重金属污染土壤微生物群落分子生态网络分析研究进展

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作者 邢肖毅 储欣韵 +3 位作者 倪绯 何丽霞 杨贤均 杨红新 《山东农业科学》 北大核心 2025年第7期166-172,共7页

重金属污染是全球最严重的环境问题之一,对微生物群落分布和生态功能产生了显著影响。微生物不同物种间的相互作用对维持生态功能具有极其重要的作用。近年分子生态网络分析技术为研究微生物间的相互作用提供了有效途径。很多研究者利... 重金属污染是全球最严重的环境问题之一,对微生物群落分布和生态功能产生了显著影响。微生物不同物种间的相互作用对维持生态功能具有极其重要的作用。近年分子生态网络分析技术为研究微生物间的相互作用提供了有效途径。很多研究者利用生态网络技术分析重金属对微生物间相互作用的影响,探究微生物对重金属的适应机制。本文介绍了生态网络的构建方法,明确了生态网络分析在揭示微生物群落稳定性、微生物种间相互作用以及关键微生物类群中的作用,综述了重金属污染对土壤微生物分子生态网络结构的影响,并展望了未来研究方向,可为今后环境胁迫条件下土壤微生物群落生态学研究提供参考。 展开更多

关键词 重金属污染 分子生态网络分析 种间相互作用 关键微生物

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巴松错水体细菌群落组成及其分子生态网络特征 被引量：3

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作者 周迪 王东旭 +4 位作者 欧美香 格桑曲珍 德吉 刘琳 郭小芳 《水生生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2055-2068,共14页

选择西藏湖泊巴松错为研究对象,利用16S rDNA Illumina高通量测序技术,研究巴松错水体不同样点、不同水域细菌群落组成和结构差异,探究环境因子与巴松错水体群落之间的相关关系。通过16S rDNA基因序列分析,共得到5570条有效OTU,注释获... 选择西藏湖泊巴松错为研究对象,利用16S rDNA Illumina高通量测序技术,研究巴松错水体不同样点、不同水域细菌群落组成和结构差异,探究环境因子与巴松错水体群落之间的相关关系。通过16S rDNA基因序列分析,共得到5570条有效OTU,注释获得88个门、180个纲、349个目、481个科和694个属。结果表明:变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteria)是优势门类群;球形红杆菌属(Candidatus_Aquirestis)、hgcI_clade、unidentified_MethylacidipHilaceae是优势属类群;冗余分析显示,温度、溶解氧和生化需氧量是巴松错水体的细菌群落组成的重要环境因子;分子生态网络分析表明,变形菌门、放线菌门和拟杆菌门是网络构建的关键节点,94.5%的边为正相关关系。综上所述,巴松错水体细菌资源丰富,多样性较高,与环境因子关系密切,巴松错细菌群落间相互作用以协同作用为主导。研究为巴松错细菌资源多样性开发利用提供了理论基础。 展开更多

关键词 高原湖泊 细菌群落结构 环境因子 分子生态网络 协同作用 巴松错

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樟子松根内真菌分子生态网络复杂性与稳定性

3

作者 李启研 赵珮杉 +3 位作者 高广磊 丁国栋 张英 刘明慧 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第16期7226-7237,共12页

根内真菌通过复杂的相互作用发挥其生态功能影响宿主植物生长发育,但其互作网络复杂性和稳定性特征及其影响因素尚不明确。为揭示樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)天然林和人工林根内真菌网络复杂性与稳定性特征及其对环境因素... 根内真菌通过复杂的相互作用发挥其生态功能影响宿主植物生长发育,但其互作网络复杂性和稳定性特征及其影响因素尚不明确。为揭示樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)天然林和人工林根内真菌网络复杂性与稳定性特征及其对环境因素的响应,以呼伦贝尔沙地樟子松天然林和不同引种地(呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地和毛乌素沙地)不同林龄(中龄林、近熟林和成熟林)人工林为研究对象,采用分子生态网络分析法对根内真菌群落网络复杂性和稳定性进行比较分析,为樟子松人工林科学管理提供理论依据。主要结果有:1)樟子松根内真菌网络均以正相关关系为主,而天然林网络负相关关系比例更高;人工林根内真菌网络复杂性高于天然林,且毛乌素沙地网络最为复杂,不同引种地人工林网络复杂性在近熟林达到最大值。2)子囊菌门(Ascomycota)为天然林和人工林主要关键真菌类群;在属水平上,主要为丝盖伞属(Inocybe)、美口菌属(Calostoma)、Cladophialophora等。腐生菌与其他真菌联系密切,病原菌作为关键菌群存在于人工林。3)天然林网络稳定性更强,科尔沁沙地人工林网络稳定性高于其他人工林;不同引种地人工林网络稳定性均在中龄林达到最大值。4)根内真菌网络复杂性主要受年平均温度和年平均降水量以及土壤养分含量影响,而网络稳定性与环境因子无显著相关关系。结论:环境因素和林龄塑造了根内真菌网络复杂性和稳定性的时空动态,天然林根内真菌网络更稳定可能有利于林木生长,人工林通过更复杂的网络满足养分需求;腐生营养型真菌与其他真菌联系密切,病原菌作为关键菌群可能对人工林生长和健康有消极影响。 展开更多

关键词 樟子松 根内真菌 分子生态网络 林龄

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天津农田包气带氮循环微生物群落特征及分子生态网络分析

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作者 向兰欣 彭潇贤 薛冬梅 《天津师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期19-25,共7页

土壤包气带硝酸盐累积会造成地下水氮污染,对生态和人类健康产生不利影响.为探究土壤包气带硝酸盐削减与微生物群落的关系,以天津农田土壤包气带(0~3 m)为研究对象,通过测定土壤理化性质,借助16S rRNA高通量测序,分析微生物群落特征并... 土壤包气带硝酸盐累积会造成地下水氮污染,对生态和人类健康产生不利影响.为探究土壤包气带硝酸盐削减与微生物群落的关系,以天津农田土壤包气带(0~3 m)为研究对象,通过测定土壤理化性质,借助16S rRNA高通量测序,分析微生物群落特征并构建土壤氮循环微生物分子生态网络.结果显示:天津农田土壤中奇古菌门(Thaumarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria)微生物群落相对丰度最高,微生物群落组成与土壤pH值、铵盐含量、亚硝酸盐含量呈现显著相关性.氮循环分子生态网络中出现氨氧化古菌、氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化菌、厌氧氨氧化菌、硝酸盐异化还原为铵细菌以及NC10门细菌等.反硝化菌群是硝酸盐削减的主要驱动力,并与以氨氧化古菌、亚硝酸盐氧化菌、硝酸盐异化还原为铵细菌为代表的其他参与氮循环的微生物群落之间形成竞争为主的相互关系,使微生物群落保持稳定性.同时,群落之间的合作关系促进了氮循环转化,进而保证硝酸盐削减的可持续性. 展开更多

关键词 包气带 氮循环 微生物群落特征 微生物分子生态网络

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基于分子生态网络的雪茄养护品质与微生物相关性研究

5

作者 雷佳 邢蕾 +5 位作者 龚嘉蕾 周乐 秦天 马婷婷 刘杰 黎娟 《中国烟草科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期99-107,共9页

为探讨雪茄烟支在养护过程中的关键微生物类群及其相互作用对感官品质的潜在影响,基于微生物高通量测序和分子生态网络相结合的方法,探讨32 d养护过程中雪茄的微生物群落变化及其与化学成分和感官品质的内在关系。结果表明,与养护前(0 d... 为探讨雪茄烟支在养护过程中的关键微生物类群及其相互作用对感官品质的潜在影响,基于微生物高通量测序和分子生态网络相结合的方法,探讨32 d养护过程中雪茄的微生物群落变化及其与化学成分和感官品质的内在关系。结果表明,与养护前(0 d)相比,细菌和真菌群落在养护过程中的Chao1指数和Shannon指数均呈先下降后升高趋势且16 d为谷值,细菌群落结构在不同时间节点之间存在显著差异;在细菌属水平上葡萄球菌属(Staphylococcus)的相对丰度最高,链格孢菌属(Alternaria)和曲霉菌属(Aspergillus)是真菌的优势菌属。分子生态网络及凝聚力分析表明,养护后(32 d)的雪茄微生物物种间关系趋于复杂,网络规模变大;但在16 d微生物群落竞争作用显著增强,导致网络规模变小且抗干扰能力减弱。相关性分析表明,与雪茄烟支品质提升相关的有益菌属为葡萄球菌属、曲霉菌属和节担菌属(Wallemia);与雪茄烟支品质下降相关的有害菌属为棒状杆菌属(Corynebacterium)和气球菌属(Aerococcus)。由结构方程模型结果推测,雪茄养护过程中,微生物群落相互作用增强不利于有益菌属富集,有益菌属与有害菌属存在竞争关系。 展开更多

关键词 雪茄养护 分子生态网络 感官品质 微生物群落 相互作用 凝聚力 关键微生物类群

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分子生态网络分析研究进展 被引量：14

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作者 沈烽 黄睿 +3 位作者 曾巾 余钟波 吴庆龙 赵大勇 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期94-98,173,共6页

目前由于宏基因组技术的高速发展,如高通量测序、基因芯片等,数据量得到了空前的增长。这使得研究不同物种、功能基因的相互作用网络成为可能。近年来网络分析被广泛的应用于生态学的研究。由于目前网络的构建方法各不相同,该文首先比... 目前由于宏基因组技术的高速发展,如高通量测序、基因芯片等,数据量得到了空前的增长。这使得研究不同物种、功能基因的相互作用网络成为可能。近年来网络分析被广泛的应用于生态学的研究。由于目前网络的构建方法各不相同,该文首先比较了各种方法,综合阐述了各种方法之间的利弊。然后从图论以及结合生态学的角度介绍了常用网络参数的含义,讨论了随机网络在研究生态网络中的作用。介绍了能更加深入地研究物种在网络中功能的方法:网络模块及节点类型的划分。最后简单介绍了环境物种网络。总的来说网络分析作为一种新颖的分析手段将更好的解释物种群落的组成。 展开更多

关键词 分子生态网络 网络分析 高通量测序 基因芯片

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不同营养程度湖泊中细菌群落组成及其分子生态网络特征 被引量：16

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作者 陈光哲 姜星宇 胡洋 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期375-384,共10页

长江中下游地区是我国淡水湖泊的主要集中区,随着社会和经济的快速发展,该地区绝大部分湖泊正处于富营养状态.作为湖泊生态系统中的分解者和生产者,细菌群落在维持物质循环和能量流动中扮演着极为重要的角色,然而其组成及种间关系对富... 长江中下游地区是我国淡水湖泊的主要集中区,随着社会和经济的快速发展,该地区绝大部分湖泊正处于富营养状态.作为湖泊生态系统中的分解者和生产者,细菌群落在维持物质循环和能量流动中扮演着极为重要的角色,然而其组成及种间关系对富营养化过程的响应机制仍不明确.利用16S r DNA测序技术和分子生态网络技术探讨了长江中下游10个湖泊水体中细菌群落的组成、结构及其网络拓扑关系等特征.结果表明:①根据湖泊水体的富营养化指数,长江中下游地区的湖泊可分为中度富营养湖泊和重度富营养湖泊两种,并且这两种湖泊中细菌群落的α多样性均无显著性差异.②在这两种湖泊中细菌群落的优势类群基本一致,如在纲水平上均以Actinobacteria、Acidimicrobiia、Sphingobacteriia和Betaproteobacteria为主,在属水平上均以Hgcl_clade和CL500-29_marine-group为主.然而,与丰富种亚群落相反,稀有种亚群落在这两种湖泊中具有显著的区别.③中度富营养湖泊中细菌群落生态网络的节点和边的数量均小于重度富营养湖泊,并且前者网络具有更多的物种协作关系,其网络的中心性也显著大于后者.研究显示,湖泊富营养化的加剧使得水体中细菌群落的组成,尤其是稀有种亚群落发生了显著的演替,并且明显地削弱了细菌群落物种之间的协作关系. 展开更多

关键词 湖泊生态系统 细菌群落 富营养化 分子生态网络

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热带海草泰来草沉积物真菌的群落结构、功能与分子生态网络研究 被引量：2

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作者 凌娟 梁童茵 +6 位作者 岳维忠 黄小芳 孙翠慈 张健 张煜航 周卫国 董俊德 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期64-75,共12页

真菌是海草床生态系统的重要组成部分,它们在维持海草健康和生态系统碳氮等营养元素循环方面发挥着重要作用。为了阐明海草床生态系统真菌的群落结构及功能,文章以热带海草泰来草(Thalassia hemprichii)沉积物为主要研究对象,通过Illumi... 真菌是海草床生态系统的重要组成部分,它们在维持海草健康和生态系统碳氮等营养元素循环方面发挥着重要作用。为了阐明海草床生态系统真菌的群落结构及功能,文章以热带海草泰来草(Thalassia hemprichii)沉积物为主要研究对象,通过Illumina Miseq高通量测序技术分析海南岛和西沙群岛两个研究区域泰来草沉积物真菌的群落结构与物种多样性,并利用FUNGuild数据库对真菌营养类型进行预测和功能注释。研究结果表明,子囊菌门(Ascomycota)(相对丰度24.30%~76.20%)和担子菌门(Basidiomycota)(相对丰度4.98%~52.24%)为两个研究区域的共同优势种群,但是子囊菌门真菌的相对丰度在两个研究区域间存在显著性差异(p<0.05),两个区域内共有的海草沉积物真菌分类操作单元(operational taxonomic units,OTUs)数量占比为5.15%,其相对丰度为31.19%。两个研究区域泰来草沉积物真菌群落的α多样性指数中的香农指数(Shannon)和系统发育多样性(phylogenetic diversity)以及β多样性之间都存在显著性差异(p<0.05)。FUNGuild功能预测分析表明,大部分真菌的营养类型尚未确定(72.11%~91.92%),其中能够确定的主要营养类型为共生营养型(symbiotroph)、腐生营养型(saprotroph)和病理营养型(pathotroph),3种营养型可以进一步分为41个生态功能群。基于随机矩阵理论(random matrix theory,RMT)构建的两个研究区域海草泰来草沉积物真菌分子生态网络结果显示,海南岛泰来草沉积物真菌网络结构更加复杂,其平均聚类系数更高、平均连通度更高、密度更高,该真菌群落可能对外界环境变化更为敏感,而西沙群岛海草沉积物真菌群落的模块化程度更高,其中粪壳菌纲(Sordariomycetes)为分子生态网络中的关键类群。 展开更多

关键词 海草床生态系统 真菌群落 FUNGuild 营养类型 分子生态网络

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太湖不同营养水平湖区沉积环境微生物分子生态网络特征及其环境响应分析 被引量：21

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作者 石文莉 蒋如东 +3 位作者 马天海 阮晓红 张亚平 白莹 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1045-1056,共12页

浅水湖泊沉积物所富集的微生物是湖泊物质循环的主要驱动力,其群落结构及种间交互具有重要的生态学意义.以太湖不同营养水平湖区沉积物微生物为研究对象,对其赋存环境理化特征、种属特征进行了鉴别.基于微生物操作分类单元(Operational ... 浅水湖泊沉积物所富集的微生物是湖泊物质循环的主要驱动力,其群落结构及种间交互具有重要的生态学意义.以太湖不同营养水平湖区沉积物微生物为研究对象,对其赋存环境理化特征、种属特征进行了鉴别.基于微生物操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTU),构建并分析了各湖区分子生态网络及其环境影响因子.结果表明:各湖区主要组成门类一致,主要为Protebacteria,Bacteroidetes,Nitrospire,Verrucomicrobia和Acidobacteria等14个门;在多个分子生态网络中均起重要作用的关键OTU共五个,分别属于Thermodesulfovibrionaceae,Pedosphaerales,Anaerolineae和Betaproteobacteria,是C,N等元素循环的重要种属;中度富营养湖区分子生态网络节点、连接数、平均度(359~389,1131~1679,5.86~9.35)高于轻度富营养湖区(254~296,518~721,3.50~5.68),表明中度富营养湖区微生物种间交互更密集,网络抗环境干扰能力较高,其正相关关系比例(91.66%~99.76%)高于轻度富营养湖区(77.22%~87.66%),共生关系更显著;环境因子相关关系表明,影响轻度及中度富营养水平湖区分子生态网络模块的主要环境因素分别为P(TP)和C,N(TOM,TN,NH+4-N,NO-3-N). 展开更多

关键词 分子生态网络 沉积环境 微生物群落结构 太湖

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水土流失防治措施对马尾松林土壤微生物群落分子生态网络的影响 被引量：12

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作者 李前 李忠武 +5 位作者 聂小东 刘窑军 童迪 肖林辉 申志高 石林 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期819-832,共14页

水土流失防治措施可以提高侵蚀退化林地的土壤质量。为了探究典型水土流失防治措施对土壤微生物分子生态网络的影响,在南方红壤区马尾松林下建立了水土流失防治措施小区,设置3种不同处理,分别为挖设鱼鳞坑加种植草本,挖设鱼鳞坑加种植... 水土流失防治措施可以提高侵蚀退化林地的土壤质量。为了探究典型水土流失防治措施对土壤微生物分子生态网络的影响,在南方红壤区马尾松林下建立了水土流失防治措施小区,设置3种不同处理,分别为挖设鱼鳞坑加种植草本,挖设鱼鳞坑加种植草本与灌木,以及对坡面土壤不设置任何措施的对照。利用16S rRNA和18S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术,测定3种处理下的土壤微生物群落组成,基于随机矩阵的方法构建微生物网络。结果表明,措施实施后,绿弯菌门相对丰度显著降低,变形菌门与酸杆菌门的相对丰度显著升高(P<0.05)。2种措施处理下微生物网络总节点数、总连接数、平均连通度以及模块性均较高,微生物网络的规模增大,微生物间互相作用更复杂。3个微生物网络均以负互相作用(60.59%~67.49%)为主,措施实施后物种间竞争作用进一步加强。绿弯菌门、放线菌门和变形菌门中的部分菌群在本研究区的微生物网络中起着重要的连接作用,此外,3个微生物网络的部分关键节点所属的菌群相对丰度较低(<1%),对于构建微生物网络也具有关键作用。2种措施处理下微生物网络平均路径距离较长,微生物作用的响应速度慢,群落结构稳定性提高,其中挖设鱼鳞坑并种植草本与灌木的措施较挖设鱼鳞坑并只种植草本的措施效果更优。冗余分析表明,土壤容重(R^(2)=0.465,P<0.05)、pH(R^(2)=0.377,P<0.05)、有机质(R^(2)=0.383,P<0.05)、全氮(R^(2)=0.545,P<0.01)、对细菌群落结构有显著影响,土壤含水量(R^(2)=0.485,P<0.05)对真菌群落结构有显著影响。上述研究结果表明,水土流失防治措施实施后土壤微生物群落结构发生明显变化,网络规模增大、物种间互作强度以及微生物群落结构的稳定性提高。 展开更多

关键词 水土流失防治措施 马尾松 微生物群落结构 分子生态网络 微生物相互作用

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化肥减量和有机替代对潮土微生物群落分子生态网络的影响 被引量：16

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作者 吴宪 胡菏 +5 位作者 王蕊 赵建宁 杨殿林 王丽丽 李刚 修伟明 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期545-556,共12页

采用细菌16S rRNA基因高变区和真菌ITS区的Illumina MiSeq高通量测序技术结合分子生态网络方法,分别测定了5种施肥处理(常量化肥,NPK;化肥减量,NPKR;化肥减量配施秸秆,NPKRS;化肥减量配施有机肥,NPKRO;化肥减量配施有机肥和秸秆,NPKROS... 采用细菌16S rRNA基因高变区和真菌ITS区的Illumina MiSeq高通量测序技术结合分子生态网络方法,分别测定了5种施肥处理(常量化肥,NPK;化肥减量,NPKR;化肥减量配施秸秆,NPKRS;化肥减量配施有机肥,NPKRO;化肥减量配施有机肥和秸秆,NPKROS)土壤中细菌和真菌的群落组成,构建可视化分子生态网络,并针对土壤有机质(soil organic matter,SOM)进行相关性网络分析,探究化肥减量和有机替代下土壤微生物群落分子生态网络及有机质相关性网络的变化特征。结果表明,化肥减量和有机替代显著提高了土壤SOM含量。与NPK处理相比,在细菌分子生态网络中,化肥减量和有机替代处理均增加了网络节点数和边数,降低了平均路径长度;在真菌分子生态网络中,NPKR处理提高了网络节点数和边数;有机替代处理增加了平均路径长度,降低了平均聚类系数;化肥减量和有机替代处理下与土壤SOM含量显著正相关的细菌菌群占比增加,真菌菌群占比降低。综上所述,化肥减量和有机替代能提高细菌分子生态网络规模和物种间传递物质、能量和信息的效率。化肥减量能提高真菌分子生态网络规模和群落互作,有机替代使真菌群落结构更加稳定。 展开更多

关键词 化肥减量 有机替代 细菌 真菌 分子生态网络 潮土

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森林土壤细菌群落分子生态网络分析研究进展 被引量：1

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作者 王玉凤 覃林 《绿色科技》 2022年第12期178-183,193,共7页

由于土壤细菌是森林生态系统中促进养分循环和能量流动的重要推动力,分子生态网络分析(MENs)作为一种系统分析工具,通过模拟和构建生态系统中物质循环与能量流动的分子生态网络拓扑结构模型,可以从整体角度分析生态系统的内部和整体属... 由于土壤细菌是森林生态系统中促进养分循环和能量流动的重要推动力,分子生态网络分析(MENs)作为一种系统分析工具,通过模拟和构建生态系统中物质循环与能量流动的分子生态网络拓扑结构模型,可以从整体角度分析生态系统的内部和整体属性及其变化规则。因此,利用分子生态网络分析对森林土壤细菌群落进行整体研究具有良好的应用和发展前景。基于此,对分子生态网络分析的起源、构建方法与特征、研究现状等进行了归纳和总结,展望了未来研究方向,以期为今后的森林土壤细菌群落生态学研究提供参考。 展开更多

关键词 森林土壤 土壤细菌群落 分子生态网络分析 研究进展

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高寒草甸退化程度对优势物种根际土壤真菌群落和生态网络的影响 被引量：7

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作者 马源 王晓丽 +1 位作者 马玉寿 张德罡 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期125-137,共13页

为明确高寒草甸退化过程中优势物种改变对根际土壤真菌群落多样性及其稳定性的影响,以青藏高原东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)高寒草甸为研究对象,采用ITS rRNA基因测序技术,结合FUNGuild预测和分子生态网... 为明确高寒草甸退化过程中优势物种改变对根际土壤真菌群落多样性及其稳定性的影响,以青藏高原东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)高寒草甸为研究对象,采用ITS rRNA基因测序技术,结合FUNGuild预测和分子生态网络模型方法,分析了高寒草甸退化程度对根际真菌群落结构、功能群和分子生态网络的影响。结果表明:草地退化程度对根际土壤真菌Alpha多样性无显著影响,但显著改变根际土壤真菌的Beta多样性;退化程度仅对根际真菌优势种群的相对丰度产生影响,对真菌优势种群没有影响,4个不同退化程度高寒草甸根际土壤中真菌优势种群均为担子菌门、被孢霉门和子囊菌门;通过线性判别分析发现了29个生物标志物,其中大部分属于担子菌门和子囊菌门;草地退化过程中根际真菌群落主要由共生营养型向腐生营养型转变;网络分析发现,退化高寒草甸根际真菌群落各可操作分类单元(OTU)主要以负相关关系为主,并且退化程度越高负相关程度越强烈。同时结合网络拓扑参数,草地退化程度的加剧将会导致根际真菌结构呈更为松散和不稳定的态势。综上所述,高寒草甸退化程度对优势物种根际真菌群落组成、结构和功能类型产生了显著影响,并降低了真菌群落的稳定性和复杂性。研究结果为深入理解高寒草甸根际微生态的适应性机制提供了科学理论依据。 展开更多

关键词 高寒草甸 草地退化 优势物种 根际土壤真菌群落 分子生态网络

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基于分子生态学网络探究亚高山草甸退化对土壤微生物群落的影响 被引量：5

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作者 罗正明 刘晋仙 +4 位作者 赫磊 周妍英 李眉红 郑庆荣 柴宝峰 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第18期7435-7447,共13页

土壤微生物群落在草地生态系统功能中发挥着至关重要的作用,但目前尚不清楚微生物群落的分子生态网络如何响应亚高山草甸退化。以五台山4个不同退化阶段(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)亚高山草甸为研究对象,利用高通量测序和... 土壤微生物群落在草地生态系统功能中发挥着至关重要的作用,但目前尚不清楚微生物群落的分子生态网络如何响应亚高山草甸退化。以五台山4个不同退化阶段(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)亚高山草甸为研究对象,利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨草地退化对亚高山草甸土壤微生物群落结构及网络的影响,不同退化程度下微生物网络结构中的关键微生物变化规律以及该过程中微生物之间的互作关系。研究结果表明,不同退化程度亚高山草甸土壤微生物(细菌、真菌和细菌-真菌)网络拓扑属性存在差异。总体上,退化增加了土壤细菌内部、真菌内部以及细菌-真菌群落间的相互作用,导致其网络结构更为复杂。未退化草甸土壤微生物网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比退化草甸更能抵抗外界环境的变化,在应对人为干扰或者气候变化时可能具有更高的稳定性。退化草甸中的网络关键物种(模块枢纽和连接器)与未退化草甸明显不同。土壤含水量和pH与亚高山草甸土壤细菌、真菌以及整个微生物网络连通度均显著相关(P<0.05),总氮和硝氨态氮含量与土壤真菌和微生物网络连通度呈显著相关(P<0.05)。亚高山草甸退化导致土壤微生物种间关系改变,进而改变土壤微生物整体生态网络。 展开更多

关键词 退化草地 亚高山草甸 土壤微生物 分子生态学网络

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环青海湖4种生境土壤中原核微生物群落结构及分子网络特征 被引量：7

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作者 王宇姝 盛海彦 +2 位作者 罗莎莎 胡月明 余玲玲 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期1393-1403,共11页

为了探明高寒土壤原核微生物在不同生境中群落结构差异,该研究选择了环青海湖地区牧场、农田、山地和草场4种不同土地利用类型,利用16S rRNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,比较4种不同土壤生境中原核微生物群落结构和组... 为了探明高寒土壤原核微生物在不同生境中群落结构差异,该研究选择了环青海湖地区牧场、农田、山地和草场4种不同土地利用类型,利用16S rRNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,比较4种不同土壤生境中原核微生物群落结构和组成差异,以及原核生物物种间的相互作用关系。结果表明,不同生境下土壤理化性质存在显著差异,人为干扰会引起土壤矿化,有机养分含量降低,同时影响土壤中速效养分的含量。土壤中原核微生物的丰富度和多样性随着土壤生境的不同而变化,在细菌门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)在4种不同生境土壤细菌群落中均占主导地位,拟杆菌门(Bacteroidetes)是农田土壤中的独有优势种,而山地和草场中硝化螺旋菌门(Nitrospirae)为特有优势菌种。在古菌门水平上,广古菌门(Euryarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota)是牧场、山地古菌群落中的优势菌种,农田和草场土壤中奇古菌门(Thaumarchaeota)是唯一优势菌种。整体而言,在4种不同生境土壤中细菌群落的丰富度和多样性均高于古菌群落,环境因子中pH、SOC、TN、AN、AK、C/N和Olsen-P显著影响了土壤原核微生物群落结构。分子网络结构分析表明细菌网络的节点数和连接数更多,联系复杂系统更加稳定,古菌网络的平均路径长较小,平均连通度和聚类系数较高,但对环境响应迅速,说明古菌群落的生态位较细菌更加狭窄。 展开更多

关键词 原核微生物 群落结构 分子生态网络 土地利用类型 相互作用 农牧交错带

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神农架国家公园不同植被类型土壤微生物群落结构及功能

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作者 李劲 程铭昊 +5 位作者 张溢 刘峰 姜庆虎 叶基荣 陈展 张于光 《生态学报》 北大核心 2025年第10期4842-4854,共13页

探究不同植被类型下土壤微生物的群落与功能差异对于理解土壤生态功能具有重要的科学意义,有助于揭示植被与土壤微生物群落间的相互作用机制。在神农架国家公园选择海拔相近、分布广泛且受到人类活动干扰较少华山松(Pinus armandii)为... 探究不同植被类型下土壤微生物的群落与功能差异对于理解土壤生态功能具有重要的科学意义,有助于揭示植被与土壤微生物群落间的相互作用机制。在神农架国家公园选择海拔相近、分布广泛且受到人类活动干扰较少华山松(Pinus armandii)为优势树种的针叶林和以锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,基于高通量测序技术研究不同植被类型对土壤微生物的影响。结果表明:(1)不同植被类型下,土壤细菌优势门类中芽孢杆菌门、放线菌门和酸杆菌门,以及土壤真菌优势门类子囊菌门和担子菌门的相对丰度均存在显著差异(P<0.05);华山松林的土壤真菌Shannon指数显著高于锐齿槲栎林(P<0.05)。(2)功能预测显示微生物功能群相对丰度存在较大差异,其中华山松林土壤中化能异养型等功能群相对丰度显著高于锐齿槲栎林(P<0.001),而固氮功能群相对丰度显著低于锐齿槲栎林(P<0.05);华山松林土壤的植物腐生菌和木材腐生菌相对丰度显著高于锐齿槲栎林(P<0.001),而外生菌根的相对丰度显著低于锐齿槲栎林(P<0.001)。(3)分子生态网络分析表明,锐齿槲栎林的土壤细菌和真菌群落在网络节点、连接数、平均度数和模块度方面均高于华山松林。(4)Partial Mantel分析表明,土壤速效磷和植物Shannon指数对土壤细菌群落影响最大(P<0.01),而植物Shannon指数和物种丰富度对土壤真菌群落影响最大(P<0.01),细菌和真菌的功能群最大影响因子是土壤pH(P<0.001);偏最小二乘路径模型(PLS⁃PM)结果表明,土壤pH可能通过影响速效磷、全氮、有机碳等土壤养分,进而影响植物Shannon指数和物种丰富度。因此,不同植被类型对土壤微生物的群落结构和功能存在显著影响,主要受土壤pH、速效磷和植物多样性的影响,本研究结果对深入理解森林生态系统中植物-土壤-微生物的互作机制提供重要依据。 展开更多

关键词 优势树种 土壤微生物群落结构 功能预测 分子生态网络分析 影响因素

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采煤沉陷对农田土壤固碳功能和微生物多样性的影响 被引量：1

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作者 郝春明 王彦堂 +1 位作者 易四海 刘硕 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期227-239,共13页

针对采煤沉陷区农田土壤理化特性、细菌群落和生物多样性等环境因素对沉陷响应的研究已广泛开展,但对农田土壤固碳菌群结构和功能影响的研究较少,为此,采集了采煤沉陷区和未沉陷区农田土壤样品,利用高通量测序、结构方程模型和分子生态... 针对采煤沉陷区农田土壤理化特性、细菌群落和生物多样性等环境因素对沉陷响应的研究已广泛开展,但对农田土壤固碳菌群结构和功能影响的研究较少,为此,采集了采煤沉陷区和未沉陷区农田土壤样品,利用高通量测序、结构方程模型和分子生态网络等方法,分析了采煤沉陷对农田土壤固碳菌群结构和功能的影响。研究结果表明,相比未沉陷区域,采煤沉陷区农田土壤的SOC、SOM和TC含量均显著降低,生物酶CAT和BG活性变弱,而PPO活性则略有增强。采煤沉陷区农田土壤固碳菌门生物多样性指数Sobs、Chao和Ace均显著降低,固碳菌门的群落特征变得更加多样化和复杂化,菌群间关系更加孤立,且协作性降低。 展开更多

关键词 固碳菌群 结构方程模型 分子生态网络 固碳功能 采煤沉陷

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深水型水库浮游细菌群落结构及组装模式的时空变化特征

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作者 刘慧博 范逸飞 +6 位作者 林蓉 朱进文 阮琪祯 王飞飞 许文锋 刘丽华 曹文志 《湖泊科学》 北大核心 2025年第5期1744-1758,I0012,I0013,共17页

浮游细菌在水库生态系统的物质循环中发挥着重要作用,并驱动着生物地球化学循环。本研究选取我国东南地区深水型水库——万安水库,以水温与溶解氧的垂直变化特征为依据,基于16S rRNA扩增子测序技术,对水库不同热分层时期浮游细菌群落组... 浮游细菌在水库生态系统的物质循环中发挥着重要作用,并驱动着生物地球化学循环。本研究选取我国东南地区深水型水库——万安水库,以水温与溶解氧的垂直变化特征为依据,基于16S rRNA扩增子测序技术,对水库不同热分层时期浮游细菌群落组成、结构及其组装机制的变化进行研究。结果表明,热分层形成期浮游细菌α多样性在温跃层最高,滞水层最低;稳定期在滞水层较高,温跃层与混合层较低;消退期在温跃层与滞水层较高,混合层较低。分子生态网络分析表明,热分层消退期浮游细菌之间的正相关性较高,模块化程度较低,网络关联更复杂。热分层形成期关键物种占比最高(30.00%),其次为消退期(24.38%)和稳定期(21.60%)。中性模型分别解释了形成期、稳定期、消退期79.7%、78.8%和64.1%的群落变化,细菌群落组装以随机性过程为主,同时环境因子也是影响浮游细菌群落组装的重要因素。3个热分层时期,浮游细菌群落主要受溶解氧、叶绿素a、总氮、总磷等的影响。本研究有助于水库的水质管理以及水生生态系统健康状况的评估。 展开更多

关键词 深水型水库 热分层 分子生态网络 群落组装 浮游细菌

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采煤沉陷区自然恢复驱动下农田土壤微生物固碳潜力演变特征

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作者 郝春明 王彦堂 +1 位作者 易四海 刘硕 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期305-317,共13页

在全球碳中和目标的大背景下,土壤固碳作为陆地生态系统碳循环的关键环节,其研究备受关注。采煤沉陷区作为典型的人为干扰生态系统,土壤结构破坏、肥力下降及微生物群落失衡等问题突出。近年来,针对采煤沉陷区人工修复对土壤固碳潜力和... 在全球碳中和目标的大背景下,土壤固碳作为陆地生态系统碳循环的关键环节,其研究备受关注。采煤沉陷区作为典型的人为干扰生态系统,土壤结构破坏、肥力下降及微生物群落失衡等问题突出。近年来,针对采煤沉陷区人工修复对土壤固碳潜力和菌群结构的影响已被广泛关注,但自然恢复过程中农田土壤微生物固碳潜力的演变特征尚不清楚。为此,以采煤沉陷区为研究对象,系统采集不同自然恢复时间的采煤塌陷区农田土壤样品,综合运用高通量测序技术、结构方程模型和分子生态网络分析等方法,分析固碳菌群结构动态变化规律及其与土壤固碳潜力的内在联系。研究结果表明,自然恢复可帮助采煤沉陷区农田土壤理化性质和酶活性的有效恢复,自然恢复过程中农田土壤的固碳潜力主要受变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)控制。农田土壤受损程度随着自然恢复时间不断缓解,pH和有机质(SOM)含量的变化调控了过氧化氢酶(CAT)和β-葡糖苷酶(BG)活性,从而干预了Proteobacteria和Acidobacteria中的固碳基因丰度,进而影响了农田土壤固碳潜力。与未塌陷土壤相比,自然恢复初期,固碳菌群与环境因子的互作网络相对简单,生态系统稳定性较弱;而随着恢复进程推进,土壤受损程度不断缓解,网络中的节点数量显著增加,节点间的连接更加紧密,垂构连通度和聚类系数持续升高,表明生态系统的复杂性和稳定性逐步增强。研究首次系统揭示了采煤沉陷区自然恢复过程中农田土壤固碳潜力的演变特征及调控机制,为全面评估自然恢复的生态效益提供了新视角。研究结果不仅丰富了采煤沉陷区生态修复领域的理论基础,也为我国碳中和目标的实现提供了科学依据,对指导采煤沉陷区土地资源可持续利用和生态环境修复提供了参考。 展开更多

关键词 土壤微生物 结构方程模型 分子生态网络 固碳潜力 自然恢复

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东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应 被引量：9

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作者 胡晓婧 刘俊杰 +4 位作者 于镇华 魏丹 周宝库 陈雪丽 王光华 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-9,共9页

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P... 【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。 展开更多

关键词 黑土 氮肥 nirS基因 qPCR 高通量测序 分子生态网络

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