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土壤剖面中的根瘤菌分布和多样性研究对于各种工程扰动土壤和去表皮土壤的肥力恢复具有很重要的意义,但目前这方面的研究仍未涉及到,本文通过刺槐捕捉试验首次对杨陵农耕土壤垂直剖面0-300cm中(0-5、5-10、10-20、20-40、40-60、60-80、80-100、100-120、120-150、150-200、200-250、250-300 cm)12个层次的根瘤菌分布、遗传多样性和系统发育进行了研究。种植刺槐90天后,结果显示刺槐根瘤数量并未随着土壤剖面呈现一定规律的,表明根瘤的分布与土壤剖面营养元素无直接关系。其次,不同剖面土壤肥力因子变化趋势为:全氮含量在0-120cm呈下降,120-150cm不变,150-300cm升高;水解氮在0-20cm升高,20-40cm下降,60-300cm升高;速效钾在0-20cm深度下降,20-300cm升高;速效磷含量总体呈下降趋势;有机质含量总体呈上升趋势;pH由8.5-9下降至8-8.5,总体呈微小下降趋势。从土壤剖面12个层次中,共捕获得到50株根瘤菌,16S rDNA序列分析结果表明,这些菌株归属于4个属,包括Mesorhizobium、Sinorhizobium/Ensifer、Rhizobium、Bosea。其中,在0-5cm表皮土壤中,主要为Mesorhizobium和Rhizobium,其中Rhizobium占65%,Mesorhizobium占35%;5-10cm主要为Mesorhizobium72%,Rhizobium18%,Bosea10%;10-20cm主要为Mesorhizobium50%和Rhizobium50%;20-40cm、60-80cm和80-100cm主要为Mesorhizobium。40-60cm主要为Mesorhizobium 35%和Rhizobium65%;100-120cm主要为Sinorhizobium/Ensifer和Rhizobium,分别占60%和40%。120-150cm没有分离出根瘤菌。150-200cm主要为Mesorhizobium、Ensifer和Rhizobium,分布比例相同;200-250cm主要为Ensifer;250-300cm主要为Mesorhizobium和Rhizobium,分别占67%和33%。另外,菌株2-7-1与根瘤菌目、慢生根瘤菌科的Bosea vestrisii首次聚在一起,以前从未在植物根瘤中发现这个菌。结瘤基因nodA序列分析结果表明,剖面土壤的根瘤菌的nodA基因存在一定的多样性,与Mesorhizobium、Rhizobium、Sinorhizobium模式菌株形成3个类群,绝大多数与Mesorhizobium聚为一群。其中,菌株12-3的nodA基因与Mesorhizobium在同一大分支上,然而在16S rDNA系统发育树上,该菌归属于Sinorhizobium/Ensifer,菌株10-1-1、10-1-2的nodA基因与Sinorhizobium聚在了一起,然而在16S rDNA系统发育树上,该菌归属于Rhizobium。这一现象表明这几株菌可能在进化过程中,其共生基因可能在不同种属之间发生了基因水平转移现象。