The effect of microbial inoculant origin on the rhizosphere bacterial community composition and plant growth-promotion | SpringerLink

摘要

目的

微生物接种被认为是根际工程的一种潜在方法。然而，尚不清楚微生物接种物的来源在多大程度上驱动了植物生长促进效果，以及哪些类群对植物有益效果负责。

方法

我们使用从森林、大豆和番茄田间土壤中分离的不同微生物接种物（和营养对照）进行了微生物移植实验，并确定了它们对灭菌番茄土壤中番茄植物生物量和营养同化的影响。在实验结束时比较了根际细菌群落，并使用相关和机器学习分析来识别与植物生长促进相关的潜在关键类群。

结果

与对照营养接种剂相比，微生物接种剂对植物生长有明显的积极影响。具体而言，森林和大豆田土壤中的微生物接种物对植物生物量的积极影响显著相关，而森林和番茄田土壤中微生物接种物则对植物养分同化有明显的积极影响。仅土壤养分对根际细菌群落的影响相对较小。然而，微生物接种剂的来源对细菌群落结构有明显影响，番茄和大豆接种剂分别对细菌群落的多样性和丰度有积极影响。具体而言，链霉菌属、绿肠杆菌属和肠杆菌属被确定为影响植物生长的潜在关键属。

结论

土壤微生物组接种剂的来源可以预测地影响植物生长和养分同化，这些影响与某些关键细菌属有关。

图1 微生物（未过滤样品，含有土壤养分和微生物；黑色条）和营养接种剂（过滤样品，仅含有土壤养分；深灰色条）对番茄植株生长促进的影响（MS培养基对照显示为白色）。不同的面板显示了微生物接种剂对根生物量（a）、茎生物量（b）、P含量（c）和K含量（d）的影响。在所有面板中，条形图表示平均值±1标准误差，条形图上方的星号表示微生物接种剂和相应营养接种剂处理之间的显著差异（*，p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001; 学生t测试）

图2 微生物和营养接种剂对番茄根际细菌群落组成的影响。（a） 基于未加权UniFrac度量，通过微生物和营养接种物（比例尺表示5%的相似性）对细菌群落组成分散的变化进行聚类。（b） 多元回归树分析比较了不同来源的营养物和微生物接种物对细菌群落组成的影响。所解释的总变异百分比在不同分支下表示，n表示每个集群内独立复制的数量

图3 微生物（黑条）和营养接种剂（深灰色条）对香农多样性指数（a）、总细菌丰度（b）和番茄根际主要细菌门（c）的相对丰度的影响（MS培养基对照显示为白色）。在图a和b中，误差条表示平均值±1标准误差，条上方的星号表示微生物接种剂和相应营养接种剂处理之间的显著差异（**，p < 0.01; ***, p < 0.001; 学生t测试）

图4 不同微生物菌剂改良番茄根际土壤中植物生长促进性状与细菌群落组成的关系。（a） 冗余分析总结了不同接种处理之间植物生长性状和属丰度之间的相关性（冗余分析中包括前20个属）。所解释的总变异的百分比显示在轴上，红色箭头显示了对植物生长性状影响的相关性（角度）和大小（长度）。（b） 随机森林模型结果显示细菌分类群对植物生长的平均预测重要性（均方误差（MSE）增加百分比）。不同的条形图颜色表示效果的方向，条形图上方的星号表示显著性水平（*，p < 0.05)