内生细菌对中国特有植物青檀根际土壤肥力变化的影响

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0055

农学学报 ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (2): 42-53.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0055

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内生细菌对中国特有植物青檀根际土壤肥力变化的影响

蒋银妹(), 覃勇荣(), 张燕桢, 黄秀连, 邓慧莲, 莫单玉, 蒙恩如

河池学院化学与生物工程学院，广西宜州 546300

收稿日期:2023-03-01 修回日期:2023-05-16 出版日期:2024-02-20 发布日期:2024-02-16
通讯作者:
覃勇荣，1963年出生，广西平南人，教授，硕士，研究方向：桂西北岩溶地区石漠化治理及生态恢复。通信地址：546300 广西河池市宜州区龙江路42号，Tel：0778-3141174，E-mail：1595677337@qq.com。
作者简介:
蒋银妹，女，2001年出生，广西全州人，学士，研究方向：喀斯特岩溶地区植物资源开发利用与生态环境保护。通信地址：541000 广西全州县中板桥村10号，Tel：0773-4651010，E-mail：2165838170@qq.com。
基金资助:
广西自然科学基金“广西不同植被恢复模式对石漠化地区生态恢复效果的比较研究”(桂科自0832273); 广西高校校地校企合作科技创新平台“桂西北地方资源保护与利用工程中心”(桂教科研[2012]9号); 河池学院高层次人才科研启动费项目“桂西北岩溶地区石漠化治理优化模式研究”(XJ2018GKQ016); 广西高校大学生创新创业训练计划项目“内生菌对中国特有植物任豆根际土壤肥力变化的影响”(202210605026)

Effects of Endophytic Bacteria on Rhizosphere Soil Fertility Changes of Chinese Endemic Plant Pteroceltis tatarinowii

JIANG Yinmei(), QIN Yongrong(), ZHANG Yanzhen, HUANG Xiulian, DENG Huilian, MO Danyu, MENG Enru

School of Chemistry and Bio-engineering, Hechi University, Yizhou 546300, Guangxi, China

Received:2023-03-01 Revised:2023-05-16 Online:2024-02-20 Published:2024-02-16

摘要/Abstract

摘要：

为了探究内生菌对中国特有植物青檀根际土壤肥力变化的影响，选取桂西北常见乡土树种青檀以及石山造林先锋树种任豆为研究对象，采集自然植被样地青檀和人工林对照样地任豆的非根际土壤样品、根际土壤样品和根系样品为试验材料，利用常规的土壤理化分析、细菌培养及16S rRNA测序技术相结合的研究方法，依次分析研究树种非根际土壤细菌、根际土壤细菌及根内生细菌的群落结构特征，并在门和属两个不同水平，对根内生细菌与土壤理化因子的相关性进行分析，进一步说明内生细菌对青檀根际土壤肥力变化的影响。结果表明：（1）不同植被调查样地细菌种群数量具有明显差异，无论是非根际土壤细菌、根际土壤细菌，还是根内生细菌，任豆人工林对照样地明显高于青檀自然植被样地；（2）根内生细菌与根际土壤细菌及非根际土壤细菌彼此联系，相互作用，既有一定数量的共有种，又有各自的特有种，而且特有种的数量明显大于共有种；（3）在不同植被调查样地，菌群数量大小排序为：根际土壤细菌>非根际土壤细菌>根系内生菌；（4）青檀自然植被样地和任豆人工林对照样地，土壤细菌和根内生细菌的优势菌门组成相似，但相对丰度不同，其共有种的优势菌群均为芽孢杆菌属，该属的大部分细菌能在一定程度上改善植物的生长环境，增强植物的抗逆性和抗病能力。因此，青檀的根内生细菌与任豆及其他植物的根内生细菌一样，可以在一定程度上提高根际土壤肥力。

关键词: 中国特有植物, 青檀, 内生细菌, 根际土壤, 肥力变化

Abstract:

To investigate the effects of endophytes on rhizosphere soil fertility of the endemic Chinese plant Pteroceltis tatarinowii, the common native tree species P. tatarinowii in northwest Guangxi Zhuang Autonomous Region and the pioneer tree species of the stone mountain afforestation, Zenia insignis, were selected as research subjects. Non-rhizosphere soil samples, rhizosphere soil samples and root samples of P. tatarinowii from natural vegetation plots and Z. insignis from plantation control plots were collected as experimental materials, using the conventional methods of soil physical and chemical analysis, bacterial culture and 16S rRNA sequencing, the community structure characteristics of non-rhizosphere soil bacteria, rhizosphere soil bacteria and root endophytic bacteria of tree species were analyzed respectively. The correlation between root endophytic bacteria and soil physical and chemical factors was analyzed at two different levels of phyla and genera, which further explained the effect of endophytic bacteria on the changes of soil fertility of P. tatarinowii rhizosphere. The results showed that: (1) there were significant differences in bacterial populations among different vegetation plots, whether it was non-rhizosphere soil bacteria, rhizosphere soil bacteria or root endophytic bacteria, the contrast plots of Z. insignis plantation were obviously higher than that of the natural vegetation plots of P. tatarinowii; (2) root endophytic bacteria, rhizosphere soil bacteria and non-rhizosphere soil bacteria were related to each other and interacted with each other. There were not only certain number of common species, but also their own unique species, and the number of unique species was obviously larger than that of common species; (3) in different vegetation plots, the order of microflora was rhizosphere soil bacteria>non-rhizosphere soil bacteria>root endophyte; (4) the dominant phyla composition of soil bacteria and root endophytic bacteria were similar, but their relative abundances were different. The dominant flora of common species of P. tatarinowii was Bacillus, most species of this genus could improve the growth environment of plants to some extent, and enhance the ability of plant resistance to adversity and disease. Therefore, the root endophytic bacteria of P. tatarinowii, like those of Z. insignis and other plants, improve the rhizosphere soil fertility to a certain extent.

Key words: endemic plants of China, Pteroceltis tatarinowii, endophytic bacteria, rhizosphere soil, fertility change

蒋银妹, 覃勇荣, 张燕桢, 黄秀连, 邓慧莲, 莫单玉, 蒙恩如. 内生细菌对中国特有植物青檀根际土壤肥力变化的影响[J]. 农学学报, 2024, 14(2): 42-53.

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图/表 12

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样地编号	pH	MC/%	SOM/(g/kg)	TP/(g/kg)	AP/(mg/kg)	TN/(g/kg)	AN/(mg/kg)
YMRD-1	5.94±0.10f	5.34±0.04f	43.06±1.07e	1.74±0.01bc	2.92±0.77def	0.97±0.05g	273.76±16.26d
YMRD-2	6.12±0.04e	5.76±0.05e	46.42±1.02d	1.89±0.05b	3.16±0.00def	1.06±0.02fg	307.52±77.60d
YMRD-3	6.31±0.01d	8.04±0.07c	53.32±1.55c	1.76±0.01bc	1.13±0.10f	1.37±0.01d	377.73±5.71c
YMRD-4	6.62±0.02c	5.83±0.04e	41.44±0.90e	1.91±0.01b	1.95±0.23ef	0.97±0.01g	276.94±7.76d
YMQT	6.62±0.06c	9.04±0.08a	64.66±1.41a	2.70±0.01a	22.02±1.68a	3.00±0.05c	716.13±14.47b
HYRD-1	6.16±0.04e	2.79±0.07k	32.03±1.92g	1.57±0.05cd	4.11±1.39cde	0.95±0.05g	157.96±13.89e
HYRD-2	6.08±0.01e	2.76±0.04k	35.74±0.66f	1.08±0.01e	1.19±0.04f	0.66±0.07h	157.97±3.65e
HYQT	6.33±0.03d	3.35±0.10j	41.28±0.50e	1.47±0.16d	4.83±0.71cd	0.93±0.02g	148.50±0.50ef
XBRD-1	6.86±0.03ab	3.73±0.05i	23.72±1.02h	1.60±0.22cd	3.39±0.75def	1.29±0.17de	89.17±5.67g
XBRD-2	6.66±0.03c	4.38±0.04h	41.11±0.47e	1.09±0.05e	3.63±0.86def	1.25±0.05de	192.18±2.04e
LMQT	6.79±0.04b	6.01±0.05d	58.21±0.09b	1.20±0.02e	4.90±0.20cd	5.48 ± 0.14b	371.51±0.10c
LSJQT	6.83±0.01b	8.73±0.14b	64.99±1.07a	1.55±0.04cd	7.62±0.04b	5.92±0.03a	921.04±0.04a
BLGYQT	6.95±0.04a	5.07±0.09g	55.13±0.02c	1.63±0.18cd	6.65±2.49bc	1.21 ±0.04ef	101.06±0.04fg

样地编号	pH	MC/%	SOM/(g/kg)	TP/(g/kg)	AP/(mg/kg)	TN/(g/kg)	AN/(mg/kg)
YMRD-1	5.94±0.10f	5.34±0.04f	43.06±1.07e	1.74±0.01bc	2.92±0.77def	0.97±0.05g	273.76±16.26d
YMRD-2	6.12±0.04e	5.76±0.05e	46.42±1.02d	1.89±0.05b	3.16±0.00def	1.06±0.02fg	307.52±77.60d
YMRD-3	6.31±0.01d	8.04±0.07c	53.32±1.55c	1.76±0.01bc	1.13±0.10f	1.37±0.01d	377.73±5.71c
YMRD-4	6.62±0.02c	5.83±0.04e	41.44±0.90e	1.91±0.01b	1.95±0.23ef	0.97±0.01g	276.94±7.76d
YMQT	6.62±0.06c	9.04±0.08a	64.66±1.41a	2.70±0.01a	22.02±1.68a	3.00±0.05c	716.13±14.47b
HYRD-1	6.16±0.04e	2.79±0.07k	32.03±1.92g	1.57±0.05cd	4.11±1.39cde	0.95±0.05g	157.96±13.89e
HYRD-2	6.08±0.01e	2.76±0.04k	35.74±0.66f	1.08±0.01e	1.19±0.04f	0.66±0.07h	157.97±3.65e
HYQT	6.33±0.03d	3.35±0.10j	41.28±0.50e	1.47±0.16d	4.83±0.71cd	0.93±0.02g	148.50±0.50ef
XBRD-1	6.86±0.03ab	3.73±0.05i	23.72±1.02h	1.60±0.22cd	3.39±0.75def	1.29±0.17de	89.17±5.67g
XBRD-2	6.66±0.03c	4.38±0.04h	41.11±0.47e	1.09±0.05e	3.63±0.86def	1.25±0.05de	192.18±2.04e
LMQT	6.79±0.04b	6.01±0.05d	58.21±0.09b	1.20±0.02e	4.90±0.20cd	5.48 ± 0.14b	371.51±0.10c
LSJQT	6.83±0.01b	8.73±0.14b	64.99±1.07a	1.55±0.04cd	7.62±0.04b	5.92±0.03a	921.04±0.04a
BLGYQT	6.95±0.04a	5.07±0.09g	55.13±0.02c	1.63±0.18cd	6.65±2.49bc	1.21 ±0.04ef	101.06±0.04fg

菌株编号	相似性最高的菌株	一致性/%	革兰氏染色	菌株编号	相似性最高的菌株	一致性/%		革兰氏染色
YMRDGNSJ2	Bacillus amyloliquefaciens	100.00	阳性	HQTGNSJ1	Staphylococcus warneri	100.00		阳性
YMRDGNSJ3	Staphylococcus pasteuri	100.00	阳性	HQTGNSJ2	Bacillus velezensis	100.00		阳性
HRYGNSJ1	Bacillus cereus	99.93	阳性	HQTGNSJ3	Staphylococcus pasteuri	100.00		阳性
HRYGNSJ2	Bacillus tropicus	100.00	阳性	YMQTGNSJ	Bacillus cereus	100.00		阳性
HRRGNSJ1	Bacillus acidiceler	100.00	阳性	SQTGNSJ1	Bacillus velezensis	100.00		阳性
XRDGNSJ1	Bacillus cereus	100.00	阳性	SQTGNSJ2	Enterobacter asburiae	100.00		阴性
XRDGNSJ2	Bacillus toyonensis	100.00	阳性	LQTGNSJ1	Bacillus subtilis	100.00		阳性
YMRDGJT1	Bacillus velezensis	100.00	阳性	LQTGNSJ2	Priestia aryabhattai	100.00		阳性
YMRDGJT2	Bacillus amyloliquefaciens	99.71	阳性	LQTGNSJ3	Bacillus cereus	100.00		阳性
YMRDGJT3	Bacillus cereus	100.00	阳性	BQTGNSJ1	Bacillus velezensis	100.00		阳性
XRDGJT1	Acinetobacter junii	100.00	阴性	BQTGNSJ2	Bacillus mycoides	99.93	阳性
XRDGJT2	Bacillus thuringiensis	100.00	阳性	YMQTGJT2	Pseudomonas chlororaphis	100.00	阴性
XRDGJT3	Bacillus amyloliquefaciens	100.00	阳性	YMQTGJT3	Bacillus cereus	100.00	阳性
XRDGJT4	Bacillus cereus	100.00	阳性	SQTGJT1	Bacillus tropicus	100.00	阳性
XRDGJT5	Bacillus bombysepticus	100.00	阳性	SQTGJT2	Enterobacter bugandensis	99.78	阴性
HRDYGJT1	Enterobacter asburiae	100.00	阴性	SQTGJT3	Enterobacter cloacae	99.93	阴性
HRDYGJT2	Bacillus cereus	100.00	阳性	LQTGJT1	Enterobacter hormaechei	99.85	阴性
HRDYGJT3	Acinetobacter rhizosphaerae	100.00	阴性	LQTGJT2	Bacillus toyonensis	100.00	阳性
HRDYGJT4	Pseudomonas fluorescens	100.00	阴性	LQTGJT3	Bacillus mycoides	100.00	阳性
HRDYGJT5	Brevibacillus laterosporus	100.00	阴性	HYQTGJT2	Bacillus mycoides	100.00	阳性
HRDYGJT6	Enterobacter ludwigii	100.00	阴性	HYQTGJT4	Bacillus pseudomycoides	99.93	阳性
HRDRGJT1	Bacillus mycoides	100.00	阳性	HYQTGJT5	Acinetobacter lactucae	100.00	阴性
HRDRGJT2	Bacillus subtilis	100.00	阳性	BQTGJT1	Bacillus thuringiensis	100.00	阳性
HRDRGJT4	Acinetobacter rhizosphaerae	100.00	阴性	BQTGJT2	Bacillus cereus	100.00	阳性
HRDRGJT5	Bacillus mycoides	100.00	阳性	HRDRGJT6	Bacillus paralicheniformis	100.00	阳性

菌株编号	相似性最高的菌株	一致性/%	革兰氏染色	菌株编号	相似性最高的菌株	一致性/%		革兰氏染色
YMRDGNSJ2	Bacillus amyloliquefaciens	100.00	阳性	HQTGNSJ1	Staphylococcus warneri	100.00		阳性
YMRDGNSJ3	Staphylococcus pasteuri	100.00	阳性	HQTGNSJ2	Bacillus velezensis	100.00		阳性
HRYGNSJ1	Bacillus cereus	99.93	阳性	HQTGNSJ3	Staphylococcus pasteuri	100.00		阳性
HRYGNSJ2	Bacillus tropicus	100.00	阳性	YMQTGNSJ	Bacillus cereus	100.00		阳性
HRRGNSJ1	Bacillus acidiceler	100.00	阳性	SQTGNSJ1	Bacillus velezensis	100.00		阳性
XRDGNSJ1	Bacillus cereus	100.00	阳性	SQTGNSJ2	Enterobacter asburiae	100.00		阴性
XRDGNSJ2	Bacillus toyonensis	100.00	阳性	LQTGNSJ1	Bacillus subtilis	100.00		阳性
YMRDGJT1	Bacillus velezensis	100.00	阳性	LQTGNSJ2	Priestia aryabhattai	100.00		阳性
YMRDGJT2	Bacillus amyloliquefaciens	99.71	阳性	LQTGNSJ3	Bacillus cereus	100.00		阳性
YMRDGJT3	Bacillus cereus	100.00	阳性	BQTGNSJ1	Bacillus velezensis	100.00		阳性
XRDGJT1	Acinetobacter junii	100.00	阴性	BQTGNSJ2	Bacillus mycoides	99.93	阳性
XRDGJT2	Bacillus thuringiensis	100.00	阳性	YMQTGJT2	Pseudomonas chlororaphis	100.00	阴性
XRDGJT3	Bacillus amyloliquefaciens	100.00	阳性	YMQTGJT3	Bacillus cereus	100.00	阳性
XRDGJT4	Bacillus cereus	100.00	阳性	SQTGJT1	Bacillus tropicus	100.00	阳性
XRDGJT5	Bacillus bombysepticus	100.00	阳性	SQTGJT2	Enterobacter bugandensis	99.78	阴性
HRDYGJT1	Enterobacter asburiae	100.00	阴性	SQTGJT3	Enterobacter cloacae	99.93	阴性
HRDYGJT2	Bacillus cereus	100.00	阳性	LQTGJT1	Enterobacter hormaechei	99.85	阴性
HRDYGJT3	Acinetobacter rhizosphaerae	100.00	阴性	LQTGJT2	Bacillus toyonensis	100.00	阳性
HRDYGJT4	Pseudomonas fluorescens	100.00	阴性	LQTGJT3	Bacillus mycoides	100.00	阳性
HRDYGJT5	Brevibacillus laterosporus	100.00	阴性	HYQTGJT2	Bacillus mycoides	100.00	阳性
HRDYGJT6	Enterobacter ludwigii	100.00	阴性	HYQTGJT4	Bacillus pseudomycoides	99.93	阳性
HRDRGJT1	Bacillus mycoides	100.00	阳性	HYQTGJT5	Acinetobacter lactucae	100.00	阴性
HRDRGJT2	Bacillus subtilis	100.00	阳性	BQTGJT1	Bacillus thuringiensis	100.00	阳性
HRDRGJT4	Acinetobacter rhizosphaerae	100.00	阴性	BQTGJT2	Bacillus cereus	100.00	阳性
HRDRGJT5	Bacillus mycoides	100.00	阳性	HRDRGJT6	Bacillus paralicheniformis	100.00	阳性

样地编号	细菌种类
样地编号	变形菌门 (Proteobacteria)	放线菌门 (Actinobacteria)	厚壁菌门 (Firmicutes)	拟杆菌门 (Bacteroidetes)	绿弯菌门 (Chloroflexi)	稀有门类
BLQTGNSJ	24.10	55.76	18.33	0.91	0.07	0.83
HYQTGNSJ	82.19	15.85	1.74	—	—	0.22
LMQTGNSJ	43.15	24.23	29.69	1.93	0.26	0.74
QTGNSJ	76.19	20.31	2.03	0.26	0.22	0.99
SJQTGNSJ	24.77	34.86	39.22	0.85	0.08	0.22
HRDGNSJ1	53.85	39.92	1.14	2.84	0.18	2.07
HRDGNSJ2	59.66	38.57	0.87	—	—	0.90
RDGNSJ-1	54.00	43.46	0.12	0.20	1.46	0.76
RDGNSJ-2	71.49	24.20	0.32	0.24	3.04	0.71
RDGNSJ-3	80.94	3.26	0.18	14.82	0.44	0.36
RDGNSJ-4	73.09	19.03	0.43	0.40	3.98	3.07
XRDGNSJ1	29.26	65.14	4.92	0.49	—	0.19
XRDGNSJ2	68.17	22.56	6.19	1.44	0.93	0.71

内生细菌对中国特有植物青檀根际土壤肥力变化的影响

Effects of Endophytic Bacteria on Rhizosphere Soil Fertility Changes of Chinese Endemic Plant Pteroceltis tatarinowii

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土壤理化因子	Pro	Act	Fir	Bac	Chl
pH	-0.500	0.192	0.852**	0.407	-0.315
MC	0.110	-0.396	0.121	0.253	0.470
SOM	-0.016	-0.275	0.269	0.132	0.243
TP	0.302	-0.214	-0.451	-0.030	0.508
AP	-0.346	0.143	0.780**	0.113	-0.320
TN	-0.311	-0.011	0.558*	0.499	0.091
AN	0.225	-0.495	-0.011	0.223	0.519

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[2]	丛晓峰, 陈昊, 李丹. 野生华山参生境调查与分析[J]. 农学学报, 2023, 13(6): 65-69.
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