细菌群落通过增加丰度、多样性与构建协同共生模式适应干旱气候环境

　　 摘要:

目的 探讨细菌群落生物特征对长期气候变化的响应关系。方法 采用石峁(Y)、坡头(P)和任家坡(R)三地50万年以来的黄土(YL、PL和RL)-古土壤(YS、PS和RS)序列不同类型土壤，运用高通量测序技术及FAPROTAX细菌群落功能预测数据库等生物信息学方法分析土壤细菌群落结构与功能差异。结果 三地在黄土-古土壤交替下的理化因子特征与土壤发育过程中干冷、暖湿的气候变化存在一致性。同一时期，任家坡气候特征最为温暖湿润，受夏季风影响最大，坡头次之，石峁最为干冷。细菌群落丰度与多样性指数均表现为石峁大于坡头和任家坡。三地共有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)等优势菌门，但丰度差异显著。石峁细菌群落在黄土和古土壤组成更为相似且通过协同作用构建网络结构。细菌群落在三地黄土-古土壤序列中表达的生态功能主要为碳、氮、硫元素循环，其中石峁的碳、氮循环表达较弱，坡头的氮循环较为突出，任家坡表现出较强的碳循环。结论 暖湿气候下的细菌群落具有更复杂的网络结构，表现出更丰富的功能多样性；干冷气候下的细菌群落组成更相似，并通过增加丰度与多样性来补偿低碳、氮循环带来的营养不足，维持协同共生模式以适应环境。