水稻根际（Oryza sativa）真菌组的多样性与组成比较分析

《Rhizosphere》：Comparative Diversity and Composition of Mycobiomes in the Rice Rhizosphere ( Oryza sativa)

　　

摘要

水稻（Oryza sativa）根际的真菌群落对土壤过程和植物-微生物互作有贡献。本研究利用 Illumina MiSeq ITS 宏条形码技术，表征了尼日利亚夸拉州四个水稻种植地点水稻根际土壤相关真菌群落的多样性和组成。从四个稻田采集根际土壤进行理化分析并提取真菌 DNA。在每个地点，将五株水稻植株的土壤混合成一个复合样本，最终得到代表四个地点的四个复合样本，地点内无独立生物学重复。利用扩增子序列变异（ASVs）、分类组成和基于 FUNGuild 的预测生态功能群表征真菌群落。四个样本共获得 73,037 至 104,409 条真菌 ITS 测序读数。子囊菌门和担子菌门为主要门，而球囊菌门、壶菌门和毛菌门的相对丰度较低。采样地点间观测到的真菌丰富度和 α 多样性存在差异，其中 Oke-Odo 的观测丰富度和多样性最高，Eiyenkorin 最低。Bray-Curtis NMDS 也显示了四个样本间群落组成的差异。腐生菌是主要的预测生态功能群，其次是病原菌和共生菌。探索性比较表明真菌群落丰度与测得的土壤理化性质之间存在关联，尽管由于每个地点仅由一个复合样本代表，这些模式不能被解释为具有统计学支持的环境效应。本研究为采样地点的水稻根际真菌多样性和组成提供了描述性基线，并强调了进行重复样本研究以确定这些模式的一致性和驱动因素的必要性。

引言

水稻（Oryza sativa L.）是一种全球重要的粮食作物和主要主粮，支持着不同农业生态区域的粮食安全和生计，特别是在发展中国家。在非洲，水稻产量有了显著扩张，尼日利亚被公认为该大陆最大的水稻生产国。维持水稻产量需要了解有助于土壤功能和植物生长的生物过程。根际是受植物根系直接影响的土壤区域，是一个动态界面，根系分泌物在此塑造微生物活性并影响养分有效性和植物-微生物互作。真菌是根际微生物组的重要组成部分，参与有机质分解、养分循环、土壤健康以及与植物的多种互作。

水稻根际真菌包含分类学和生态学上多样化的生物体，具有不同的功能关联。丛枝菌根真菌与水稻根系建立共生关系，可促进养分（特别是磷）获取，并有助于植物对环境胁迫的耐受。腐生真菌，包括曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium）的成员，参与有机基质的分解和植物残体中养分的活化。其他真菌类群可能作为植物有益、中性或拮抗的伴生菌出现，对植物生长和病害过程产生潜在影响。先前的研究记录了与水稻相关的多样化真菌群落以及它们在不同土壤区室和生产系统中组成的差异。这些发现突出了水稻相关真菌的生态多样性以及不同水稻种植地点根际真菌群落的重要性。

尽管人们对植物相关微生物组的兴趣日益增加，但对水稻根际真菌群落的了解在地理上仍不均衡，大量现有证据来自亚洲和非洲西部以外的其他地区。采样区室和分析方法上的差异也使研究间的比较变得复杂，特别是当根内、根表和根际被分别研究时（Ma 等，2025）。在尼日利亚，特别是夸拉州，关于水稻根际土壤真菌的分类组成、多样性和潜在生态归属的信息仍然有限。区域基线信息的缺乏限制了我们对尼日利亚农业生态系统中水稻相关土壤微生物组真菌成分更广泛的了解。跨水稻种植地点表征这些群落可以为了解其分类学和生态模式提供初步基础，并为未来研究开发更有针对性的假设。

因此，本研究使用 ITS2 扩增子测序表征了从尼日利亚夸拉州四个水稻种植地点采集的水稻根际土壤相关真菌群落。具体而言，本研究旨在 (i) 表征真菌群落的分类组成和多样性，(ii) 描述采样地点间的群落组成模式，(iii) 确定优势物种和共有类群，以及 (iv) 确定所检测真菌类群的潜在生态归属。本研究主要设计为对真菌群落的描述性评估，而不是对地点水平差异或因果生态关系的检验。研究受以下研究问题的指导：在夸拉州采样水稻种植地点的水稻根际土壤中，存在哪些真菌类群、多样性模式、群落特征和生态归属？研究结果为后续采用重复样本设计的研究提供了区域基线，这些研究可以正式检验水稻根际真菌群落的地理和生态驱动因素。

章节片段

采样地点和场地描述

2019 年 12 月 19 日，在收获前不久，从尼日利亚中北部夸拉州的四个水稻生产地点（Eiyenkorin、Kulende、Oke-Odo 和 Oyun）采集了处于生殖期的 FARO 44 水稻（Oryza sativa L.）植株的根际土壤样本。采样的田块是规模大致相似的小农户稻田，并处于持续水稻种植状态。在每个地点，随机选择五株水稻植株并小心拔起。附着在...上的土壤

采样细节和土壤理化性质

采样的水稻种植地点在土壤理化特征和海拔上存在差异（表 1）。土壤主要为砂质土，Oyun 被归类为砂壤土，且总体呈碱性。采样地点间的全氮、交换性钾、有机碳和有机质存在差异。Eiyenkorin 的有机碳和有机质含量最高，而 Kulende 最低。

真菌α和β多样性

测序在四个样本中产生了 73,037 至 104,409 条真菌 ITS 读数

土壤特征和真菌群落模式

采样的水稻种植地点在土壤理化特征上存在差异，土壤总体呈碱性且主要为砂质。采样地点间的全氮、交换性钾、有机碳、有机质和土壤质地也观察到差异。土壤性质的这些差异会影响不同真菌类群的养分有效性、基质条件和土壤环境的适宜性，从而影响真菌群落组成

结论

本研究为尼日利亚夸拉州四个水稻种植地点的水稻根际土壤相关真菌群落提供了描述性基线。采样群落在真菌丰富度、多样性和分类组成上存在差异，Oke-Odo 的观测丰富度和多样性最高，Eiyenkorin 最低。子囊菌门和担子菌门在群落中占主导地位，而腐生真菌构成了主要的预测生态功能群。观测到的

CRediT 作者贡献声明

: 写作 – 审阅与编辑，软件，项目管理，调查，形式化分析。A.A. Lateef： 写作 – 初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，资金获取，概念化。I. O. Sule： 写作 – 初稿，验证，监督，项目管理，概念化。I. Ajadi： 写作 – 初稿，可视化，调查，形式化分析，数据管理。T. Garuba： 写作 – 初稿

未引用的参考文献

Absalan 等，2024；Ajadi 等，2026；AjemaGebisa，2024；Breidenbach 等，2015；Cao 等，2025；Carrell 等，2023；Chauhan 等，2023；Fang 等，2025；Ferdinandez 等，2021；Hashim 等，2024；Heaton 等，2016；Hicks 等，2022；Jia 等，2025；Kandel 等，2024；Khalil 等，2026；Khan 等，2020；Liang 等，2023；Liu 等，2024；Mago? 和 Salzberg，2011；Manici 等，2024；Monteiro 等，2025；Ahmad 等，2025；Muhammad 等，2024；Muneer 等

数据可用性

测序数据集可在美国国家生物技术信息中心（NCBI）的在线 SRA 库中找到，BioProject 编号为 PRJNA1106460。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

资金声明

本研究除作者的个人贡献外，未获得任何资金支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的相互冲突的财务利益或个人关系，这些可能被认为会影响本文所报告的工作。

致谢

作者感谢所有为本研究做出贡献的学生。我们感谢匿名的贡献者在研究和稿件撰写过程中的协助。

A.A. Lateef|I. Ajadi|I.O. Sule|G.S. Olahan|T. Garuba|I. Kareem|B.B. Tiamiyu|O. Ahmed