小麦根际微生物群落结构和多样性对水分胁迫的响应

[目的]探明小麦根际微生物群落结构和多样性对水分胁迫的响应.[方法]以小麦品种"济麦22"为试验材料,采用单因素完全随机盆栽试验,以小麦开花期充分供水(CK)为对照,设置轻度水分胁迫(L)、中度水分胁迫(M)和重度水分胁迫(S)3个处理.每个处理于开花期取根际土,利用Illumina高通量测序技术测定微生物群落结构和多样性,分析根际土壤酶活性、微生物群落组成和多样性对不同水分胁迫的响应.[结果]与CK相比,轻度水分胁迫显著提高了土壤蔗糖酶活性,重度水分胁迫显著降低了蔗糖酶和脲酶活性,水分胁迫对碱性磷酸酶活性没有显著影响.水分胁迫对细菌和真菌多样性指数的影响不同,与CK相比,细菌的Shannon多样性指数受水分胁迫影响显著降低,而真菌的Shannon指数只有重度水分胁迫时显著下降;细菌和真菌的ACE、Chao1和辛普森多样性指数只在重度水分胁迫时显著改变.水分胁迫处理细菌优势菌属为地杆菌属(Pedobacter)、马赛菌属(Massilia)和Promicromonospora属;水分胁迫时真菌优势属为赤霉菌属(Gibberella)、被孢霉属(Mortierella)、油壶菌属(Olpidium)、布氏白粉属(Blumeria)、枝孢菌属(Cladosporium)、Lectera属、链格孢菌属(Alternaria)和Acremonium菌属,其中油壶菌属(Olpidium)和链格孢菌属(Alternaria)的相对丰度均高于CK,链格孢菌属(Alternaria)的相对丰度在轻度水分胁迫时显著高于CK;重度水分胁迫时油壶菌属(Olpidium)和布氏白粉属(Blumeria)的相对丰度比其他处理显著提高,被孢霉属(Mortierella)相对丰度则显著降低.冗余分析表明,土壤含水量和蔗糖酶活性与细菌群落类诺卡氏菌属(Nocardioides)、马赛菌属(Massilia)、norank_f__Saccharimonadaceae属、Promicromonospora属和地杆菌属(Pedobacter)均呈极显著负相关(P<0.01);与真菌优势菌属被孢霉属(Mortierella)和Acremonium属呈极显著正相关,与赤霉菌数(Gibberella)、油壶菌属(Olpidium)和枝孢菌属(Cladosporium)呈极显著负相关.[结论]小麦开花期轻度水分胁迫提高了根际土壤蔗糖酶活性,不同程度的水分胁迫改变了根际微生物群落结构及多样性,细菌和真菌优势菌属的相对丰度受土壤含水量和蔗糖酶活性的共同影响.