Frontiers in Microbiology | 奶牛堆肥过程中微生物群落及其与理化因子的关系(国人作品)

推荐:江舜尧

编译:艾奥里亚

编辑:小菌菌

甘肃农业大学(Gansu Agricultural University)Likun Sun等人于2020年2月21日在Frontiers in Microbiology上发表题目为《Microbial Community andIts Association With Physicochemical Factors During Compost Bedding for Dairy Cows》的文章。甘肃农业大学滚双宝教授担任该研究通讯作者。该研究基于高通量测序结合qPCR技术,通过探究垫料堆肥过程中理化因子变化以及微生物变化情况,意在探究不同阶段的细菌和真菌群落乃至病原体变化情况,阐述微生物群落变化与理化特性之间的关系。为更好地管理堆肥垫料提供理论基础和数据支撑。

文章摘要

畜禽粪便的过度生产可能会对环境造成污染。堆肥垫料(CB)被认为是农副产品回收利用、提高奶牛福利的有效途径。在CB制备过程中,微生物群落的组成通常会发生变化,但CB微生物群落的类型和驱动因素仍有待研究。本研究旨在利用高通量测序技术和qPCR技术,探索细菌和真菌群落在不同阶段的动态变化,并对理化参数、微生物群落组成和丰度之间的关系进行了评价。测序结果表明,在CB中的细菌主要类群主要包括Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria以及Firmicutes,真菌主要类群主要包括Ascomycota。qPCR结果表明,细菌基因组拷贝数从1.20×107copy/g干土显著增加到3.35×107 copy/g干土,真菌基因组拷贝数从8.43×104 copy/g干土显著增加到7.02×106 copy/g干土。线性判别分析(LEFSE)表明,原料中以Actinobacteria为主,Bacteroidetes为其他阶段的主要细菌门。真菌Dothideomycetes在初期显著富集,而Sordariomycetes,包括病原菌Scedosporium prolificans,在垫料9d后成为CB中的主要指标。Mantel检测表明,pH对细菌群落组成有显着影响,而温度和总有机碳(TOC)对真菌群落结构有显着影响。冗余分析表明,TOC、温度和含水量对细菌丰度有显著影响,而总氮、水分和pH对真菌丰度有显著影响。我们的发现有助于了解CB在不同填充阶段的微生物群落演替,并基于此,提出建议,建议每7天更换一次垫料。

文中重要图片说明

图1| 门水平(A)以及属水平上(B)堆肥细菌群落组成。

图2| 门水平(A)以及属水平上(B)堆肥真菌群落组成。

图3| 堆肥不同阶段细菌和真菌的丰度。

图4| 细菌在属水平上Bray-Curtis的非度量多维标度图。

图5 | 真菌在属水平上Bray-Curtis的非度量多维标度图。

图6 | 基于线性判别分析(LEFSE)的默认参数确定不同阶段样本间细菌分类群的显著性差异。

图7 | 基于线性判别分析(LEFSE)的默认参数确定不同阶段样本间真菌分类群的显著性差异。

图8 | 所有样品总主要细菌在门水平上与环境变量之间的Pearson相关性分析。

图9 | RDA分析揭示了属水平上细菌群落组成与所有样品的环境变量之间的关系。

图10 | 所有样品总主要真菌在门水平上与环境变量之间的Pearson相关性分析。

图11 | RDA分析揭示了属水平上真菌群落组成与所有样品的环境变量之间的关系。

表1 |不同阶段堆肥垫料样品的理化因子。

表2 | 样本编号,以及在堆肥垫料的六个阶段细菌群落的α多样性分析。

表3 | 样本编号,以及在堆肥垫料的六个阶段真菌群落的α多样性分析。

表4 | Mantel检验和成对Mantel检验揭示了属水平上细菌和真菌群落组成与环境变量之间的关系




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