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【求助】在spss里如何分组及做相关性分析
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这个帖子发布于12年零133天前，其中的信息可能已发生改变或有所发展。
求助帖标题：在spss里如何分组及做相关性分析求助原因：统计推断你参与的主要专业版面（必填）： 预防医学与医学统计讨论版试验或调查设计类型：相关性分析本次分析的主要目的：了解体长和感染丰度的相关性。数据类型及变量的说明：烟；……拟采用的分析方法：相关性分析拟采用的分析软件：spss13原始数据附件及格式：spss主要存在的问题：不知如何分组析. 如题，我在做鱼类感染某种寄生虫的数目（Abundance）和体长（Length）的相关性分析，想计算不同体长组和感染寄生虫数目的相关性，可是第一步就卡住了，按照一本spss参考书上说的：transform菜单下categorize……可是我这个版本根本没有找到categorize，故向大家求助：应该分几组？如何实现？如果感染丰度不符合正态分布，需要用等级相关分析吗？
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niuwussc edited on
其实我也只是知道一点皮毛，这里有很多高手，不敢在这儿卖弄，不过这个版的高手好像不大屑于回答比较初级的问题，其实有时候看书看好半天也没明白的东西，别人一句话的指点就搞定了。关于数据的分组，是这样实现的：1 在变量窗口中再建一个变量，比如说吧，你的体长数据是连续的，可是你想统计的是不同的体长组，再设一个变量 LengthG,
设为 value 中设a =(体长的区间), b=(体长的区间), c=(体长的区间), d=(体长的区间),.......其它按默认值2 点 Transform
菜单中的 Recode——into different variables, 从这里就可以实现了，当然这里面还有一些下级菜单，自己摸索一下吧
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关于丁香园丰度 A,abundance,音标,读音,翻译,英文例句,英语词典
说明：双击或选中下面任意单词，将显示该词的音标、读音、翻译等；选中中文或多个词，将显示翻译。
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1)&&abundance
[英][?'b?nd?ns]&&[美][?'b?nd?ns]
2)&&abundance
[英][?'b?nd?ns]&&[美][?'b?nd?ns]
3)&&abundance
[英][?'b?nd?ns]&&[美][?'b?nd?ns]
~(10)B abundance follows up of reactor mai
反应堆一回路可溶硼~(10)B丰度的跟踪计算
Effects of different energy intakes on abundance of MTP mRNA in liver of perip
不同能量摄入水平对围产期奶牛肝MTP mRNA丰度的影响
Impact of soil fertility maintaining practices on protozoa abundance in high production agro-ecosystem in northern C
不同土壤培肥措施对华北高产农田原生动物丰度的影响
4)&&concentration
[英][,k?nsn'tre??n]&&[美]['kɑnsn?'tre??n]
For catching the isotope of the needed concentration, it is necessary to understand the separation mechanism of the multicomponent isotopic mixture inside the cascade.
为了获得所需丰度的同位素，需要将多个分离单元联结成级联。
The unified expression of the separation power and the overall separation factor, the cut and the concentration of the feed were derived.
根据分离功率的定义,导出了分离功率与全分离系数、分流比及供料丰度3个参数的一般关系式,并分析了这3个参数的变化对分离功率的影响。
The concentration of isotopes and the last separation time from Americium-241 are two important attributes of Plutonium materials,and MGA and PC/Fram.
同位素丰度及其分离时间是钚材料的两个重要属性,目前常用的分析软件是由美国采用固定能量法开发的PC/Fram和MGA。
5)&&richness
[英]['r?t?n?s]&&[美]['r?t?n?s]
A total of 290 species(including 23 varieties and 5 forms)were identified by microscope,and species composition,richness and community structure were analyzed using statistical and clustering methods.
在此基础上,作者通过统计和聚类分析方法,研究了这一区域浮游植物的物种组成、丰度变动和群落结构等特征。
The species richness, abundance and species diversity ind.
在垂直分布上,种的丰度、多度和物种多样性指数都以海拔m最高,随着海拔升高或降低,各多样性指标基本上表现递减的趋势。
In addition the seasonal variation and richness distribution of zooplankt.
此外,还探讨了本海区浮游动物的丰度分布和季节差异,表明本海域为一低量值、相对稳定的海域,同时还就上述两要素(丰度和多样性)与其他相关海区进行了比较性剖析。
6)&&abundances
In present study,the relations between ration of the heavy to lingh s-element(slow neutrue capture element)abundances,heavy s-element abundances,lingh selement abundances and the average neutron exposure are calculated for the extrinsic AGB stars,respectively.
以内禀AGB星重元素丰度的演化和外赋AGB星重元素超丰的计算为基础,计算了外赋AGB星较重s-元素丰度、较轻s-元素丰度、重s-元素和s-元素丰度的比与平均中子辐照量的关系,从理论上定量解释了外赋AGB星s-元素与金属丰度的逆相关性。
With the new analytical techniques of platinum-group elements(PGE)published after 1990 s and a huge amount of reliable analytical data of PGE accumulated at present,it is found that the data of PGE abundances in crust,crustal rocks and sediments published before 1980 s are not suitable as an evaluating criterion.
随着20世纪90年代铂族元素分析测试技术的突破性进展以及大量可靠的岩石和沉积物铂族元素含量分析数据的积累,引用20世纪80年代前发表的有关铂族元素的地壳丰度和岩石、沉积物中的平均含量作为衡量标准已不适宜。
The abundances of elements in stars is an important probe to study the chemical evolution of the Galaxy.
恒星元素丰度是探讨银河系化学演化的重要探针,分析不同星族成分的元素丰度是研究银河系结构和化学演化的重要课题。
补充资料：丰度
分子式：CAS号：性质：&即元素的丰度(abundance of element)，指化学元素在一定自然系统中的平均含量，如宇宙丰度、地球丰度、地壳丰度、某区域丰度或某类岩石的丰度等，表示一定空间或类别的地球化学系统中元素的平均含量。丰度有三种不同单位的表示方法。以重量单位表示的称为重量丰度，丰度较高的常量元素一般用重量百分数(wt％或10-2)表示，微量元素多采用百万分数(10-6,g/t)，少数超微量元素用十亿分数(10-9)表示；以原子单位表示的称为原子丰度，为某元素原子数占全部元素总原子数的份额，一般原子百分数(原子％)表示；以相对原子数单位表示的称为相对丰度，是以某一元素的原子数为基准表示的相对原子数，通常取分布较广的硅元素的原子数为106为基准。上述三种不同单位元素丰度中，重量丰度是常用表示方法，也是最基本的丰度数据，它由各类样品测试数据统计计算获得；其他二种丰度可以通过重量丰度换算得到。
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。<meta name="dc.title" xml:lang="en" content="Diversity and abundance of ammonia-oxidizing microorganisms in relation to soil environment in rhizosphere soil of Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland" />
<meta name="dc.description" content="氨氧化反应是硝化作用的关键步骤，参与这一反应的微生物是氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）.对新疆艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤的氨氧化微生物进行群落结构和丰度分析，并探究其与土壤理化因子的相关性.同时，以氨单加氧酶基因（amoA）为分子标记，构建克隆文库和测序并与q-PCR法结合研究AOA、AOB的群落结构和丰度，利用Pearson相关分析法探究其与环境因子的相关性.结果表明，根际土壤中AOB的多样性高于AOA，amoA基因序列多属于土壤/水体沉积物分支，AOB克隆文库中的所有序列均属于亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）.根际土壤中AOA amoA和AOB amoA的数量分别为2.09×104和2.91×105 copies·g-1，AOB/AOA的比值为13.9；非根际土壤中AOA amoA和AOB amoA的数量分别为3.85×104和4.76×105 copies·g-1，AOB/AOA的比值为12.36.相关分析显示，氨氧化微生物的群落结构和丰度与电导率（EC）、有机质（OM）、速效氮（AN）、氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）等环境因子显著相关.这些结果表明，根际土壤中AOB的群落多样性高于AOA，根际和非根际土壤中AOB的丰度均高于AOA，说明在艾比湖湿地AOB是氨氧化微生物的优势种群，且EC、OM、AN、NH4+-N和TN可能会影响氨氧化微生物的群落结构和丰度." />
<meta name="dc.description" xml:lang="en" content="Ammonia oxidation is the first and rate-limiting step of nitrification carried out by ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and ammonia oxidizing archaea (AOA). In this study, the community structure and abundance of ammonia-oxidizing microorganisms in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland were investigated by clone library and q-PCR targeting the ammonia monooxygenase (amoA) genes, and the Pearson's correlations between the diversity and abundance of AOB, AOA and soil environment factors were analyzed. The results showed that the diversity of AOB were higher than those of AOA in rhizosphere soil, and phylogenetic analysis revealed that most of the cloned amoA sequences of AOA and AOB belonged to soil/water sediment group. All AOB sequences were highly affiliated with Nitrosomonas lineage. In rhizosphere soil, the number of amoA gene of AOA and AOB was 2.09×104 and 2.91×105 copies·g-1, and the ratio of AOB/AOA was 13.9. In non-rhizosphere soil, the number of amoA gene of AOA and AOB was 3.85×104 and 4.76×105 copies·g-1, and the ratio of AOB/AOA was 12.36. Correlation analysis showed that the diversity and abundance of AOB and AOA were significantly correlated with soil electrical conductivity (EC), organic matter (OM), available nitrogen (AN), ammonium content (NH4+-N) and total nitrogen (TN). The diversity of AOB was higher than those of AOA in rhizosphere soil, while the abundance of AOB was higher than AOA in rhizosphere and non-rhizosphere soil, indicating that AOB was the dominant ammonia-oxidizing microorganisms in Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland. EC, OM, AN, NH4+-N and TN may have influence on the community diversity and abundance of AOA and AOB." />
艾比湖湿地盐节木根际土壤氨氧化微生物多样性和丰度及其与环境因子的相关性分析
&&&&2017, Vol. 37 Issue (5):
等. 2017. 艾比湖湿地盐节木根际土壤氨氧化微生物多样性和丰度及其与环境因子的相关性分析[J]. 环境科学学报, 37(5): .
He Y, Hu W G, Ma D C, et al.
2017. Diversity and abundance of ammonia-oxidizing microorganisms in relation to soil environment in rhizosphere soil of Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 37(5): .
艾比湖湿地盐节木根际土壤氨氧化微生物多样性和丰度及其与环境因子的相关性分析&&&&
石河子大学生命科学学院, 石河子 832003
基金项目: 国家自然科学基金（No.160026）
作者简介: 何园 (1990—), 女, E-mail:
通讯作者（责任作者）: 胡文革, E-mail:
摘要: 氨氧化反应是硝化作用的关键步骤，参与这一反应的微生物是氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）.对新疆艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤的氨氧化微生物进行群落结构和丰度分析，并探究其与土壤理化因子的相关性.同时，以氨单加氧酶基因（amoA）为分子标记，构建克隆文库和测序并与q-PCR法结合研究AOA、AOB的群落结构和丰度，利用Pearson相关分析法探究其与环境因子的相关性.结果表明，根际土壤中AOB的多样性高于AOA，amoA基因序列多属于土壤/水体沉积物分支，AOB克隆文库中的所有序列均属于亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）.根际土壤中AOA amoA和AOB amoA的数量分别为2.09×104和2.91×105 copies·g-1，AOB/AOA的比值为13.9；非根际土壤中AOA amoA和AOB amoA的数量分别为3.85×104和4.76×105 copies·g-1，AOB/AOA的比值为12.36.相关分析显示，氨氧化微生物的群落结构和丰度与电导率（EC）、有机质（OM）、速效氮（AN）、氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）等环境因子显著相关.这些结果表明，根际土壤中AOB的群落多样性高于AOA，根际和非根际土壤中AOB的丰度均高于AOA，说明在艾比湖湿地AOB是氨氧化微生物的优势种群，且EC、OM、AN、NH4+-N和TN可能会影响氨氧化微生物的群落结构和丰度.
氨氧化细菌 (AOB)&&&&
氨氧化古菌 (AOA)&&&&
克隆文库&&&&
根际土壤&&&&
Diversity and abundance of ammonia-oxidizing microorganisms in relation to soil environment in rhizosphere soil of Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland
HU Wenge ,
YANG Yang,
LAN Hongzhu,
College of Life Science, Shihezi University, Shihezi 832003
Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 160026)
Biography:
HE Yuan (1990—), female, E-mail:
*Corresponding author: HU Wenge, E-mail:
Abstract: Ammonia oxidation is the first and rate-limiting step of nitrification carried out by ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and ammonia oxidizing archaea (AOA). In this study, the community structure and abundance of ammonia-oxidizing microorganisms in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland were investigated by clone library and q-PCR targeting the ammonia monooxygenase (amoA) genes, and the Pearson's correlations between the diversity and abundance of AOB, AOA and soil environment factors were analyzed. The results showed that the diversity of AOB were higher than those of AOA in rhizosphere soil, and phylogenetic analysis revealed that most of the cloned amoA sequences of AOA and AOB belonged to soil/water sediment group. All AOB sequences were highly affiliated with Nitrosomonas lineage. In rhizosphere soil, the number of amoA gene of AOA and AOB was 2.09×104 and 2.91×105 copies·g-1, and the ratio of AOB/AOA was 13.9. In non-rhizosphere soil, the number of amoA gene of AOA and AOB was 3.85×104 and 4.76×105 copies·g-1, and the ratio of AOB/AOA was 12.36. Correlation analysis showed that the diversity and abundance of AOB and AOA were significantly correlated with soil electrical conductivity (EC), organic matter (OM), available nitrogen (AN), ammonium content (NH4+-N) and total nitrogen (TN). The diversity of AOB was higher than those of AOA in rhizosphere soil, while the abundance of AOB was higher than AOA in rhizosphere and non-rhizosphere soil, indicating that AOB was the dominant ammonia-oxidizing microorganisms in Halocnemum strobilaceum in Ebinur Lake wetland. EC, OM, AN, NH4+-N and TN may have influence on the community diversity and abundance of AOA and AOB.
Key words:
ammonia-oxidizing bacteria (AOB)&&&&
ammonia oxidizing archaea (AOA)&&&&
clone library&&&&
rhizosphere soil&&&&
1 引言 (Introduction)
硝化作用是全球氮循环的重要环节, 而氨的氧化过程是整个氮循环过程的限速步骤 ().长期以来, 氨氧化细菌 (Ammonia Oxidizing Bacteria, AOB) 一直被认为是氨氧化作用的重要贡献者 (), 然而随着氨氧化古菌 (Ammonia Oxidizing Archaea, AOA) 从环境中被分离和鉴定出来 (), 自此不同研究者发现, 在海洋 ()、原生态土壤、农业区土壤 ()等环境中的氨氧化过程主要是由AOA完成.amoA (氨单加氧酶) 基因作为硝化过程第一步的关键酶编码基因 (;), 具有较强的保守性, 因而常被作为研究氨氧化微生物的分子标记, 目前已被广泛用于生态系统中AOA和AOB的群落结构多样性和相对丰度的研究 ().湿地是水陆相互作用形成的独特的生态系统, 在保持生物多样性、降解污染物、调节气候等方面具有重要的作用 ().新疆艾比湖湿地国家自然保护区是国内最具代表性的温带干旱区湿地荒漠生态系统, 在维持区域生态平衡等方面有着十分重要的作用 ().艾比湖湿地的优势种群盐节木 (Halocnermum strobilaceum), 具有很强的耐盐能力 (), 在盐渍生境中起着极其重要的建群作用.目前国内外有关艾比湖湿地氨氧化微生物的报道仅见于和 研究的氨氧化细菌的数量和群落的多样性, 而对氨氧化古菌及利用实时荧光定量PCR检测氨氧化微生物丰度的报道还未见到.
本文选取新疆艾比湖湿地代表性植被盐节木根际与非根际的土样, 以amoA基因为分子标记, 应用基因克隆文库构建盐节木根际土壤的AOB和AOA文库, 采用Real Time PCR技术对氨氧化微生物和细菌、古菌的16S rDNA进行定量分析, 旨在揭示艾比湖湿地优势植物群落盐节木的根际土壤氨氧化微生物多样性和丰度, 以期探讨微生物群落在温带干旱区荒漠化并不断盐渍化的艾比湖湿地生态功能恢复过程中的潜在力量, 为湖泊湿地的退化恢复提供理论和数据基础.
2 材料和方法 (Materials and methods)
2.1 研究区概况
艾比湖湿地自然保护区位于新疆维吾尔自治区境内, 是准噶尔盆地西部最低洼地和水盐的汇集中心.年均降水90.9 mm, 蒸发量高达3790 mm, 属典型的大陆性干旱气候 ().艾比湖湿地位于我国著名的风口—阿拉山口主风通道上, 多风、大风、多沙尘暴天气是该地区的显著特点 (), 其典型的植被群落有梭梭群落、芦苇群落、盐节木群落和盐角草群落等().
2.2 样品采集、处理与保存
于日, 对艾比湖湿地盐节木群落进行定点采样, 采样点基本情况见.在盐节木群落区随机设置10 m×10 m的样方, 由于根际土壤的变异较大, 故每个样方采集5个点, 每个点选3株植株的根际土和对应的非根际土壤.将植株根系全部拔起后, 拍打整个根系使得疏松土块全部脱落, 利用灭菌的刷子收集紧附在根系表面的根际土壤.收集每个植株根际土的同时, 在样方内植株旁边的无根区域取表层5~20 cm的土壤作为相对的非根际土壤.过2 mm筛混匀样品, 去除根系、植物残体及其他杂质后分别装于无菌袋中并贴上标签.将上述新鲜土样分为3部分处理：①装入铝盒, 用于土壤含水量的测定；②自然风干, 研磨, 过筛, 用于土壤生物地球化学性质的测定；③-80 ℃冰箱保存, 用于土壤总DNA的提取.
表 1(Table 1)
表 1 采样点信息
Table 1 Basic information of sampling sites
表 1 采样点信息
Table 1 Basic information of sampling sites
82°48′49.8″
44°50′51.6″
2.3 样品理化指标分析
土壤pH、含水量 (SM)、电导率 (EC)、有机质 (OM)、全氮 (TN)、速效氮 (AN)、硝态氮 (NO3--N)、铵态氮 (NH4+-N)、全磷 (TP)、速效磷 (AP)、全钾 (TK)和速效钾 (AK) 的分析测定采用土壤常规分析方法 ().
2.4 DNA的提取和普通PCR扩增
采用PowerSoil DNA Isolation Kit (MoBio公司) 试剂盒提取样品的总DNA.用amoA基因的特异引物archaea-amoAF/archaea-amoAR和amoA-1F/amoA-2R () 扩增AOA和AOB.PCR产物经1%的琼脂糖凝胶检测, 用琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒进行切胶回收.
2.5 文库构建和酶切分型测序
将回收到的PCR产物与PMD18-T载体连接, 转入DH5α大肠杆菌感受态细胞后, 进行蓝白斑筛选.将每个样品所有的白色单克隆子利用M13F/M13R () 引物进行阳性克隆鉴定.将鉴定为阳性的白斑克隆用含氨苄青霉素终浓度为100 μg·mL-1的LB培养基摇菌后, 制成含25%甘油的菌液, 放到96孔板中, 于-80 ℃保存.对阳性克隆的PCR扩增产物用Msp Ⅰ和Hae Ⅲ 2种限制性内切酶分型.每个酶切类型随机挑取1~5个代表菌株测序 (华大基因, 北京).
2.6 DNA定量PCR
2.6.1 绝对定量标准品的制备
选取用M13F/M13R引物PCR扩增鉴定的阳性克隆, 提取质粒, 供qPCR反应的标准曲线使用.质粒的浓度经Thermo NANODROP 2000检测, amoA基因的拷贝数通过质粒的浓度进行计算 ().按10倍浓度梯度稀释, 以10-4~10-10浓度梯度的标准质粒为模板进行荧光定量PCR扩增.设置阴性对照.
2.6.2 DNA的定量
细菌、古菌、AOB和AOA的丰度采用SYBR Green Ⅰ方法测定.AOA和AOB的引物用amoA基因的特异引物 (同2.4节), 细菌16S rDNA引物为515F/927R (), 古菌16S rDNA的引物为ARC344F/ARC915R (), 扩增仪为LightCycler480.设3个阴性对照确保试验数据的有效性, 每个样品平行3次, 以基线 (背景) 荧光信号标准差的10倍作为阈值, 扩增效率 & 80%, 溶解曲线为单一峰.
2.7 数据处理分析
利用DOTUR软件以3%的差异度划分为一个独立操作单元 (Operational Taxonomic Unit, OUT), 将代表序列经BLAST比对, 使用MEGA 6软件以邻位相连法 (Neighbor-Joining) 构建系统发育树 ().测定的序列已提交至GenBank, 盐节木根际AOB的登录号为KP126525-KP126604, AOA的登录号为KX390379-KX390476.
qPCR反应数据采用罗氏LightCycler 480软件进行处理；利用DOTUR软件计算Shannon指数 (H)、Simpson指数、ACE和Chao1指数, 文库覆盖度C=1-n1/N, 其中, N为所分析的克隆总数, n1为仅有一个克隆的操作分类单位数；采用Origin软件绘制Rarefaction曲线.采用SPSS 20软件进行群落结构多样性和丰度与土壤环境因子的相关性分析.
3 结果和分析 (Results and analysis)
3.1 艾比湖湿地盐节木根际与非根际土壤的理化性质
由可知, 盐节木根际与非根际土壤的理化性质存在如下特征：均为碱性土壤；除含水量外, 根际土壤其他理化因子的值均高于非根际土壤；根际土壤氨态氮和硝态氮的含量明显高于非根际土壤.表明盐节木根际土壤的微环境在氮肥力水平上要优于非根际土壤；根际与非根际土壤的含水量均较低, 这可能与农耕而进行的长年的节流、年降水量稀少及夏季高的蒸发量有关, 使艾比湖湿地的含水量下降, 在夏季7月低于正常湿地水平.
表 2(Table 2)
表 2 土壤理化性质的测定结果
Table 2 Analysis of physical and chemical properties
表 2 土壤理化性质的测定结果
Table 2 Analysis of physical and chemical properties
EC/(mS·cm-1)
OM/(g·kg-1)
TN/(g·kg-1)
AN/(mg·kg-1)
NH4+-N/(mg·kg-1)
NO3--N/(mg·kg-1)
TP/(g·kg-1)
AP/(mg·kg-1)
TK/(g·kg-1)
AK/(mg·kg-1)
注：H为盐节木的根际土壤, H′为盐节木的非根际土壤.
3.2 盐节木根际土壤AOB和AOA群落结构组成和系统发育分析
3.2.1 盐节木根际土壤氨氧化微生物多样性
通过文库覆盖度、丰富度、Chao1指数、ACE指数和Shannon-Wiener指数来评估AOA和AOB文库的多样性.由可知, 盐节木根际土壤AOB文库的丰富度、Chao1指数、ACE指数、Shannon-Wiener指数均高于AOA文库, AOA和AOB的文库覆盖度分别达到99.67%和99.26%.结合可知, 稀缺性曲线显示出各文库用于测序的克隆数量达到或接近饱和, 表明本研究所得的氨氧化微生物种群信息较好地代表了真实环境中氨氧化微生物的多样性.
表 3(Table 3)
表 3 盐节木根际土壤氨氧化微生物生物多样性指数
Table 3 Diversity characteristics of AOA and AOB clone library in rhizosphere of Halocnemum strobilaceum
表 3 盐节木根际土壤氨氧化微生物生物多样性指数
Table 3 Diversity characteristics of AOA and AOB clone library in rhizosphere of Halocnemum strobilaceum
Shannon-Wiener指数
Simpson指数
图 1(Fig. 1)
盐节木根际土壤AOA和AOB文库的稀疏曲线
Rarefaction curves of AOA and AOB clone library in rhizosphere of Halocnemum strobilaceum
3.2.2 AOB群落结构组成和系统发育分析
利用DOTUR软件将AOB文库所得序列划分为9个OTU, 结果如所示.由可知, OTU-3和OTU-6为盐节木根际土壤中AOB的优势菌群, 占整个文库序列的41.25%和20%, 其他OUT所占的比例相对较少.系统发育树见, 所有序列归为3个簇, 盐节木根际土壤AOB的序列均属于Nitrosomonas属.其中, OTU-2、OTU-3、OTU-4、OTU-5与来自富营养化的乌梁素海湖的克隆子及沿海水产养殖沉积物、中原油田含油土壤、中国北部淡水湿地保护区的克隆子聚为一簇, 属于Nitrosomonas Oligotropha簇, 占所有序列的56.25%；Nitrosomonas Communis簇包括33.75%的序列 (OTU-6、OTU-7、OTU-8和OTU-9)；OTU-1与来自多米尼加共和国的海洋河口沉积物及日本大叶藻区沙地中的克隆子聚为一簇, 属于Nitrosomonas sp.Nm143簇, 这一簇在盐节木根际土壤AOB文库中较少.
图 2(Fig. 2)
盐节木根际土壤AOB和AOA的amoA基因OTU的分布和相对丰度
Distribution and relative abundance of AOB amoA gene and AOA amoA gene OTU in rhizosphere soil of Halocnemum strobilaceum
图 3(Fig. 3)
基于AOB amoA (a) 和AOA amoA (b) 基因的系统发育树
Phylogenetic tree based on AOB amoA (a) and AOA amoA (b) partial sequences
3.2.3 AOA群落结构组成和系统发育分析
AOA的99条序列共划分为7个OTU, OTU-1和OTU-4分别占整个文库序列的21.21%和59.6%, 其中, OTU-4为土壤氨氧化古菌的最优菌群 ().系统发育分析 () 表明, 序列被划分为2个分支：海洋沉积物分支和土壤/水体沉积物分支.大约26.26%的序列 (OTU-1和OTU-2) 与海洋沉积物有较近的亲缘关系, 而大约73.73%的序列与来源于土壤或水体沉积物的AOA amoA基因序列聚为一簇.OTU-3与来源于土壤中的Nitrososphaera viennensis聚为一类, 而OTU-7与纯培养获得的Nitrososphaera属聚为一类, 可知11.11%的AOA amoA基因序列属于奇古菌门的Nitrososphaera系.其中, Nitrososphaera viennensis EN76、Candidatus Nitrososphaera gargensis、Candidatus Nitrosopumilus sp.、Nitrosopumilus maritimus SCM1近期均已被划入一个新的古菌类群—奇古菌门 (Thaumarchaeota)(), 表明艾比湖湿地盐节木根际土壤AOA均属于奇古菌门.
3.3 土壤AOA和AOB的丰度
利用q-PCR技术对盐节木根际与非根际土壤中的AOB、AOA、细菌和古菌进行定量分析, 结果见.根际土壤中AOA amoA和AOB amoA的数量分别为2.09×104和2.91×105 copies·g-1, AOB/AOA的比值为13.9, AOA占古菌丰度的比例为0.04%, AOB占细菌丰度的比例为0.06%；非根际土壤中AOA amoA和AOB amoA的数量分别为3.85×104和4.76×105 copies·g-1, AOB/AOA的比值为12.36, AOA占古菌丰度的比例为1.46%, AOB占细菌丰度的比例为1.93%.由此可见, 非根际土壤中AOA和AOB的丰度高于根际土壤；根际土壤中古菌和细菌的丰度均高于非根际土壤, 且盐节木土壤中AOB amoA的丰度高于AOA amoA的丰度.
图 4(Fig. 4)
盐节木根际和非根际土壤中AOA、AOB、细菌和古菌的基因数量
Abundance of AOA, AOB, bacterium and archaea in the rhizosphere and non-rhizosphere of Halocnemum strobilaceum
3.4 土壤氨氧化微生物群落结构与环境因子的相关性分析
相关性分析发现 (), AOA群落结构中, 土壤含水量 (SM) 与Shannon指数和Chao1指数呈显著正相关, 而与ACE指数和Simpson指数呈显著负相关；土壤有机质含量 (OM) 与ACE指数和Chao1指数呈显著相关；TN含量与Shannon指数呈显著正相关, 而与Simpson指数呈显著负相关, 可知SM、OM、TN含量的变化可能影响AOA群落结构的变化.各理化因子中AN、NH4+-N、AK含量的变化是AOB群落结构变化的主要影响因素 (rAN=-0.999, p & 0.05;rNH4+-N =1, p & .01; rAK=-0.993, p & 0.05), 并与AOB群落多样性指数呈显著相关.
表 4(Table 4)
表 4 盐节木根际土壤氨氧化微生物群落与土壤理化因子的相关性分析
Table 4 Correlation analysis of AOA and AOB community structures with soil physicochemical factors
表 4 盐节木根际土壤氨氧化微生物群落与土壤理化因子的相关性分析
Table 4 Correlation analysis of AOA and AOB community structures with soil physicochemical factors
注：**p & 0.01, *p & 0.05.
3.5 土壤氨氧化微生物丰度与环境因子的相关性分析
如所示, 盐节木根际土壤中AOA和AOB的amoA基因数量分别与EC和TN呈显著负相关；细菌的丰度与TN呈显著负相关 (r=-0.996, p & 0.05)；AOB/AOA的比值与OM呈显著负相关, 与NO3--N呈显著正相关.盐节木非根际土壤中AOA amoA基因数量与TN呈显著正相关 (r=1, p & 0.01), 与TP呈显著负相关, AOB amoA基因数量与NH4+-N呈显著正相关；AOB/AOA的比值与OM、NO3--N呈显著负相关, 与TK呈显著正相关.
表 5(Table 5)
表 5 AOA、AOB、古菌和细菌数量与土壤环境因子的相关性分析
Table 5 Correlation analysis of AOA, AOB, bacterium and archaea abundance with soil physicochemical factor
表 5 AOA、AOB、古菌和细菌数量与土壤环境因子的相关性分析
Table 5 Correlation analysis of AOA, AOB, bacterium and archaea abundance with soil physicochemical factor
注：**p & 0.01, *p & 0.05.
4 讨论 (Discussion)
4.1 艾比湖湿地盐节木根际氨氧化微生物群落结构多样性和丰度的特征
氨氧化古菌的发现改变了人们对传统氮循环中氨氧化过程完全由AOB推动的认识.本文利用构建amoA基因克隆文库检测到AOA和AOB的存在, 进一步验证了氨氧化微生物在环境中分布广泛.盐节木根际土壤中AOB的种类数多于AOA, q-PCR结果显示, 根际和非根际土壤中AOB的丰度均高于AOA丰度.由此可见, AOB可能是艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤氨氧化过程的主导微生物.这与已有的很多研究结果相反, 已有的研究表明, 在很多环境中AOA的群落特征和功能作用均优于AOB, 且AOA的多样性具有明显的环境来源特性, 是驱动氨氧化过程的主要微生物, 如 对淡水植物Littorella uniflora根系土壤的研究发现, 古菌与细菌的amoA拷贝数比例在500~8000倍之间； 在北极11个土壤样品中的5个样品中只能检测到氨氧化古菌, 另外4个样品中古菌amoA基因数比细菌的高.但也存在与本文研究结果一致的例子, 在河流沉积物 () 及氨氮污染严重的湿地 (潮滩)() 中AOB的群落丰度更具优势.
4.2 氨氧化微生物群落结构多样性和丰度与环境因子的相关性分析
土壤理化结果显示, 盐节木根际与非根际土壤的理化性质存在差异, 即根际土壤的含水量明显低于非根际土壤, 而其他理化因子的含量均高于非根际土壤.这可能与盐节木植物养分的吸收、根系分泌物释放及根际微生物代谢活动等多过程同时发生有关 ().除此之外,
指出, 盐节木适应于盐碱、干旱的土壤, 这些因素使得根际微环境显著不同于周围土壤.根际丰富的有机质矿化后将为微生物提供各种不同的代谢底物, 刺激着各种微生物的生长 (), 也正是这样一个特殊的环境使得根际土壤中古菌和细菌的丰度分别是非根际土壤的19.507和19.512倍 ().大量研究表明, 根际效应对土壤微生物活性产生强烈的影响, 包括氮循环等微生物学过程 (; ), 硝化作用的根际正效应在一些研究中得到证实 ();另一方面, 也存在一些潜在的根际硝化抑制剂可轻微抑制根际微生物硝化活性 (; );在本研究中非根际土壤中的氨氧化微生物丰度高于根际土壤, 证实了根际分泌物或根际微生物中有可能存在抑制硝化作用的物质或微生物.
AOA、AOB的群落特征受多种环境因子影响, NH4+-N是影响氨氧化微生物群落结构的主要因子.本文中NH4+-N与AOB的多样性指数呈显著正相关, 表明高NH4+-N适宜AOB生长.已知在低氨氮环境中AOA群落的生长比AOB显著 (), 由于艾比湖湿地上游农田农药化肥施用量的不断增加, 其残留物注入艾比湖, 氨氮的含量明显增加 (), 故其高浓度的NH4+-N环境更适宜AOB的生长, 这与AOA对低氨氮具有更强的耐受力的观点一致, 且本研究中的氨氧化细菌均为Nitrosomonas, 未发现Nitrosospira的群落出现.Purkhood等(2003) 研究发现, 亚硝化螺菌属主要出现在低铵的环境中, 样地中氨浓度较高, 证实了Purkhood的观点.pH值会也影响氨氧化微生物群落特征, 已有研究表明, 在酸性土壤中AOA的丰度高于AOB ().艾比湖湿地土壤属于碱性土壤, 其与氨氧化微生物的群落结构和丰度没有显著的响应关系, 可能与盐节木根际分泌物所形成的复杂的微环境有关 ().除NH4+-N浓度、pH值外, 盐浓度也是影响氨氧化微生物群落结构的主要因子. 指出, 低盐环境可以富集AOA, 而 指出, 较高或者中等的盐浓度更加适宜AOA的生长, AOB对盐浓度的变化不是很敏感, 且适宜在低盐环境下生长.艾比湖由于近年来湖水量的减少, 故盐分升高 (; ; ).相关分析表明, AOA的数量与盐浓度呈显著负相关, 即高盐浓度抑制AOA的生长.过量的NH4+-N含量、中性偏碱性的pH值条件结合高盐含量, 以及其他环境因子, 决定了艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤的氨氧化微生物AOB的丰度优势.
5 结论 (Conclusions)
1) 艾比湖湿地盐节木根际土壤的AOB群落多样性高于AOA.
2) 系统发育树表明, AOB序列均属于β-Proteobacteria中的Nitrosomonas, 而AOA主要属于土壤/水体沉积物分支类群, 且属于奇古菌门Group Ⅰ.1b分支.
3) 丰度分析结果显示, 根际和非根际土壤中AOB的丰度均高于AOA, 细菌的丰度高于古菌, 且AOA/古菌和AOB/细菌的比值很小, 表明在艾比湖湿地AOB是氨氧化微生物的优势种群.相关分析表明, 氨氧化微生物的群落结构和丰度与EC、OM、AN、NH4+-N和TN等环境因子显著相关.
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