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马尾松枯木微生物群落与理化特性对尖叶匍灯藓生长的协同调控机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月03日 来源:Chemical and Biological Technologies in Agriculture 5.2
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本研究针对传统苔藓栽培技术不足的问题,通过分析不同腐烂等级马尾松枯木的理化性质及微生物群落特征,揭示了枯木通过调节细菌丰度(Chao 1指数提升84.4%)和真菌网络复杂度(W4处理边数达432条)促进尖叶匍灯藓(Plagiomnium acutum)生长的机制。研究发现高腐烂等级枯木(W4/W5)显著提升苔藓叶绿素含量(1.35 mg g-1)及总氮吸收(18.91 g kg-1),为苔藓人工栽培提供了新型基质选择依据。
在传统中药和抗癌药物开发中具有重要价值的尖叶匍灯藓(Plagiomnium acutum),长期面临野生资源过度开采与人工栽培效率低下的双重困境。当前苔藓栽培主要依赖土壤基质,其繁殖速率难以满足市场需求,而枯木作为潜在替代基质虽富含养分,但其促进苔藓生长的内在机制尚不明确。贵州大学的研究团队创新性地以五种腐烂等级(W1-W5)的马尾松(Pinus massoniana)枯木为研究对象,通过210天的盆栽实验结合高通量测序技术,首次系统阐明了枯木基质"理化特性-微生物群落-苔藓生长"的级联调控关系。
研究采用模糊隶属函数综合评价法(fuzzy membership function)评估苔藓生长状态,通过Illumina MiSeq平台进行16S rRNA(V3-V4区)和ITS(V4-V5区)测序分析微生物群落,并运用共现网络分析(co-occurrence networks)和偏最小二乘路径模型(PLS-PM)解析多因素相互作用。
不同腐烂等级枯木的理化特性差异
W5处理表现出最高的持水能力(998.17%)和总钾含量(1.68 g kg-1),而W1的纤维素含量(190.32 g kg-1)显著高于其他组。冗余分析(RDA)显示总碳(TC)和碳氮比(TC/TN)是驱动微生物群落变化的关键因子,其中TC与细菌群落结构呈极显著相关(P<0.01)。
微生物群落动态特征
高腐烂等级枯木(W4/W5)细菌丰富度(Chao 1指数)提升23.7%,真菌网络复杂度(W4邻居数)增加19.8%。LEfSe分析发现W1富集了最多的微生物类群,而Bradyrhizobium和Bacillus的相对丰度与苔藓总氮含量呈显著正相关(P<0.01)。
苔藓生长响应机制
PLS-PM模型(GOF=0.518)揭示细菌丰富度对苔藓生长的总效应值达0.844,显著高于真菌网络结构(0.535)。W5处理使苔藓平均生长长度(ML)提升15.6%,叶绿素含量(Chl)提高71.4%,其综合评价值(0.687)仅次于W4处理(0.888)。
该研究创新性地构建了枯木基质"TC/TN→微生物多样性→苔藓生物量"的作用链条,证实Mortierella和Trechispora等真菌可能通过促进养分交换间接提升苔藓抗逆性。研究成果发表于《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》,不仅为苔藓规模化栽培提供了理论依据,也为森林凋落物资源化利用开辟了新途径。研究建议后续可通过微生物接种实验进一步验证特定菌株(如Bacillus sp.)的促生机制,推动苔藓栽培从经验模式向精准调控转变。
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