利用DNA元条形码分析轮作农田土壤生物组成变化

2024-07-17 17:18来源:本站编辑

Changes in soil organisms in crop rotation farmland accessed by DNA me<em></em>tabarcoding

结果表明,农用地土壤生物群及其网络极易受到土壤环境、耕作历史和作物的影响。未来,土壤生物区系DNA元条形码分析将有助于阐明作物与土壤生物之间的关系,以及农田生物学特性的评价和作物病害的预测,为作物栽培技术的改进做出贡献。

历史上,土壤和人类通过农业紧密地交织在一起。近年来,国际上有越来越多的运动重申土壤及其保护的重要性,这可以从2015年被指定为国际土壤年中看出。土壤中存在着细菌、线虫、节肢动物、真菌等多种生物,构成土壤生态系统,但其实际组成和动态尚不清楚。

在此之前,研究小组充分利用了根据生物基因中独特核苷酸序列的差异来识别生物物种的DNA条形码,揭示了适应各种土壤环境的独特线虫群落。该研究小组还引入了“DNA元条形码”,使用下一代测序仪,可以解码大量的核苷酸序列,以分析生活在土壤中的所有原核和真核生物。

在本研究中,研究小组将DNA元条形码应用于田原市2019年轮作玉米和卷心菜的两个田(田1和田2)的土壤,研究了与作物生长相关的原核和真核生物的分类组成和多样性、生物间网络以及土壤化学因子与生物之间的相关性。

研究的两个领域有以下不同的种植历史:在前一年(2018年),第1领域充满了绿肥而没有耕种,而第2领域的作物轮作是玉米和卷心菜。利用16S和18S核糖体RNA部分基因的DNA条形码对原核和真核生物进行分类,共鉴定出3086个真核序列变异(SVs)和17069个具有独特核苷酸序列的原核生物变异(SVs)。

对SV数据的详细分析表明:①不同农田和作物的4种土壤中存在不同组成的生物群落,表明土壤生物同时受到农田和作物的影响;二是研究土壤化学因子与生物的相关性,发现与土壤pH、含水量、硝态氮、营养盐浓度等因素密切相关的生物类群和主要sv。

最后,对原核和真核sv的网络分析首次表明,1号田前一年未栽培的玉米栽培土壤的网络结构明显不如其他土壤复杂,但随着后续栽培白菜,网络结构变得更加复杂。这一过程不仅涉及真菌,也涉及原生生物,如尾虫。

研究表明,农用地土壤生物群和生物间网络容易受到土壤环境(如化学因子)、耕作历史和作物等因素的影响。

该研究表明,DNA元条形码方法可用于农业土壤的生物学分析。最近的研究表明,肠道菌群影响人类健康,植物(作物)与土壤生物之间的关系可以与人类与其肠道菌群之间的关系进行比较。

研究小组认为,土壤生物,特别是生活在根际的生物,对作物的健康和生长有着深刻的影响,他们希望在未来的研究中把重点放在植物与根际生物的相互作用上。

这项研究发表在《科学报告》杂志上。

中堂资讯声明:未经许可,不得转载。