壤处理下,我们确实观察到橙汁的特定根长略有不同。gydF4y2Ba2gydF4y2Bad)。gydF4y2Ba

从比根长度观察,遮荫处理对LP比叶面积的响应较高(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bae).植物叶片和根系N含量呈显著响应(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)改为遮荫处理。遮荫处理与土壤微生物的存在对根、叶氮的协同作用不显著(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baf, g;额外的文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S2)。与不遮荫处理相比,不育土遮荫处理叶片N含量降低了17.18%,活土遮荫处理叶片N含量降低了36.52%。在无菌和活土处理下,遮荫处理与不遮荫处理相比,LP根系N含量分别降低了18.73和24.57%。遮荫增加了橙汁活土中氮含量,叶片中氮含量为30.61%,根系中氮含量为33.01%。遮荫不育土叶片和根的相应值分别为26.58和28.45%(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baf, g)。gydF4y2Ba

土壤处理和物种互作显著影响植物遮荫响应指数(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba一个;额外的文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S3)。LP的遮荫响应指数对土壤处理的响应显著较高(gydF4y2BaPgydF4y2Ba而OJ植物遮荫响应指数无显著差异(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa).此外,遮荫和物种互作对土壤-植物反馈指数有显著影响(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bab;额外的文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表S3)。LP土壤-植物反馈指数持续较低(gydF4y2BaPgydF4y2Ba遮荫处理与无遮荫处理相比,OJ土壤-植物反馈值均< 0.05),但无遮荫处理与无遮荫处理之间OJ土壤-植物反馈值无差异(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bab)。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

植物遮荫反应指数(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)进行活土壤或无菌土壤处理,以及(gydF4y2BabgydF4y2Ba)明暗条件下的土壤-植物反馈指数。各指标均以橙属植物的幼苗生物量(gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba)及LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba).数值为6次重复的平均值±标准差。小写字母或大写字母表示显著差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05, LSD检验)gydF4y2Ba

土壤化学特征gydF4y2Ba

遮荫胁迫显著影响了所分析的大部分物理化学性质(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba).OJ和LP土壤中NO含量均有显著增加gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba-N含量经遮荫处理(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001)。与未遮荫处理相比,遮荫处理降低了两种土壤的TP、TK和AK, LP土壤的影响更大。遮荫处理显著降低了根际NHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N显著提高根际AP含量。LP观察到相反的趋势。遮荫处理对土壤TN、SOC、C:N比和根际pH水平影响较小。gydF4y2Ba

表1土壤理化变量对遮荫处理的响应。数值为6个锅重复的平均值(SD)。不同的小写字母或大写字母表示有显著差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05, LSD检验)gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba,耐暗)或LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba(不耐阴)土壤。***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001, **gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01, *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05gydF4y2Ba

细菌多样性和群落组成对荫凉胁迫的响应gydF4y2Ba

从60个样本中分别获得16S rRNA基因V4区扩增子产物,并使用Illumina HiSeq 2500平台进行测序。共获得5371314个细菌清洁读数。根据97%的相似性阈值,将这些序列分组为11485个OTUs。稀度曲线(附加文件gydF4y2Ba4gydF4y2Ba:图S1)表明这些样品的测序深度足以覆盖全部多样性。gydF4y2Ba

通过OTU丰富度、Shannon多样性指数(H)和Simpson均匀度(E)衡量,OJ和LP根际土壤细菌群落不具有相似的α多样性特征(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba).两种根际土壤OTU丰富度和多样性差异不显著。然而,均匀度增加了(gydF4y2BaPgydF4y2Ba遮荫胁迫下OJ土壤中< 0.05),LP土壤中显著降低。这表明少数数量上占主导地位的OTUs栖息在LP根际。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
装具gydF4y2Ba

丰富度箱线图(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)、香农多样性指数(gydF4y2BabgydF4y2Ba)和辛普森的均匀度(gydF4y2BacgydF4y2Ba)],以97%序列相似度定义的OTUs为基础。黑点代表土壤样本异常值gydF4y2Ba

采用基于Bray-Curtis差异的PCoA分析了遮荫处理下OJ和LP土壤细菌群落组成。PCoA分析解释了64.06%的细菌群落组成变异(两轴)。遮荫处理导致了独特的细菌群落结构(PERMANOVA,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05), OJ和LP根际土壤细菌群落结构也存在明显差异(图;gydF4y2Ba5gydF4y2Ba).进一步的证据表明,一方面在橙汁根际和另一方面在LP根际收集的细菌群落在PCA图中部分重叠gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:图S2),表明OJ和LP土壤的细菌群落结构不同。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
figure5gydF4y2Ba

基于Bray-Curtis距离的遮荫胁迫下耐荫橙和耐荫LP根际土壤细菌群落主坐标分析gydF4y2Ba

在OJ和LP根际土壤中,土壤细菌群落中有11个不同的门(占每个样品的93%以上)。数量上最占优势的门是gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba紧随其后的是gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba而且gydF4y2BaThaumarchaeotagydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba一个)。gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba,gydF4y2Ba放线菌gydF4y2Ba,gydF4y2BaChloroflexigydF4y2Ba遮荫胁迫下,LP土壤的光合速率降低,而OJ土壤的光合速率升高或变化程度降低。相比之下,遮荫导致较高的丰度gydF4y2Ba疣微菌门gydF4y2Ba而且gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba与遮荫胁迫下的OJ土壤(Kruskal-Wallis,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01)。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
figure6gydF4y2Ba

门水平上细菌群落组成的变化(相对丰度> 1%,gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),属水平(相对丰度> 0.5%,gydF4y2BabgydF4y2Ba)在阴影压力下。星号表示根据Kruskal-Wallis检验,差异有统计学意义(*gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05;**gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01和***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001)gydF4y2Ba

纲内共有12个属(> 0.5%)gydF4y2BaαgydF4y2Ba而且gydF4y2Baγ变形菌门gydF4y2Ba,gydF4y2BaFlavobacteriagydF4y2Ba,gydF4y2BaPlanctomycetiagydF4y2Ba,gydF4y2BaSpartobacteriagydF4y2Ba,gydF4y2Ba硝化螺菌属gydF4y2Ba,gydF4y2BaThaumarchaeotagydF4y2Ba.属gydF4y2BaCandidatus NitrososphaeragydF4y2Ba在细菌群落的分类结构中明显占主导地位(图;gydF4y2Ba6gydF4y2Bab).橙汁和LP根际土壤细菌群落最明显的差异是,其丰度呈相反趋势gydF4y2Ba硝化螺菌属gydF4y2Ba,gydF4y2BaSteroidobactergydF4y2Ba,gydF4y2BaKaistobactergydF4y2Ba而且gydF4y2BaPirellulagydF4y2Ba.这些属在OJ土壤中随遮荫处理的增加而增加或不变,但在LP土壤中有减少的趋势。相比之下,的相对丰度gydF4y2BaRhodoplanesgydF4y2Ba,gydF4y2Ba浮霉状菌属gydF4y2Ba,gydF4y2Ba假单胞菌gydF4y2Ba更大(Kruskal-Wallis,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01或gydF4y2BaPgydF4y2Ba遮荫处理下OJ土壤与LP土壤的差异< 0.001)。LP土壤gydF4y2BaGemmatagydF4y2Ba比OJ土壤(Kruskal-Wallis,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001),尽管遮荫胁迫降低了该属在两种土壤中的相对丰度。gydF4y2Ba

根际土壤的核心微生物群落gydF4y2Ba

测定了橙汁和LP根际土壤的核心菌群,以检测不同寄主类型所观察到的细菌群落的变化。这一分析表明,在不同的生长条件下,可能存在一种特别适应和突出的特定分类。我们发现OJ根际土壤以OTUs为主,其特征为:gydF4y2BaNitrosovibriogydF4y2Ba(占核心细菌OTU总数的19.1%),gydF4y2BaAquicellagydF4y2Ba(12.5%),gydF4y2Ba浮霉状菌属gydF4y2Ba(11.8%),gydF4y2Ba假单胞菌gydF4y2Ba(11.2%),gydF4y2Ba硝化螺菌属gydF4y2Ba(10.3%),gydF4y2BaSteroidobactergydF4y2Ba(10.3%),gydF4y2Ba黄杆菌属gydF4y2Ba(8.8%),gydF4y2BaKaistobactergydF4y2Ba(5.2%),gydF4y2Ba芽孢杆菌gydF4y2Ba(6.8%)和gydF4y2BaRhodoplanesgydF4y2Ba(5.1%),主要属于gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba.gydF4y2Ba亚硝化弧菌gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba候选人Nitrososphaera_SCA1145gydF4y2Ba(均为5.9%)在橙汁根际土壤核心中也有发现(附加文件gydF4y2Ba6gydF4y2Ba:表S4)。而LP根际土壤以gydF4y2Ba不动杆菌gydF4y2Ba(21.0%),gydF4y2BaFlavisolibactegydF4y2Ba(19.3%)和gydF4y2BaSkermanellagydF4y2Ba(17.1%)(属于gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba拟杆菌门gydF4y2Ba分别)。gydF4y2Ba

耐阴参数与细菌群落的关系gydF4y2Ba

植物耐阴性与土壤细菌群落组成呈显著正相关(图2)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba).在所有测得的耐阴指标中,叶面积、gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba叶绿素含量、根系形态与土壤细菌群落组成(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001)。gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba
figure7gydF4y2Ba

总叶面积(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),根卷(gydF4y2BabgydF4y2Ba),根表面积(gydF4y2BacgydF4y2Ba),gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba(gydF4y2BadgydF4y2Ba)和叶绿素含量(gydF4y2BaegydF4y2Ba)对遮荫胁迫下细菌群落组成的影响。总根长与细菌群落组成之间的关系不显著(数据未显示)。该图显示了拟合的95%置信区间gydF4y2Ba

细菌群落与环境变量的关系gydF4y2Ba

OJ和LP土壤细菌群落结构表现出明显的个体相关性(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001或gydF4y2BaPgydF4y2Ba与土壤理化变量(包括NH)的差异< 0.05)gydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba- n,没有gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba-N,和由Mantel测试显示的TK(附加文件gydF4y2Ba7gydF4y2Ba:表S5)。CCA分析表明,遮荫处理对黄橙和黄橙根际土壤细菌群落的影响不同。OJ和LP土壤细菌群落总变异归因于解释变量的比例分别为73.21和82.57%。这种变异的划分是显著的(一般排列试验,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01或0.05;999复制;无花果。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba;额外的文件gydF4y2Ba8gydF4y2Ba:表S6)。通过CCA图中载体的长度判断,AK和全氮是影响OJ土壤细菌组合的主要因素。在OJ土壤中,速效钾与全氮呈显著正相关(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)与gydF4y2BaGemmatimonadetesgydF4y2Ba,gydF4y2BaChloroflexigydF4y2Ba,gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba,gydF4y2BaNitrospiraegydF4y2Ba,gydF4y2BaWS3gydF4y2Ba.对于OJ土壤,CCA与PCA揭示的趋势一致,表明对照和遮荫处理之间存在明显的分离(附加文件)gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:图S2)。TN, NOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba-N和NHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N浓度是三个直接相互关联的参数,对LP土壤中的细菌组合有很强的影响。TN和NHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N正相关(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)与gydF4y2Ba放线菌,拟杆菌gydF4y2Ba,gydF4y2BaThaumarchaeota。gydF4y2Ba分类单元,如gydF4y2Ba疣微菌门gydF4y2Ba,gydF4y2BaChloroflexigydF4y2Ba,gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba,gydF4y2BaPlanctomycetesgydF4y2Ba,gydF4y2BaGemmatimonadetesgydF4y2Ba,gydF4y2BaWS3gydF4y2Ba正相关(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01), NOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba- n。此外,不同持续时间的遮荫处理在LP土壤中分别聚集。gydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba
figure8gydF4y2Ba

基于Bray Curtis距离的黄芥根际土壤细菌群落典型对应分析(CCA)gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)及LP (gydF4y2BabgydF4y2Ba)在阴影压力下。箭头表示与土壤理化特征相关的细菌类群的方向和数量。排列试验证实了土壤因素对细菌群落的影响gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

目前对植物遮荫胁迫响应的认识主要来源于植物生理学和形态学的研究,而忽视了土壤-植物相互作用对植物遮荫耐受的贡献。本研究利用两种耐阴性不同的草坪草基因型,研究了荫凉对植物生长的影响,以及土壤微生物群落在其中的作用。gydF4y2Ba

OJ和LP植物对遮荫胁迫的生理反应gydF4y2Ba

我们通过分析伴随遮荫胁迫的光合响应和生长抑制,发现了OJ和LP之间的几个差异。我们的理化数据表明,由于遮荫胁迫,LP比OJ表现出更严重的生长抑制。我们观察到,在遮荫胁迫下,LP的叶面积、总根长、根体积和表面积都比橙汁下降得更大。在一些树种中也观察到类似的结果,表明耐阴的红橡树比不耐阴的树种具有更大的叶面积和干质量[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].植物光系统II对各种环境胁迫敏感,包括荫蔽胁迫[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba].叶绿素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba荧光(gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是耐受力的重要指标[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba25gydF4y2Ba].我们分析了这些参数对LP和OJ的影响,结果表明,遮荫胁迫下OJ保持较高gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba米gydF4y2Ba叶绿素(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba+gydF4y2BabgydF4y2Ba)含量高于LP,而光照下LP与OJ无显著差异。这说明在遮荫胁迫下,橙汁比LP具有更好的光合能力,因此橙汁比LP更耐荫。gydF4y2Ba

植物耐荫性是由土壤-植物反馈介导的gydF4y2Ba

鉴于土壤微生物可直接或间接影响大多数植物功能性状[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba].通过分析土壤-植物反馈对植物耐阴性的影响,进一步阐明OJ和LP的耐阴性机制。我们发现,遮荫胁迫降低了LP全株生物量,并影响了LP的茎和根,但在橙汁胁迫下没有观察到这种变化。然而,遮荫导致LP干生物量减少,与无菌土壤相比,活性土壤处理显著降低。这导致在活性土壤处理中,植物遮荫响应指数的负性较低,与最近两项研究一致gydF4y2Ba紫荆花gydF4y2Ba耐荫性不同的树种[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

目前的数据与我们的第一个假设一致,即植物的耐阴性会被土壤微生物改变。活土处理下LP植物生物量较低。这与之前的研究一致,即土壤微生物对植物生长具有负反馈效应[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba].土壤微生物引起的LP生物量下降伴随着植物N含量的降低,表明土壤微生物可能与植物争夺氮[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

与观察到的土壤微生物和遮荫对植物生物量的相互作用一样,LP对土壤-植物反馈的相互作用效应比OJ更大。耐阴的OJ植物对土壤微生物介导的土壤-植物反馈不太敏感,因为它对土壤病原体有更高的防御能力,对共生体的依赖性较低[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba].此外,与灭菌土壤相比,OJ和LP在活土中分配了更多的生物量给嫩枝,这表明在活土中根枝比较低。这种效果是对有限光线资源的适应性反应。植物有能力调整其性状和生物量分配模式,以捕获有限的资源并保持碳收益[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

植物耐阴性与细菌群落组成有关gydF4y2Ba

观察到的遮荫引起的土壤反馈变化伴随着土壤细菌群落结构的变化。在OJ和LP中,我们发现遮荫胁迫对细菌丰富度和土壤群落多样性的影响很小。这与其他研究一致,表明干旱对群落多样性没有显著影响[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba].在盐胁迫中也报道了类似的结果,表明盐度的增加对细菌群落的总丰富度没有影响[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba].当OJ和LP受到阴影胁迫时,观察到的土壤微生物组的变化涉及相对细菌丰度的变化,而不是完全消除阴影敏感类群和伴随出现的耐受性类群。这有助于解释alpha多样性缺乏变化的原因。gydF4y2Ba

不同遮荫处理的橙橙和LP根际土壤细菌群落组成存在显著差异。的gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba放线菌gydF4y2Ba在OJ土壤中累积,以响应遮荫胁迫,而在LP土壤中则减少。之前的研究表明gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba放线菌gydF4y2Ba对各种环境压力的反应,如干旱、盐和重金属压力[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba37gydF4y2Ba].gydF4y2Ba放线菌gydF4y2Ba在胁迫下促进植物生长[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba].已知它们中的许多可以形成孢子,这些孢子能抵抗逆境,并能在应激条件下存活[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba,gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

和gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba在OJ土壤中对遮荫胁迫的响应中起着至关重要的作用,这表明gydF4y2BaKaistobactergydF4y2Ba,gydF4y2BaSteroidobactergydF4y2Ba,gydF4y2Ba假单胞菌gydF4y2Ba在OJ土壤中观察到。植物促生菌(PGPRs)属的接种剂,如gydF4y2Ba假单胞菌gydF4y2Ba,gydF4y2Ba黄杆菌属gydF4y2Ba,gydF4y2Ba节细菌属gydF4y2Ba已被证明可以通过调节各种生理和生化变化来改善植物的应激[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba].我们的研究表明,像gydF4y2BaNitrosovibrio_tenuisgydF4y2Ba,gydF4y2BaReyranella_massiliensisgydF4y2Ba,gydF4y2BaArthrobacter_psychrolactophilusgydF4y2Ba,gydF4y2BaFlavobacterium_succinicansgydF4y2Ba属门gydF4y2Ba变形菌门,放线菌门和拟杆菌门gydF4y2Ba,在OJ土壤中含量较高。这表明橙花对这些属植物有较强的耐荫性。gydF4y2Ba

为了进一步阐明这一假设,研究耐荫参数与细菌群落组成的相关性,对地上、地下形态、光合能力和细菌群落组成进行了两两拟合分析。我们发现叶面积,根体积,表面积,gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba,叶绿素(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba+gydF4y2BabgydF4y2Ba)含量与土壤细菌群落组成呈显著正相关。这个观察结果与我们的第二个假设,以及第三个假设的最后一部分是一致的。一些研究还发现,根系表型性状或结构对根际和根系微生物群落有潜在的影响gydF4y2Ba菜豆gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba烟草gydF4y2Ba物种(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba].在野生和驯养的动物身上也有类似的观察结果gydF4y2Ba菜豆gydF4y2Ba,其中野生和现代大豆种质之间根细菌群落组成的差异与特定根长的差异有关[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

在荫蔽胁迫下,土壤理化性质的变化对形成细菌群落起着至关重要的作用gydF4y2Ba

土壤是影响细菌群落结构和多样性的强大生态过滤器。对非生物胁迫下微生物群落的大量研究表明,土壤因素控制着微生物群落结构[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba].Bottomley等人[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]观察到土壤NHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N是影响细菌群落结构的主要环境因子。这是由于土壤NHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N是细菌的主要氮源gydF4y2Ba15gydF4y2Ba氮同位素示踪[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba].类似地,Nguyen等人。[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]还报道了棉田土壤细菌多样性和组成与土壤NH有关gydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba涝后和长时间干旱条件下的-N和总N含量。与我们的第三个假设一致,AK和全氮是橙汁根际土壤的主要驱动因子,且二者呈正相关gydF4y2BaGemmatimonadetesgydF4y2Ba,gydF4y2BaChloroflexigydF4y2Ba,gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba,gydF4y2BaNitrospiraegydF4y2Ba,gydF4y2BaWS3gydF4y2Ba.由此证实了这两个土壤变量在调节橙汁根际中的重要性。相反,总N, NOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba-N和NHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N浓度对LP土壤细菌组合有影响。在有限水土壤的研究中,也发现土壤理化性质与细菌群落之间有很强的关系[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba].在这些土壤中,丰富的gydF4y2BaAcidobacteriagydF4y2Ba与土壤NH呈正相关gydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N和全磷,负N和负MggydF4y2Ba2 +gydF4y2Ba,而gydF4y2BaChloroflexigydF4y2Ba呈现相反趋势[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

在对照和胁迫土壤中,已证实寄主种类会影响细菌群落结构[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba].我们的PCoA数据显示,OJ和LP土壤中的细菌群落分离。耐铝玉米栽培显著影响重氮营养种群[gydF4y2Ba53gydF4y2Ba],这一结果与我们对草坪草的研究结果一致。这可能主要归因于植物根系分泌物,根系分泌物是植物-微生物相互作用中微生物群落组成的关键决定因素[gydF4y2Ba54gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

本研究描述了草坪草生长和光合作用对遮荫胁迫的响应,并描述了LP和OJ草坪草耐荫性的土壤-植物反馈效应。OJ在遮荫胁迫下保持较高的光合能力和根系生长,使其比LP更耐荫。与耐阴橙相比,耐阴LP对光照和土壤微生物介导的土壤-植物反馈反应更灵敏。这强调了植物-土壤相互作用在草坪草耐荫性潜在机制中的重要性。这也证实了橙汁和LP的耐荫性是由根际土壤细菌群落结构介导的。的属中尤其丰富gydF4y2BaKaistobactergydF4y2Ba,gydF4y2BaSteroidobactergydF4y2Ba,gydF4y2Ba假单胞菌gydF4y2Ba属于阿尔法和伽马gydF4y2Ba变形菌门gydF4y2Ba可能在微生物介导的橙汁植物耐荫性机制中起重要作用。本研究还表明,在遮荫胁迫下,某些土壤性质与几种主要细菌群落表现出紧密耦合,表明它们是决定细菌群落结构的重要驱动因素。这项工作有助于在草坪草管理中对抗阴影的策略的发展,并支持未来在草坪草阴影胁迫下植物-微生物相互作用的研究。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

温室实验设置和土壤取样gydF4y2Ba

在中国西北农林科技大学进行了一项温室实验,使用的土壤来自两种不同的草坪草:矮百合草坪(gydF4y2Bao .对虾gydF4y2Ba)和多年生黑麦草(gydF4y2Bal为gydF4y2Bacvs。博士)。这两种植物生长在同一草坪上,但光照环境不同。种子于2017年6月从广州市荔湾区Bcyseed股份有限公司(23.072127 N, 113.207089E)获得。标本由专业的种子生产销售公司百赛种业有限公司购买,并由百赛种业有限公司承担本研究所用种子的正式鉴定工作。基于错误鉴定的可能性,我们没有保存凭证标本。在本研究中,在大学校园周围的同一块草坪上种植了矮百合草皮(OJ)和多年生黑麦草(LP):在建筑物和树木周围种植OJ(耐阴),在草坪中心种植LP(耐阴),作为一个绿化广场,光照条件良好。基地属暖温带大陆性季风气候,年平均气温12℃,年平均降水量500毫米。在实验之前,这些土地作为草坪管理了10多年。gydF4y2Ba

为了解橙汁和LP对遮荫胁迫的生理机制差异,研究了植物根系生长和光合能力对遮荫胁迫的响应。如上所述,将这两种植物种在一个塑料罐中(13.5 × 17.5 × 11.0 cm),罐中填满从各自生长区域收集的土壤。种子用0.1%次氯酸钠表面消毒,用纯净水冲洗三次。每罐直接在土壤中播种三粒种子。在平均温度为23/18℃(昼夜)、700 μmol m的温室中进行gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba光合作用来自自然阳光的主动辐射和65%的相对湿度,直到植物生长到15厘米以上。遮荫处理在冠层下使用两层黑色尼龙网,使用上述相同的条件。盆栽处理被随机分配在一个温室的隔间内。我们进行了5个处理,包括:(1)对照(0 d);(2)遮荫7 d;(3)遮荫14 d;(4)光照(晴)7 d;(5)光照(晴天)14 d。每个处理设6个重复,共60盆。遮荫处理后,PSII的总叶面积、根系形态、叶绿素含量和最大量子产率(gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba)进行测量。gydF4y2Ba

为进一步阐明土壤细菌群落对植物耐阴性的影响是直接还是间接,进行了土壤-植物反馈实验。在与第一个实验相同的草坪上种植OJ和LP草坪草,收集0-15 cm土层中的土壤。每种植物类型下的土壤收集并均质后,一半土壤在4℃下保存,另一半土壤在121℃下蒸汽灭菌3小时,然后在4℃下保存,直到实验开始[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

土壤-植物反馈试验采用12块分块设计[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba].光照处理(阳光或阴影)建立在整个街区。土壤生物区系(活的,无菌的)和物种(OJ和LP)的处理设置在块内。每种处理组合重复6次,共培养48盆。种子表面消毒,在填满消毒沙子的塞盘中发芽,直到植株长到3厘米以上。幼苗被移植到装满无菌沙子和从OJ和LP草坪草下面收集的无菌或活土(沙子:土壤体积比为9:1)的混合花盆中。gydF4y2Ba

幼苗在温室中放置8周,在此期间每周灌溉两次,并监测各种参数。移栽两周后,向每个花盆提供霍格兰溶液。花盆随机放置在温室内,每周重新安排一次,以避免可能的定位影响。在与第一次试验相同的温室条件下,用两层黑色尼龙网对8周龄幼苗进行遮荫处理。遮荫处理4周后,对幼苗干生物量进行分析。gydF4y2Ba

为进一步研究橙汁和LP植物根际土壤细菌群落的差异,进一步分析了遮荫胁迫对橙汁和LP植物根际土壤细菌群落的影响。根际土壤采集于上述植物生长和光合响应实验中处理过的OJ和LP草坪下。将每株植物的根从土壤中分离出来,然后人工摇动以去除松散附着的土壤。根际土壤被认为是粘附在根上的土壤,收集这些土壤[gydF4y2Ba53gydF4y2Ba].根际土壤样品是通过将生长在同一个花盆中的三种植物的土壤混合在一起获得的。因此,由于有六个重复花盆,每个处理都有六个重复根际样品。还从同一点采集了0-10 cm深度的大块土壤样品。土壤样品充分混合,分成两部分,储存在无菌的50ml Falcon试管中,并运输到实验室。其中一部分保存于4℃,用于土壤NH分析gydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N和NOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba-N,在3天内提取土壤DNA。另一部分采用风干法测定土壤pH、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、土壤有机碳(SOC)、有效磷(AP)、有效钾(AK)。gydF4y2Ba

植物取样测量gydF4y2Ba

在实验室使用LI-3000A叶面积扫描仪(美国LI-COR公司)测量每棵幼苗的总叶面积。使用winroot - v700根扫描仪(Regent Instruments Inc., Quebec, Canada)分析根形态,包括总根长、根表面积和根体积。以80%丙酮为溶剂,分光光度法测定叶绿素含量[gydF4y2Ba56gydF4y2Ba].在同一叶片上,使用便携式脉冲调制荧光计(PAM2100, Walz, Effeltrich, Germany)和PamWin软件测量叶绿素荧光(gydF4y2BaFgydF4y2BavgydF4y2Ba/ FgydF4y2Ba米gydF4y2Ba).以80℃烘箱干燥72 h测定幼苗生物量。比叶面积(新鲜叶片的单侧面积除以其烤箱干重)和比根长(根长与细根干重之比)按标准方法测量[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba].使用元素分析仪系统(ECS 4024, Costech Inc.,意大利)测量叶和根中的氮浓度。根据遮荫和非遮荫条件下植物生物量计算植物遮荫响应指数和土壤植物反馈指数[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]或活的贫瘠土壤[gydF4y2Ba58gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

土壤理化分析gydF4y2Ba

使用pH计(Mettler Toledo FE20,瑞士)在土水比为1:2.5的土壤溶液中测量土壤pH值。北半球gydF4y2Ba4gydF4y2Ba+gydF4y2Ba-N和NOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba-N用2.0 M KCl提取,用连续流量分析仪(Flowsys, Systea Inc.,意大利)测量。首先用1 M HCl处理去除无机C,对土壤进行碳含量处理。去除无机碳后,使用自动分析仪(岛津,京都,日本)分析土壤有机碳。土壤中的总氮在元素分析仪(ECS 4024, Costech Inc.,意大利)上测量。总磷是先用HClO消化样品测定的gydF4y2Ba4gydF4y2Ba- hgydF4y2Ba2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,然后用钼蓝法定量。使用紫外可见分光光度计进行定量(UV-1000, AOE仪器,上海,中国)。用0.03 M氟化铵-盐酸提取土壤有效磷(AP),并按上述比色法测定。总钾采用NaOH熔合法测定,有效钾(AK)用1.0 M醋酸铵提取,火焰光度法测定(Model 410, Sherwood, England)。gydF4y2Ba

土壤细菌群落分析gydF4y2Ba

DNA提取,PCR扩增,高通量测序gydF4y2Ba

根据制造商的说明,使用Power土壤DNA提取试剂盒(MoBio Laboratories, Carlsbad, CA)从每个土壤样品0.30 g中提取总土壤DNA。使用以下PCR引物对细菌16S rRNA基因V4区进行扩增:F515 (5 ' -GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3 ')和R806 (5 ' -GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3 ')。配对端测序在中国深圳的北京华大基因研究所(BGI)-深圳进行,使用配对250 bp的Illumina HiSeq 2500测序平台,按照制造商的说明进行。gydF4y2Ba

序列处理gydF4y2Ba

Illumina测序数据使用FLASH软件(v1.2.11)进行配对组装[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba],最小重叠长度为15 bp,重叠区域失配率≤0.1。使用USEARCH (v7.0.1090)以97%的识别阈值将序列聚类为操作分类单元(OTUs) [gydF4y2Ba60gydF4y2Ba].UCHIME (v4.2.40)针对SILVA数据库过滤嵌合序列。USEARCH GLOBAL用于对来自单个OTUs的代表性序列进行比对[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba].使用基于SILVA数据库的核糖体数据库项目(RDP)分类器v.2.2对这些进行分类,使用0.6置信值截断。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

采用SPSS17.0 (SPSS Inc., Chicago, IL USA)通用线性模型程序进行方差分析(ANOVA),分析遮荫处理、草坪草种类及其相互作用对植物生理指标的影响,以及遮荫处理对土壤性质的影响。采用双因素方差分析(double - double ANOVA)分析了遮荫胁迫、土壤处理以及遮荫胁迫与土壤处理的交互作用对OJ和LP幼苗生物量、根冠比和N含量的影响。以土壤处理和物种同一性为固定因子,采用双因素方差分析方法对植被遮荫响应指数进行分析。此外,以光照处理和物种同一性为固定因素,采用双因素方差分析方法对黄柳和LP土壤-植物反馈指数和干生物量进行分析。采用Fisher保护最小显著性差异(LSD)检验,于gydF4y2BaP =gydF4y2Ba0.05.在这些分析中,OTUs被定义为97%序列相似度。箱线图和热图使用R包ggplot2 (v2.2.1)获得。使用R (v3.1.1)生成所观察到的OTUs的稀疏曲线。用主成分分析(PCA)分析样品间OTU组成的差异。Alpha多样性[丰富度,Shannon多样性指数(H ')和Simpson均匀度(E)]基于随机稀疏的OTU丰度矩阵,使用mother (v1.31.2)进行分析。利用QIIME (v1.80)进行细菌群落的Bray-Curtis距离分析beta多样性。采用基于Bray-Curtis不相似度的主坐标分析(PCoA),分析了不同处理根际土壤细菌群落组成的差异。采用置换多元方差分析(PERMANOVA)检验Bray-Curtis差异的显著性。使用R软件(kruskal. wallis)进行kruskal - wallis测试。 Test function) to assess the impact of shade stress on soil bacterial community structure in both species. A value ofPgydF4y2Ba< 0.05为差异有统计学意义。gydF4y2Ba

为了分析土壤理化参数与细菌群落组成之间的相关性,对R纯素包进行了带有Spearman相关性的Mantel检验(9999排列)。使用R vegan软件包(v2.4.2)进行典型对应分析(CCA),以可视化土壤理化性质与细菌群落之间的关系。在CCA分析中,通过一般排列检验确定典型轴与解释矩阵的相关性,并使用envfit函数分析土壤理化因素对细菌群落组成的显著性。为分析地上、地下表型与细菌群落组成的相关性,利用R素包中的“lm”函数进行两两拟合分析。gydF4y2Ba

指标种分析使用gydF4y2BamultipattgydF4y2Ba在R中1000个排列的指示种包中实现的功能。通过置换试验,将LP和OJ土壤的生物指标指定为不同处理下LP或OJ土壤核心微生物组的OTUs,同时OJ的丰度也较高(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

本文描述的所有序列文件已提交到美国国家生物技术信息中心(NCBI)序列阅读档案(SRA)数据库(登录号:SRP154594)。gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

正义与发展党:gydF4y2Ba

可用KgydF4y2Ba

记者:gydF4y2Ba

可用PgydF4y2Ba

CCA:gydF4y2Ba

规范对应分析gydF4y2Ba

LP:gydF4y2Ba

多年生黑麦草gydF4y2Ba

橙汁:gydF4y2Ba

用麦冬gydF4y2Ba

辣子鸡:gydF4y2Ba

操作分类单位gydF4y2Ba

PCoA:gydF4y2Ba

主坐标分析gydF4y2Ba

PERMANOVA:gydF4y2Ba

置换多元方差分析gydF4y2Ba

RDP:gydF4y2Ba

核糖体数据库项目gydF4y2Ba

SOC:gydF4y2Ba

土壤有机CgydF4y2Ba

TK:gydF4y2Ba

总KgydF4y2Ba

TN:gydF4y2Ba

总NgydF4y2Ba

TP:gydF4y2Ba

总PgydF4y2Ba

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    中科院gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba

下载参考gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

感谢深圳华大基因刘凯伟博士对数据分析的建议和对本文的建设性意见。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

本研究由西北农林科技大学项目博士研究启动基金(No. 2452017195)、中国博士后研究基金(No. 2018 M631208)、国家自然科学基金项目(No. 31901382)资助。资助机构在研究的设计、数据的收集、分析和解释,或撰写手稿方面没有任何作用。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

JF和TH构思并设计了这项研究。PS、YL、JG和DZ进行实验。JF和PY分析了数据并撰写了手稿。所有作者都已阅读并批准了最终稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaJuanjuan傅gydF4y2Ba或gydF4y2Ba天明(胡gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

道德声明gydF4y2Ba

伦理批准并同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

发表同意书gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称他们之间没有利益冲突。gydF4y2Ba

额外的信息gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。gydF4y2Ba

补充信息gydF4y2Ba

附加文件1:表S1。gydF4y2Ba

遮阴胁迫对耐阴橙幼苗形态和光合作用影响的双因素方差分析(gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba)和不耐阴影的LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba)工厂。LA,总叶面积;RL,根总长度;RV,根体积;RSA,根表面积;的背影,叶绿素。***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001, **gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01, *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05。gydF4y2Ba

附加文件2:表S2。gydF4y2Ba

遮荫胁迫对耐阴橙植株总生物量、茎部生物量、根:茎部比、比根长、比叶面积、叶和根N含量影响的双向方差分析(gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba)和不耐阴影的LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba)工厂。数据为方差分析计算的F值。***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001, **gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01, *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05。gydF4y2Ba

附加文件3:表S3gydF4y2Ba

.土壤活性或无菌处理下植物遮荫响应指数的双向方差分析。数据为方差分析计算的F值。***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001, **gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01, *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05。gydF4y2Ba

附加文件4:图S1。gydF4y2Ba

扩增子测序得到的细菌16S rRNA基因序列的稀疏曲线。gydF4y2Ba

附加文件5:图S2。gydF4y2Ba

耐阴油菜根际土壤微生物群落的主成分分析(PCA)gydF4y2Ba用麦冬gydF4y2Ba)和不耐阴影的LP (gydF4y2Ba多年生黑麦草gydF4y2Ba)在阴影压力下。OTUs的相似度为97%。gydF4y2Ba

附加文件6:表S4。gydF4y2Ba

根际土壤核心菌群的OTUs名单。作为每个核心菌群成员的OTUs用灰色表示。指标种分析使用gydF4y2BamultipattgydF4y2Ba在R中1000个排列的指示种包中实现的功能。每个指标值的重要性表示为:*gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05;**gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01和***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001。gydF4y2Ba

附加文件7:表S5。gydF4y2Ba

Mantel试验揭示的土壤理化变量与细菌群落组成的Spearman等级相关系数(gydF4y2BargydF4y2Ba而且gydF4y2BapgydF4y2Ba值)。gydF4y2Ba

附加文件8:表S6。gydF4y2Ba

土壤单一变量(OJ/LP)与微生物分类的关系(gydF4y2BargydF4y2Ba2gydF4y2Ba而且gydF4y2BapgydF4y2Ba值)。***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001, **gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01, *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05。gydF4y2Ba

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傅俊,罗勇,孙鹏,李志强。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba遮荫胁迫对草坪草形态生理及根际土壤细菌群落的影响。gydF4y2BaBMC植物生物学gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba92(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-2300-2gydF4y2Ba

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  • 社区结构和多样性gydF4y2Ba
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