柴寶峰，劉珊珊，劉晉仙，吳鐵航

（1.山西大學 黃土高原研究所 黃土高原生態(tài)恢復山西省重點實驗室，山西 太原 030006；2.美國佐治亞州南部大學 生物系，佐治亞州 斯泰茨伯勒，30460）

0 引言

與植物相關的微生物群落對于宿主營養(yǎng)獲取、發(fā)育、免疫活性和抗逆性具有重要作用［1］。在長期的進化過程中，植物通過自身的基因組塑造了其特異的微生物群落結構，其中與植物功能適應性相關的核心菌群稱為植物微生物組（plant-associated microbiome）［2］。微生物通過緩解生物和非生物環(huán)境脅迫，有利于植物對環(huán)境的適應性，影響植物群落的生態(tài)功能。根際微生物可以幫助植物獲取營養(yǎng)、產(chǎn)生生長激素和防御病原微生物攻擊［3-4］。植物和微生物間的互惠關系、植物微生物組的結構和多樣性并非隨機形成。根系微生物組的構建過程受到宿主和環(huán)境因素的影響［5］。研究表明，植物的根際微生物（rhizosphere microbes）和根內(nèi)微生物（en?dophytic microbes）均來自于土壤微生物庫［6-7］。植物在不同的發(fā)育階段以及各種環(huán)境因子的驅動下，通過根系分泌物組成變化和免疫反應等，篩選和控制根際和根內(nèi)微生物群落的組成和多樣性［8］?！案鶇^(qū)理論”認為植物根系通過氧氣傳遞，在根系周圍形成好氧、缺氧和厭氧區(qū)域，塑造了具有硝化和反硝化功能的微生物群落，是濕地氮污染去除的重要機理［9］。關于植物根際微生物群落結構和功能已有較多的研究，認為根際分泌物、土壤物理和化學性質(zhì)驅動了根際微生物群落的結構和多樣性［10］，而植物內(nèi)生微生物群落的構建機制較為復雜，根內(nèi)微生物群落并非由根際土壤微生物隨機擴散形成。Bulgarelli等［11］提出根內(nèi)微生物群落形成的“兩步法”選擇模型，認為根際土壤多種因子決定土壤微生物群落結構的第一步選擇，第二步則依賴于宿主基因型的趨同選擇作用。關于植物微生物組的構建機制是微生物生態(tài)學的重要問題，尤其是環(huán)境因子和基因組決定的植物屬性對于植物微生物組構建的相對貢獻，是植物微生物組學研究的關注點。

本研究選擇濕地水生植物水蔥（Scirpus vali?dus）為研究對象，測定不同污染梯度下水蔥根際和根內(nèi)細菌群落的結構和多樣性，通過分析其與環(huán)境因子的關聯(lián)性，試圖回答以下問題：（1）水蔥根際和根內(nèi)微生物組多樣性和結構的差異性；（2）水蔥根際和根內(nèi)微生物組構建的驅動因素。研究結果以期為人工濕地植物選擇，構建高效的污染物去除系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與樣地設置

研究區(qū)位于山西省太原市清徐縣汾河二壩橋附近濕地（112°23?E，37°36?N）。該濕地經(jīng)過人工改造，全長3 000 m左右。種植有水蔥、菖蒲（Acorus calamus）、蘆葦（Phragmites australis）、睡蓮（Nymphaea tetragona）等水生植物。水體中以顫藻-席藻群落為主，優(yōu)勢種為小席藻（Phormi?dium tenue）、窩型席藻（P.fovcolarum）、弱細顫藻（Oscillatoria tenui）、兩棲顫藻（O.anphibian）。在濕地污水入口處（EC）、濕地中部（MD）和出口（ET）處設置3個樣地，采用5點取樣法，選取長勢相似的水蔥進行根際土采集。

1.2 樣品的采集和處理

用鐵鍬將水蔥根系及底泥鏟起，整體放入無菌塑料袋中，置于車載冰箱運回實驗室。先抖落水蔥根系周圍的松土，用無菌刷子刷取附在根表面1 cm左右的土壤。收集的根際土分為兩部分：一部分在實驗室自然風干，測定土壤理化性質(zhì)；另一部分土樣用于Illumina高通量測序。去除根際土后，對根表進行滅菌。首先用無菌水洗滌，使根表不再粘附土壤；接著用70%的乙醇浸泡2 min，用 2.5% NaClO（含0.1%吐溫80）浸泡5 min，用70%無水乙醇浸泡30 s，最后用無菌水洗滌3次，放入10 mL離心管中備用。

1.3 土壤理化性質(zhì)測定

土壤樣品經(jīng)自然風干，過100目篩選后，測定土壤的酸堿度、總氮、總碳、總硫、銨根離子、硝酸根離子。土壤pH的測定使用pH計（HAN?NA HI3221），稱取水蔥根際土10 g，土樣與水樣比例為1∶2.5，放入50 mL離心管中搖勻。搖床震蕩30 min，取出后靜置，取上清液測量。用元素分析儀（Elementar Vario MACRO，德國）測定根際土總氮（TN）、總碳（TC）、總硫（TS）。銨態(tài)氮（NH4+?N）、硝態(tài)氮（NO3-?N）采用間斷化學分析儀（CleverChem 380，德國）測定。

1.4 DNA提取及Miseq高通量測序

稱取0.5 g土壤樣品，使用E.Z.N.A.?土壤DNA試劑盒（Omega Bio-tek，USA），按照試劑盒使用說明書步驟提取和純化土壤微生物DNA。每個采樣點3個重復，共9個DNA樣品，送上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進行高通量測序。采用338F（ACTCCTACGGGAG?GCAGCAG） 和 806R（GGACTACHVGGGT?WTCTAAT）引物對細菌16S rRNA基因的V3～V4高可變區(qū)進行PCR擴增，擴增體系總體積為 20 μL，包括 5 μmol·L-1正反引物 0.8 μL，5×FastPfu Buffer 4 μL，2.5 mmol·L-1dNTPs 2 μL，F(xiàn)astPfu Polymerase 0.4 μL，0.2 μL 的 BSA，10 ng DNA模板。通過Illumina Miseq測序平臺對擴增產(chǎn)物進行測序。

1.5 生物信息學分析

原始序列經(jīng)過質(zhì)控后，剔除嵌合序列，使用UPARSE以97%的相似性作為閾值劃分分類操作單元（operational taxonomic units，OTUs）。細菌測序數(shù)據(jù)與Greengenes數(shù)據(jù)庫進行比對，設置比對閾值為70%。去除樣品中豐度小于0.001%的OTU。所獲得的序列按最小樣本序列數(shù)抽平，用于下游分析。細菌16S rRNA基因的原始測序序列保存在NCBI數(shù)據(jù)庫中。

1.6 數(shù)據(jù)分析

運 用 Mothur（Version v.1.30）軟 件 分 析OTU水平的細菌群落的Sobs指數(shù)、Shannon多樣性指數(shù)、Simpson指數(shù)、ChaoI指數(shù)、ACE指數(shù)。采用方差膨脹因子（VIF）分析，先行篩選共線性較小的環(huán)境因子。運用PCoA（principal component analysis）分析不同污染梯度細菌群落組成的差異性。使用db-RDA（distance based re?dundancy analysis）在門水平分析環(huán)境因子、對細菌群落的影響。使用Gephi 0.9.2分析不同污染梯度下水蔥根際、根內(nèi)細菌的共現(xiàn)性網(wǎng)絡。使用SPSS對水蔥根際土壤的理化性質(zhì)pH、TN、TC、TS、NH4+-N、NO3--N進行單因素方差分析，檢驗不同污染梯度下理化性質(zhì)的差異性，統(tǒng)計分析的置信區(qū)間為95%。

2 結果

2.1 土壤環(huán)境因子分析

3個樣地（EC、MD、ET）的土壤理化性質(zhì)具有不同程度的差異（表1）。從濕地入口（EC）到出口處（ET），pH 顯著降低（P<0.05），由8.52降為7.52；氮污染程度顯著減弱（P<0.05），NO3--N濃度由0.033 mg/kg降為0.022 mg/kg，TN濃度由0.041 mg/kg降為0.029 mg/kg，而NH4+-N下降趨勢不顯著（P>0.05）；TC含量由1.68%下降為1.09%，TS含量由0.15%下降為0.11%。說明該濕地可有效去除水體中的氮污染和有機污染物，對水質(zhì)具有顯著的改善作用。而土壤理化性質(zhì)的變化，對植物和微生物群落可能產(chǎn)生相應的影響。

表1 不同取樣點水蔥根際土壤理化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of rhizosphere soil of Scallion at different sampling points

2.2 水蔥根際、根內(nèi)細菌群落多樣性

對濕地3個樣地內(nèi)生長的水蔥根際和根內(nèi)細菌群落多樣性進行分析。結果如表2所示，從濕地的入口到出口處，根際細菌的Sobs指數(shù)顯著下降（P<0.05），由 1 303.33降為 868.56，說明根際細菌群落內(nèi)物種分布的均勻度顯著增加（P<0.05），同時Shannon-Weiner指數(shù)也顯著降低（P<0.05），由5.49降為3.34.說明根際細菌群落的豐富度下降。Simpson指數(shù)在中部最低（0.008）、ACE指數(shù)和Chao指數(shù)在中部最高，分別為2 193.78和2 148.91。但水蔥根內(nèi)細菌群落的多樣性在3個樣點間差異不顯著，說明根內(nèi)細菌群落的多樣性受土壤理化因子的影響不明顯。根際和根內(nèi)細菌群落多樣性指數(shù)的差異不顯著（P>0.05），根內(nèi)的Shannon-Weiner指數(shù)（5.423）略高于根際（4.985）。

表2 不同污染梯度下根際和根內(nèi)細菌群落α多樣性Table 2 α diversity of rhizosphere and endophytic bacterial communities with pollution gradients

2.3 濕地水蔥根際、根內(nèi)細菌組成

高通量測序的OTU注釋結果如圖1所示，研究樣地水蔥根際和根內(nèi)細菌群落共有52個門、150個綱、341個目、565個科、1 053個屬。水蔥根際、根內(nèi)細菌在門的種類組成上具有一定的相似性。豐度大于1%的細菌優(yōu)勢門在根際有 11個（圖 1（a）），分別為厚壁菌門（Fir?micutes）、變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteriota）、脫 硫 桿 菌 門（Desulfobacte?rota）、綠彎菌門（Chloroflexi）、擬桿菌門（Bacte?roidota）、酸桿菌門（Acidobacteriota）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota）、疣微菌門（Verrucomicro?biota）、黏細菌門（Myxococcota）、纖維桿菌門（Fibrobacterota）。不同取樣點根際細菌門的豐度差異顯著，變形菌門、放線菌門、脫硫桿菌門的豐度在入口處最高，分別為29.58%、40.71%、6.01%，出口處最低，分別為16.39%、7.58%、2.39%；而豐度最大的厚壁菌門則呈現(xiàn)相反的趨勢，入口處和出口處的豐度分別為9.68%和66.05%?？梢姡h(huán)境因子對于根際細菌群落的組成、結構具有較大的影響。水蔥根內(nèi)豐度大于1%的細菌優(yōu)勢門有14個（圖1（b）），依次為變形菌門、放線菌門、厚壁菌門、脫硫桿菌門、擬桿菌門、綠彎菌門、硝化螺旋菌門（Nitrospirota）、MBNT15、酸桿菌門、疣微菌門、黏細菌門、Sva0485、芽單胞菌門、梭桿菌門（Fusobacteriota）等。不同取樣點根內(nèi)細菌門的豐度差異不顯著，說明環(huán)境因子對根內(nèi)細菌的組成結構影響不顯著。除了在豐度上的差異外，在門水平水蔥根際和根內(nèi)細菌群落組成有4個門不同，差異性達30.77%。

圖1 不同污染梯度根際（a）、根內(nèi)（b）細菌門水平的組成Fig.1 Composition of rhizosphere（a）and endophytic（b）bacterial phylum at different sampling points

水蔥根際細菌群落在屬水平的組成豐度大于1%的細菌屬有12個（圖2（a）），從大到小分別為微小桿菌屬（Exiguobacterium）、假節(jié)桿菌屬（Pseudarthrobacter）、類諾卡氏屬（Nocardioi?des）、芽 孢 桿 菌 屬（Bacillus）、毛 球 菌 屬（Trichococcus）、芽孢八疊球菌（Paenisporosarci?na）、鞘 氨 醇 單 胞 菌 屬（Sphingomonas）、Norank_Steroidobacteraceae、Unclssified_Desulfo?capsaceae、游球菌（Planococcus）、節(jié)桿菌屬（Ar?throbacter）、Unclassified_Intrasporangiaceae。 水蔥根內(nèi)細菌群落在屬水平上豐度大于1%的細菌屬有13個（圖2（b）），從大到小依次為微小桿菌屬、紅球菌屬（Rhodococcus）、硫桿菌屬（Thiobacillus）、芽孢桿菌屬、Norank_Steroido?bacteraceae、Norank_f_norank_o_norank_c_norank_P_MB、NT15norank_f_norank_o_SJA-15、El?lin6067、norank_f_norank_o_norank_c_4-29-1、norank_f_SC-I-84、norank_f_Rhizobiales_incer?tae_sedis、norank_f_norank_o_norank_c_Sva0485、Hypnocyclicus。水蔥根際和根內(nèi)細菌群落的組成在屬水平的差異顯著，有3個共有屬，差異性達76.92%。

圖2 不同污染梯度根際（a）、根內(nèi)（b）細菌屬水平下的組成Fig.2 Composition of rhizosphere（a）and endophytic（b）bacterial genus at different sampling points

在OTU水平分析3個樣地水蔥根際和根內(nèi)細菌的共有菌和特異菌，韋恩圖分析（圖3）可見，12 478個OTU中，607個OTU共存于根際和根內(nèi)，根際特有的OTU數(shù)量為385，而根內(nèi)特有的OTU達759個。水蔥根際OTU在中間樣點的個數(shù)最多為793個，而根內(nèi)OTU在出口處最多，達904個。

圖3 韋恩圖分析三個樣地根際（RS）、根內(nèi)（ES）OTU的分布Fig.3 Venn diagram analysis of distribution of rhizosphere（RS）and endophytic（ES）OTU at three sampling points

2.4 水蔥根際和根內(nèi)細菌群落差異性分析

在OTU水平對水蔥根際和根內(nèi)細菌群落的差異性進行PCoA分析。結果表明不同取樣點水蔥根際細菌群落結構有極顯著差異（P<0.01）（圖 4（a））。PCoA 分析第一軸和第二軸的解釋率分別為66.13%和13.92%，總解釋率達80.05%。水蔥根際細菌群落呈現(xiàn)離散型分組，表明不同取樣點土壤理化性質(zhì)對水蔥根際細菌群落結構有顯著影響。不同取樣點水蔥根內(nèi)細菌群落結構有一定差異，但差異不顯著（圖 4（b））（P=0.132），第一軸和第二軸的解釋率分別為28.79%和25.71%，總解釋率為54.50%。說明不同取樣點土壤環(huán)境因子對水蔥根內(nèi)細菌群落的影響較小。水蔥根際、根內(nèi)細菌群落的差異極顯著（P<0.01），且根內(nèi)群落更為聚集（圖4（c）），PCoA第一軸和第二軸解釋率分別為27.20%和23.00%，總解釋率達50.20%。說明水蔥根內(nèi)細菌群落組成相似性高，受環(huán)境影響較小，而根際土壤細菌群落受環(huán)境影響較大。

圖4 沿污染梯度根際（a）、根內(nèi)（b）以及根際和根內(nèi)間（c）細菌群落的β多樣性Fig.4 β diversity of rhizosphere（a）and rhizosphere（b）bacterial communities，and between them（c）at different sampling points

2.5 水蔥根際、根內(nèi)細菌群落結構與環(huán)境因子的關系

利用db-RDA方法進一步分析水蔥根際和根內(nèi)細菌群落組成結構與環(huán)境因子的關系。根際細菌群落結構在門水平主要受pH、NO3--N、NH4+-N和TN的影響，其中第一軸和第二軸的解釋率分別為43.85%和8.08%，總解釋率達51.93%（圖5（a））。變形菌和放線菌與NH4+-N、pH、NO3--N有顯著的相關性（P<0.05），說明水蔥根際細菌群落結構受環(huán)境因子的影響較大。水蔥根內(nèi)細菌群落結構在門水平主要受pH和NH4+-N的影響（圖5（b）），第一軸和第二軸的解釋率分別為23.18%和16.81%，總解釋率為39.99%，低于環(huán)境因子對根際細菌的解釋率，其中pH與根內(nèi)放線菌和MBNT15菌的相關性最大。

圖5 不同環(huán)境因子對根際（a）和根內(nèi)（b）細菌的影響Fig.5 Effects of different environmental factors on rhizosphere（a）and endophytic（b）bacterial communities

2.6 水蔥根際、根內(nèi)細菌群落的分子生態(tài)網(wǎng)絡

利用共現(xiàn)性分子生態(tài)網(wǎng)絡（molecular eco?logical network，MEN）分析水蔥根際和根內(nèi)細菌群落結構復雜性和穩(wěn)定性特征（圖6）。網(wǎng)絡的拓撲學屬性參數(shù)如表3所示。根際細菌群落的節(jié)點數(shù)（158個）、邊數(shù)（2 620）和連接度（16.58）都遠大于根內(nèi)細菌群落，說明根際細菌群落的復雜性較高。網(wǎng)絡密度參數(shù)表現(xiàn)出類似的特征，根內(nèi)細菌群落的模塊化程度（0.657）高于根際細菌群落（0.396），說明根內(nèi)細菌群落的生態(tài)位分化更為明顯。根內(nèi)細菌群落節(jié)點間平均路徑距離（5.864）顯著大于根際細菌群落（3.032），說明節(jié)點間物質(zhì)、能量和信息的傳遞距離在根內(nèi)更長，速率更慢。不同污染梯度下水蔥根際、根內(nèi)有不同水平的連接性，根據(jù)BC（betweeness centrality）值可判別網(wǎng)絡圖中的關鍵物種。根據(jù)BC值的大小篩選出根際的關鍵屬有5個分別為unclassified_f__Geobacteraceae、Longivirga、鏈霉菌屬（Strepto?myces）、unclassified_o__Gaiellales、norank_f__Rubritaleaceae（BC>1 000）。根內(nèi)的關鍵屬有7個分別為unclassified_p__Proteobacteria、冷桿菌屬（Cryobacterium）、norank_f_Methyloligellaceae、Subgroup_10、 norank_f__Geobacteraceae、 Paeni?sporosarcina、Confluentibacter（BC>1 800）。

表3 水蔥根際和根內(nèi)細菌群落分子生態(tài)網(wǎng)絡圖的拓撲學屬性Table 3 Topological properties of molecular ecological net‐work of rhizosphere and endophytic bacterial communities from Scalonion

圖6 根際（a）和根內(nèi)（b）細菌群落屬水平分子生態(tài)網(wǎng)絡圖Fig.6 Molecular ecological network diagram of rhizosphere（a）and endophytic（b）bacterial community at genus level

3 討論

3.1 根際和根內(nèi)微生物群落特征

水蔥根際和內(nèi)生細菌群落在門水平上的主要類群相對豐度沿環(huán)境梯度呈現(xiàn)一定的格局。厚壁菌門、變形菌門和放線菌門的分布，與宋延靜等［12］對黃河三角洲濕地蘆葦根際固氮微生物的細菌群落結構的研究結果相似，說明這些細菌門在氮素去除過程中有重要的作用。隨氮污染濃度的下降，變形菌門和放線菌門均呈遞減的趨勢，說明二者的豐度與氮的濃度密切相關。放線菌在污水及有機固體廢物的生物處理中有重要作用［13］。隨著氮濃度降低，厚壁菌門呈現(xiàn)增加的趨勢，可能是厚壁菌在高污染生境中（污水入口）進入休眠狀態(tài)形成芽孢和孢子［14］，出口處污染物濃度降低，其豐度增加。Hardoim（2015）等［15］總結了迄今為止鑒定的原核內(nèi)生細菌，共有21個門，其中4個門占內(nèi)生細菌序列總數(shù)的96%，分別為變形菌（54%），放線菌（20%），厚壁菌（16%），擬桿菌門（6%），這與本研究對濕地水蔥根內(nèi)細菌群落組成的結果相類似。不同宿主物種內(nèi)生細菌群落關鍵組分的相似性分析表明，水蔥根內(nèi)微生物定殖不是一個被動過程，植物有能力選擇某些微生物群落，或者某些微生物更擅長填充根系定植生態(tài)位。與水稻［16］和楊樹［17］的研究類似，從根際土壤到根內(nèi)，酸桿菌的相對豐度降低，而變形菌的相對豐度在根內(nèi)層增加，表明在濕地中水蔥根內(nèi)細菌門變化可能與陸地植物相似，酸桿菌可能缺乏在內(nèi)生環(huán)境中增殖所必需的特性。微小桿菌屬在根內(nèi)外較豐富，其具有廣泛的植物有益特性，促進植物生長，包括磷酸鹽溶解、固氮、細胞分裂素以及植物激素吲哚-3乙酸（IAA）和赤霉素的合成［18］。由于研究樣地為處理低污染水排放的濕地，所以污染物的存在對植物根內(nèi)外相關細菌產(chǎn)生選擇性，導致能夠利用這些污染物作為替代能源的分類群的豐度較大。如水蔥根際假節(jié)桿菌屬與脅迫條件有關，它能夠使用多種基質(zhì)作為碳源和能源，且通常對有毒化合物具有耐受性［19］；鞘氨醇菌屬［20］和類諾卡氏菌屬［21］具有較好的利用石油烴能力，并能適應高濃度的石油烴污染環(huán)境。根內(nèi)的紅球菌屬對有機污染化合物二苯并噻吩（DBT）具有較強的脫硫能力，其最終產(chǎn)物為羥基聯(lián)苯，從而減少對環(huán)境的污染［22］；硫桿菌屬具有除硝態(tài)氮和硫化物利用的雙重特性［23］。不同污染梯度下，根際細菌多樣性和豐度變化比根內(nèi)顯著，根際微生物群落更容易受到土壤環(huán)境的影響，植物內(nèi)生環(huán)境相對穩(wěn)定。Hardoim（2015）等［15］研究認為根際細菌多樣性大于根內(nèi)細菌多樣性，但本研究結果與此不同，可能是取樣時間的不同所致。比如植物衰老期根內(nèi)機會性病原體增多，降低了植物適應性，并在特定條件下宿主植物暴露于生物或非生物脅迫，導致植物、微生物和環(huán)境之間的多營養(yǎng)相互作用關系被破壞，最終表現(xiàn)為內(nèi)生微生物群落多樣性多于根際土壤。例如在被細菌病原體歐文氏胡蘿卜亞種（Erwinia carotovorasubsp.carotovora）感染的植物中，馬鈴薯根莖中細菌內(nèi)生菌的多樣性增加［24］。土壤細菌群落的這些廣泛變化暗示土壤微生物組根據(jù)植物的需要發(fā)生變化，通常根系微生物組可以在植物生長的一定階段表現(xiàn)特定的功能［25］。

PCoA分析表明，水蔥根際和根內(nèi)細菌群落結構出現(xiàn)了明顯的分化，且根際和根內(nèi)細菌出現(xiàn)了不同的指示性OTU。這主要是由于根際細菌定殖主要是由大量碳的沉積（例如根分泌物、根冠粘液等）驅動［26］。但植物相關細菌必須具有高度的競爭力才能成功定居根區(qū)［27］。與根際和根面定殖不同，內(nèi)生能力（即成功定殖宿主植物的能力）可能需要特定的性狀，例如，趨化性相關基因的表達、鞭毛的形成、細胞壁降解酶的產(chǎn)生等［15］，以及根際土傳細菌和宿主植物先天免疫系統(tǒng)之間復雜的相互作用。楊樹［28］、鴨跖草［29］和水稻［16］，根際和根內(nèi)生微生物群之間的這種結構分化也有報道。根內(nèi)特有的OTU260隸屬于弧菌屬［30］，其成員能夠通過釋放抗微生物化合物來抑制真菌植物病原體，有益于植物的健康生長。

根際網(wǎng)絡的復雜性很可能是由于根和周圍土壤的局部環(huán)境的持續(xù)變化所引起，如養(yǎng)分有效性、酸堿度、水分、氧氣含量和CO2水平的變化［31］。與根際相比，根內(nèi)的細菌群落的物種、多樣性和網(wǎng)絡復雜性較低，表明有限數(shù)量的物種被植物組織物理分離，或微生物與宿主植物的相互作用的強度，遠遠大于微生物-微生物間的相互作用［23］。無論在根際還是根內(nèi)，節(jié)點之間94%以上為正相關，表明在水體環(huán)境中根際和根內(nèi)細菌群落物種間的共生、共棲關系更為緊密。在特定環(huán)境因素下，具有相似適應能力的細菌群落通?？晒泊媲揖哂邢嗨频沫h(huán)境偏好，享有共同或者相似的生態(tài)位。無論在根際還是根內(nèi)，變形菌具有最多的連接線，表明它們可能是網(wǎng)絡相互作用關系的樞紐。這些類群是微生物組結構和功能的驅動因素，可能對植物健康和生態(tài)系統(tǒng)功能至關重要。BC值越大代表微生物在群落結構和功能中發(fā)揮的作用越重要。鏈霉菌屬具有增強植物抗逆性，在協(xié)助植物固氮和促進植物吸收營養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用［32］。Paenisporosarcina是具有多種代謝功能的細菌，有多種活性，如營養(yǎng)循環(huán)、有機化合物降解等［33］。

3.2 土壤理化因子對根際、根內(nèi)微生物的影響

土壤因子對根系微生物群落的形成起著重要作用，根際微生物棲息的微生境中的土壤因子，可以局部影響微生物的生存狀態(tài)［34］。pH值、C、N、溫度等非生物因素會影響微生物群落的分布，因此土壤性質(zhì)會直接影響根際細菌群落，或通過影響植物根系的生理學特征而間接影響根際微生物群落［35］。大多數(shù)研究認為，土壤pH值是決定不同土壤細菌多樣性和門組成的主要因素。本研究中門水平的根際、根內(nèi)細菌群落都受到pH的顯著影響。Li等［29］對根部細菌群落結構的多因素分析結果顯示，pH值對根內(nèi)細菌影響較小，可能是植物體內(nèi)的酸堿度相對穩(wěn)定。Lafay 和 Burdon［36］卻認為，雖然影響較小，但土壤酸堿度對細菌群落的影響可以延伸到植物內(nèi)部。本研究根際土壤細菌群落結構與土壤總氮也有顯著相關性。凃月等［37］認為，TC、TN對濕地植物根際細菌群落結構發(fā)揮更為重要的作用，與本研究結果類似。水蔥根際細菌放線菌門與NO3--N顯著相關，其對NO3--N的去除發(fā)揮著重要的作用［38］；變形菌門與NO3--N和NO4+-N成正相關，是生態(tài)系統(tǒng)的重要的微生物類群，與硝酸鹽和亞硝酸鹽的氨化有關系［39］?？傊?，本研究中環(huán)境因子對細菌群落格局和多樣性的總解釋率達51.93%，說明了微生物群落與環(huán)境之間的緊密聯(lián)系。

4 結論

在污染濕地中，水蔥根際、根內(nèi)細菌在門和屬水平上各自具有不同的優(yōu)勢類群，門水平上物種組成具有一定的相似性，但屬水平物種組成差異較大。環(huán)境因子對根際細菌多樣性的影響較大，而對根內(nèi)細菌多樣性影響較小。pH、NO3-、NH4+、TN對根際細菌群落結構的形成起主要作用，根內(nèi)細菌群落結構受pH和NH4+的影響。根際和根內(nèi)細菌群落結構的復雜性具有顯著差異，根際細菌群落的復雜性較高，根內(nèi)細菌群落的物種、多樣性和網(wǎng)絡復雜性較低，根內(nèi)細菌群落的生態(tài)位分化更為明顯。