曼地亚红豆杉根际微生物群落特征研究

2015-12-15

红豆杉属(Taxus)植物中提取的紫杉醇(Paclitaxel,商品名为Taxol)对多种癌症具有独特疗效,被称为“晚期癌症的最后一道防线”。但天然红豆杉属植物紫杉醇含量极低,掠夺式的砍伐会对其野外生存造成极大威胁。曼地亚红豆杉(Taxus media)是以东北红豆杉(T. cuspidate)为母本、欧洲红豆杉(T. baccata)为父本的天然杂交品种,其紫杉醇含量高、生长速度快、适应性和抗性强等优势,成为替代天然红豆杉获取紫杉醇的优良品种。研究不同树龄曼地亚红豆杉根际微生物群落结构特征及其根际微生物生物量、土壤养分和土壤酶活性的季节动态,将有助于进一步认识和明确根际微生物群落的时空结构特征及其与曼地亚红豆杉生长的相互关系,为曼地亚红豆杉的科学栽培和利用提供借鉴。本研究采用“稀释平板法”和“MPN”法测定不同树龄曼地亚红豆杉根际微生物3大类群和主要功能群数量的季节变化;利用“熏蒸提取-容量分析法”测定了根际微生物生物量碳(MBC)的季节更替状况;采用重铬酸钾容量法-稀释热法、凯氏定氮法、荧光光谱法、碱解扩散法、0.5mol/LNaHCO3法、NH4OAC熔融火焰光度计法和pH计分别测定土壤有机质、全N、全K、碱解N、速效P、速效K和pH;运用3,5-二硝基水杨酸比色法、高锰酸钾滴定法、苯酚钠-次氯酸钠比色法、苯磷酸二钠比色法、3,5-二硝基水杨酸比色法分别对蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和纤维素分解酶进行测定;利用“浸提-抽滤法”制备根组织浸提液,通过处理土壤,研究根组织浸提液对各类土壤微生物数量的影响情况。研究结果显示,随着曼地亚红豆杉生长年限的增加:1.根际微生物数量总体上呈增加趋势,表现为夏季>春季>秋季;土壤微生物组成的综合性指标Shannon-wiener指数亦呈增加趋势。2.根际和非根际微生物生物量(MBC)均增加,表现为夏季>秋季>春季,根际MBC显著高于非根际。3.根际十壤有机质、全N、碱解N、全K、速效K和速效P总体增加,pH值逐年递减;根际土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性总体增加,而过氧化氢酶活性降低,土壤养分与酶活性各项指标总体上均表现为夏季>秋季>春季。4.不同生长年限的曼地亚红豆杉根组织浸提液处理幼苗根外土壤后,土壤细菌和放线菌数量都随着生长年限增加,表现出先升后降的趋势,而真菌数量呈逐年上升趋势;17a和19a根浸提液处理后的土壤微生物群落多样性高于其它土壤。研究表明:1.生长年限较长的曼地亚红豆杉,根相对较大,导致其根系分泌量相对增多,为根际微生物提供了更加丰富的营养物质,致使根际微生物数量和生物量都增加。2.曼地亚红豆杉根系分泌物对于土壤理化组成的改善作用大小与其生长年限关系密切,生长年限愈长,改造作用愈强。3.根际土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性的增高在一定程度上反映了较长生长年限的曼地亚红豆杉,其根系对有机C、N和P的矿化作用较强,有利于曼地亚红豆杉的生长和发育。4.多样性较高的生态系统,稳定性通常较高,建议利用17a和19a曼地亚红豆杉根系对土壤微生物多样性有较强促进作用的特点,在这两种样地中,套种1a生曼地亚红豆杉幼苗,以提高其存活率,促进其生长。

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