本研究探讨不同热点的持久性和空间分布聚集居住的温带森林生态系统。坚持在当地条件下测量从2001年到2010年,2011年和2012年相比之下的16 s rRNA基因克隆库。古细菌组合在每一个时间点被发现明显不同(AMOVA,
P
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0.01),这种差异的性质依赖于分类等级。例如,世界性的属g_
Ca。Nitrososphaera (I.1b)被发现在所有时间点,但在这个分类单元的丰富s_SCA1145, s_SCA1170和s_
Ca。随着时间的推移n gargensis波动。此外,空间异质性(分布)在这些时间点测量使用1 d TRFLP-SSCP指纹屏幕覆盖多个空间尺度上土壤样品。这包括土壤收集的小卷3立方厘米大的刻度,50米的表面积2相隔1.3公里的阴谋,一个单独的位置23公里。古生菌在这些样本的空间分布变化随着时间的推移,虽然g_
Ca。Nitrososphaera (I.1b)在更大的尺度上,占主导地位的补丁被发现在较小的尺度上,由其他类群。本研究测量的程度随时间变化对古细菌分类单元组成和分布在温带森林土壤混合。
以前的工作现场H(图
1(一)SSCP)用于样本空间异质性三个复制块在农业领域(350米2)露出一个不均匀,片状分布phylotypes [
18]。phylotype分布在石头的口袋里,发现了一个类似的不均匀分布。一些土壤样本块L I, J包含独特phylotypes缺席或低丰度在其他样本。
3.2。持久性的热点组合在石头的口袋里收集的网站
研究古细菌组合如何随着时间的推移在序列水平不同,我们建造2001年16 s rRNA基因克隆库,2010,2011,2012。确保所有独特phylotypes代表在每个克隆库,每年5个土壤样本汇集一起,包含所有的独特的SSCP phylotypes发现在每个时间点。这些代表DNA样本包括至少一个土壤样本的每个三块石头的口袋里。通过选择对土壤样品只包含复制phylotypes,由此产生的克隆库偏见最大化之间的物种随时间波动检测广泛的分布和有限的。
稀疏曲线16 s rRNA基因克隆库从石头的口袋里。的
y设在是许多不同的辣子鸡,
x设在是采样辣子鸡。
系统发育树显示16 s rRNA序列的关系随着时间的推移从石头中恢复过来的口袋里。多次克隆恢复100%序列的身份与他们确认的次数表示列在括号中。辣子鸡在不同的遗传相似性,重叠的酒吧和标记根据绿色煤电分类法在适当的地方。门是在适当的分支点标记;因为WI21不是在一个与任何已知的Euryarchaeota OTU 80%,相应的分支点标记。为了清晰起见,只有引导显示值> 90%,和一些节点值< 30%是崩溃了。酒吧代表规模0.5每核苷酸变化。第二个版本的这棵树与克隆库由补充图1中所示。
不同类群的相对多度斯通的口袋1 d TRFLP-SSCP衡量。石头的口袋里的土壤样本块L,我和J分组根据情节和年。土壤样本在每个情节都下令根据g_的相对丰度
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
)。颜色代表不同的类群:最黑暗的颜色,红色,表明非保密古生菌,midtone颜色,蓝色,表明o_NRP-J
(
我
。
1
c
)最轻的颜色,绿色,表明g_
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
)。
不同类群的相对多度辛普森1 d TRFLP衡量。土壤样本辛普森情节K命令根据g_的相对丰度
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
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b
)。颜色代表不同的类群:最黑暗的颜色,红色,表明非保密古生菌,midtone颜色,蓝色,表明o_NRP-J
(
我
。
1
c
)最轻的颜色,绿色,表明g_
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
)。
总之,不同分类的持久性在石头的口袋里发现随着时间推移而改变。在广泛的分类排名,Thaumarchaeota集团I.1b在所有时间点而o_NRP-J占主导地位
(
我
。
1
c
)从次要成分的组合和UA波动低于检出限后一年的时间跨度。根据这些结果,我们下一个使用多尺度采样在更大空间范围内(i)定义的利基空间可以由I.1b I.1c或UA和(2)确定随着时间的推移,这些殖民地的栖息地的稳定性。
3.3。空间分布的热点组合
在石头的口袋里,额外的土壤样本异形使用1 d TRFLP-SSCP指纹调查三个分类单元的空间分布随着时间的推移,即g_
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
),o_NRP-J
(
我
。
1
c
)和UA。结果1 d TRFLP-SSCP重复被转换为相对丰度图组合,绘制在图
5。每个酒吧都代表一个热点组合从一个小土样,卷土~ 3立方厘米(公分3)。这些样品组织越来越大的空间尺度上,首先是复制相同的情节,贴上L I, J复制。在下次空间规模,情节L和我相邻,情节J是遥远的情节在石头的口袋位置。样本土壤位于一个更大的距离和不同的地方,情节K在辛普森收集网站添加到这个分析(图
1 (b))。辛普森也归类为温带森林生态系统和位于相同的无定向的威斯康辛州中部但包含一个沙质土壤,是一个单独的一部分沿威斯康辛州河流域。收集样本的热点在多尺度组合允许将比较在更大空间范围比线性抽样策略。
发现空间分布变化和持续的时间跨度一年和一个十年的根据空间规模和分类单元。在水平位置,所有三个类群出席了斯通的口袋和辛普森收集站点,I.1b始终占主导地位的历史时刻,I.1c紧随其后。在较小的空间尺度的情节,I.1b主导除了一个情节,I.1c主导策划2010年J。只有UA被发现在情节规模低于检测极限。最大的变化发生在最小的空间尺度采样。在这些个人土壤样本,所有三个类群,I.1b, I.1c, UA,能够控制在100%,91%,和63%的相对丰度,分别为(表
2)。此外,它是可能的在这个空间为每个分类群规模低于检出限,甚至经常主导I.1b没有一些样品,两个2010年J复制。这些结果表明,分布在异构环境中如温带混交林土壤发生在cm的规模,和小尺度需要采样找到栖息地由o_NRP-J完全主导
(
我
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1
c
)或完全由UA。额外的研究微尺度水平是必要的来定义这些补丁将如何形成并成为居住着古生菌。
4所示。结论
本研究测量的程度改变古细菌分类单元组成和分布在温带森林土壤混合。比较2001年发现序列分类单元的水平,2010年,2011年和2012年,存在古细菌组合(AMOVA明显不同
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0.01)。在狭窄的分类排名能被探测到的16 s rRNA序列跨越1300元,持久性是罕见的。比较越来越广泛的分类排名显示,古生菌在物种水平也随着时间的推移,波动但Thaumarchaeota属g_
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
)在所有克隆库占主导地位。空间分布特点是在相同的时间点使用1 d TRFLP-SSCP g_指纹
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
),o_NRP-J
(
我
。
1
c
)和非保密古生菌(UA)。这些类群形成动态的补丁,波动不均匀在多个尺度上的时间和距离。属g_
Ca。Nitrososphaera
(
我
。
1
b
)最多是占主导地位的尺度和时间点,但是补丁被发现在温带森林生态系统是由混合o_NRP-J吗
(
我
。
1
c
)和UA。这项研究表明,(我)古细菌组合结构随时间的变化和空间和(2)补丁动力学的立方厘米影响古土壤生态学在温带森林生态系统混合。