利用高通量測序技術(shù)分析魚菜共生池塘的真菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)*

孟 瑋, 高 攀, 翟旭亮, 胡建勇**, 楊天燕, 李曉東, 時春明

(1. 浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點實驗室，浙江 舟山316021;2. 新疆維吾爾自治區(qū)水產(chǎn)科學(xué)研究所，新疆 烏魯木齊 830000;3. 重慶市水產(chǎn)技術(shù)推廣總站，重慶 400020; 4. 烏魯木齊市百匯魚生漁業(yè)科技有限公司，新疆 烏魯木齊830026;5. 浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江 舟山316022)

魚菜共生是將無土栽培技術(shù)和水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)有機結(jié)合起來，同時生產(chǎn)動物和植物產(chǎn)品的一種生態(tài)系統(tǒng)[1]。在魚菜共生系統(tǒng)中，水生動物排泄廢物，水中的微生物將這些廢物轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物質(zhì)，植物可以利用這些廢物和營養(yǎng)物質(zhì)，并將其清除從而改善水質(zhì)，從而形成互惠互利的良性循環(huán)[2]。池塘生態(tài)系統(tǒng)中除動植物外，還存在大量的細菌和真菌等微生物。真菌種類繁多，在自然界分布廣泛，其中淡水真菌的種類超過600種，淡水真菌由其陸地祖先進化而來，逐漸演化出一套適應(yīng)水生環(huán)境擴散繁殖的機制。真菌是魚菜共生系統(tǒng)中一類非常重要的微生物，它們一方面參與有機質(zhì)分解，為水生植物和魚類提供營養(yǎng)物質(zhì)[3]，另一方面許多病原真菌還會影響動植物生長和繁殖[4-5]。因此，水生真菌在維持魚菜共生系統(tǒng)平衡、促進物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中發(fā)揮著十分重要的作用。

然而真菌數(shù)量龐大、形態(tài)多樣且群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其生長及生理生化特征也會因環(huán)境不同而發(fā)生變化[6-7]。僅依靠形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和生態(tài)學(xué)特征為依據(jù)進行真菌的分類，難以滿足準確鑒定的要求。近年來，隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展，以核酸和蛋白質(zhì)等分子生物學(xué)性狀來判別和區(qū)分不同分類階元和進化類群真菌的研究，逐漸彌補了傳統(tǒng)分類的不足。特別是以Illumina Hiseq高通量測序平臺為代表的新一代測序技術(shù)的產(chǎn)生，其通量大、時間短、精確度高和信息量豐富等優(yōu)點，成為了鑒別研究真菌群落結(jié)構(gòu)組成的新方向和熱點領(lǐng)域[8-9]。核糖體基因內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(Internal transcribed spacer，ITS)所包含的2個區(qū)間序列ITS1和ITS2是目前廣泛用于真菌分類研究的分子標記，二者分別位于真核生物核糖體rDNA序列的18S rDNA和5.8S rDNA以及5.8S rDNA和28S rDNA之間。它們作為非編碼區(qū)序列具有較高的保守性，承受的選擇壓力較小、相對變化較大，且易于被通用引物擴增，能夠為分類鑒定和系統(tǒng)學(xué)分析提供詳盡的遺傳學(xué)信息[10]。

本研究基于Illumina Hiseq 2500高通量測序平臺，利用雙末端測序的方法，構(gòu)建小片段文庫對新疆水生野生動物救護中心和烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地魚菜共生池塘水樣及水培蔬菜根系ITS序列進行雙末端測序，通過對真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的對比研究，探究養(yǎng)殖池塘水域真菌微生物的時空組成變化及對環(huán)境因子的響應(yīng)機制，以期為調(diào)控改善水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)，構(gòu)建健康綠色養(yǎng)殖系統(tǒng)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況及樣本采集

試驗樣品于2017年9月采自位于新疆昌吉回族自治州五家渠市濱湖鄉(xiāng)的新疆水生野生動物救護中心(87°34′E，44°15′N)和新疆烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地(87°59′E，44°08′N)，并在兩處各選取1口普通池塘水樣作空白對照，樣品信息及縮寫見表1。試驗池塘和對照池塘面積均為4 333 m2、平均水深1.80 m，安裝型號和功率相同的投餌機和增氧機，設(shè)有獨立的進排水系統(tǒng)，且水質(zhì)符合GB11607漁業(yè)水質(zhì)標準。當年5月中旬投放規(guī)格80～100克/尾的大規(guī)格羅非魚魚種，放養(yǎng)量為1.5尾/m2。魚菜共生池塘水面架設(shè)直徑為75 mm的PVC排水管制作的浮床(360 cm×120 cm)，浮床由上下兩層聚乙烯網(wǎng)片包裹，其中上層為疏網(wǎng)，網(wǎng)眼直徑3 cm；下層為密網(wǎng)，網(wǎng)眼直徑0.8 cm，網(wǎng)片垂直間距約3 cm。水培空心菜為當年菜地育成，剪取長度15 cm莖稈于6月中旬移植至浮床，扦插株距10 cm，根部露出下層網(wǎng)片約4 cm。每處浮床面積均為415 m2，約占池塘養(yǎng)殖面積的10.4%。

在4口池塘中隨機選取8個取樣點，距離水面約15 cm深處采集10 mL等體積水樣，混勻后裝入滅菌離心管?？招牟烁祽腋∮赑BS緩沖液(0.15 mol/L NaCl，0.1 mol/L Na2EDTA，pH=8.0)中，充分搖勻后使用孔徑0.22 μm(Millipore)無菌濾膜過濾，將濾膜剪碎置于滅菌冷凍管中。上述所有樣品均置于-80 ℃保存。

1.2 基因組DNA提取、PCR擴增和產(chǎn)物回收

使用CTAB法[11]分別提取以下6組樣品基因組DNA：新疆水生野生動物救護中心魚菜共生池塘水樣(JH.KX)、烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地魚菜共生池塘水樣(MD.KX)、新疆水生野生動物救護中心對照池塘水樣(JH.C)、烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地對照池塘水樣(MD.C)、新疆水生野生動物救護中心魚菜共生池塘空心菜根系水樣(JH.R)、烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地魚菜共生池塘空心菜根系水樣(MD.R)，每組樣品設(shè)置3個生物學(xué)重復(fù)。經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA 提取質(zhì)量，并使用NanoDrop?ND-1000紫外分光光度計檢測DNA濃度后，取適量的DNA樣品于離心管中，使用無菌水稀釋至1 ng/μL備用。根據(jù)測序區(qū)域的選擇，使用帶Barcode的特異引物，選擇美國New England Biolabs公司生產(chǎn)的Phusion High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer和高效高保真酶進行ITS1的宏基因組PCR擴增。上下游通用引物序列分別為：ITS5-1737F(5‘-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3’)和ITS2-2043R(5‘-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3’)。50 μL PCR反應(yīng)體系包括5×Phusion Master Mix 10 μL，10 μmol/L的上下游引物各2.5 μL，10 mmol/L的dNTPs 1 μL，Phusion DNA 聚合酶0.5 μL，基因組DNA 10 μL，加無核酸酶純水至終體積50 μL。PCR反應(yīng)程序為：98 ℃預(yù)變性1 min；98 ℃變性10 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸45 s，共30個循環(huán)；最后72 ℃延伸8 min，4 ℃保存。PCR產(chǎn)物經(jīng)2%濃度的瓊脂糖凝膠電泳檢測，使用膠回收試劑盒(QIAquick PCR Purification Kit 250T)對PCR目的條帶進行純化回收。

1.3 文庫構(gòu)建和高通量測序

使用TruSeq?DNA PCR-Free Sample Preparation Kit建庫試劑盒進行文庫構(gòu)建，構(gòu)建好的文庫分別采用Qubit和Q-PCR定量，合格后送至陜西博瑞德生物科技有限公司，根據(jù)所擴增的ITS1區(qū)域特點進行高通量測序。

1.4 生物信息學(xué)分析

截去Barcode和引物序列后，使用FLASH軟件[12]對測序得到的原始Tags數(shù)據(jù)(Raw tags)進行拼接[13]，使用Qiime 1.7.0軟件[14]對Raw tags進行截斷，并將得到的數(shù)據(jù)集進一步過濾。通過UCHIME軟件[15]與Unite數(shù)據(jù)庫(https://unite.ut.ee/)進行比對檢測，最終去除其中的嵌合體及其短序列[16]，得到有效Tags(Effective tags)數(shù)據(jù)。

使用Uparse 7.0.1軟件[17]在97%的一致性水平下，將Effective tags進行聚類成為分類操作單元(Operational taxonomic units, OTUs)，并盡可能多的對其代表序列進行物種注釋。使用Qiime軟件中的Blast方法[18]與Unite數(shù)據(jù)庫進行物種注釋分析[19]，并分別統(tǒng)計各樣本在不同分類水平的群落組成。使用MUSCLE 3.8.31軟件[20]進行快速多序列比對，基于全部OTUs代表序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。

使用Qiime軟件計算Alpha多樣性指數(shù)(Observed species、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE 指數(shù)、Goods coverage等)，使用R 2.15.3軟件繪制稀釋曲線并進行多樣性指數(shù)組間差異分析。運用Qiime軟件計算Unifrac距離、構(gòu)建非加權(quán)配對算術(shù)平均(Unweighted pair group method using arithmetic average, UPGMA)聚類樹。分別使用R軟件中的WGCNA、Stats和ggplot2軟件包繪制主坐標分析圖(Principal coordinates analysis, PCoA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 真菌群落OTU注釋及結(jié)構(gòu)組成

本研究基于Illumina HiSeq 2500高通量測序平臺，對魚菜共生池塘和普通池塘水體和水培蔬菜根系真菌進行測定和分析，共鑒定出真菌6門、25綱、72目、145科、139屬和167種。獲得長度在17～430 bp之間的Raw reads 544 095條，過濾得到平均長度為256 bp的有效序列78 348條，6份樣品的有效序列數(shù)量分別為73 462條(JH.R)、78 901條(JH.KX)、64 664條(JH.C)、89 221條(MD.KX)、94 176條(MD.R)和69 664條(MD.C)。用于構(gòu)建OTU分類信息單元且獲得注釋信息的平均Tags數(shù)為75 840條，有效數(shù)據(jù)量達到96.80%。在相似度大于97%的水平上檢測到OTU平均數(shù)為541(見表2)。上述數(shù)據(jù)可以看出，該方法適用于兩種不同養(yǎng)殖模式池塘水樣及水培植物根系真菌種群組成及變異分析。

基于OTU的花瓣圖可用于表示多個樣品的OTU共有和獨有物種情況，在對所有樣品進行均一化處理之后繪制的花瓣圖可以看出(見圖1)，MD.R樣品中特有OUT數(shù)量最高(282)，其次為JH.R(261)，JH.C特有OUT數(shù)量最低，僅有57個。此外，從兩兩樣品真菌群落組成的相似程度來看，6個樣本共有的OUT數(shù)量不高，僅為20個。

表2 樣品的OTUs聚類注釋和Alpha多樣度指數(shù)統(tǒng)計表Table 2 OTUs clustering, annotation and Alpha diversity indices of different samples

2.2 物種的相對豐度

根據(jù)物種注釋結(jié)果，選取每個樣品在門的水平上最大豐度排名前6的物種，生成物種相對豐度柱形累加圖(見圖2)，分別為新麗鞭毛菌門(Neocallimastigomycota)、球囊菌門(Glomeromycota)、壺菌門(Chytridiomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、接合菌門(Zygomycota)和子囊菌門(Ascomycota)。從真菌分布相對豐度變化的整體趨勢來看，新疆水生野生動物救護中心3個樣品(JH.R、JH.KX和JH.C)中檢測到的優(yōu)勢菌均為子囊菌門(Ascomycota)；而烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地僅對照池塘水樣(MD.C)優(yōu)勢菌均為子囊菌門(Ascomycota)，其他2個樣品(MD.R和MD.KX)占優(yōu)勢地位的真菌群落分別為擔子菌門(Basidiomycota)和接合菌門(Zygomycota)。此外，兩處試驗地點魚菜共生池塘水樣(JH.KX和MD.KX)中子囊菌門(Ascomycota)相對豐度均低于對應(yīng)的對照組水樣(JH.C和MD.C)，而接合菌門(Zygomycota)和壺菌門(Chytridiomycota)相對豐度則高于對照組。從空心菜根系真菌微生物群落組成來看，新疆水生野生動物救護中心樣品(JH.R)相對含量最多的子囊菌門(Ascomycota)豐度高達88.58%，明顯高于其他樣品；而烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地樣品(MD.R)中，子囊菌門(Ascomycota)和擔子菌門(Basidiomycota)相對豐度大致相當，分別為40.16%和44.83%。

圖1 樣品OTU分布的花瓣圖Fig.1 Flower plot of OTU distribution in different samples

(Others代表圖中所示之外的其他所有門的相對豐度之和。Others represent the sum of relative abundances of all other phylums except those in the figure. )

對每個樣品或每個分組的物種分類結(jié)果，篩選特別關(guān)注的物種(默認選擇最大相對豐度前20的種)進行物種分類統(tǒng)計[21]。分組的物種分類樹如圖3所示，圖3中扇形的大小表示分組在該分類上相對豐度的比例大小，下方數(shù)字為相對豐度百分率，前者表示占所有分類物種的百分率，后者表示占所選取物種的百分率。從圖3中可以看出，樣品中相對豐度較高的4個門分別為子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、壺菌門(Chytridiomycota)和結(jié)合菌門(Zygomycota)。其中MD.R所涉及的真菌門類較多，特別是在擔子菌門(Basidiomycota)和接合菌門(Zygomycota)中相對豐度比較較高。隸屬于子囊菌門(Ascomycota)、錘舌菌綱(Leotiomycetes)、白粉菌目(Erysiphales)的白粉菌科(Erysiphaceae)菌群是根系樣品(MD.R和JH.R)特有的。從目的角度來看，僅銀耳目(Tremellales)和煤炱目(Capnodiales)為MD.C的獨有菌群。

2.3 物種多樣度分析

群落物種多樣性的Alpha多樣性又被稱為生境內(nèi)的多樣性，主要關(guān)注局域均勻生境下的物種數(shù)目，可用于分析樣品內(nèi)的微生物群落多樣性，以反映樣品內(nèi)微生物群落的豐富度和多樣性。其中Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)主要用于描述群落豐富度，而Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)則多用于評估群落多樣性[22]。使用Qiime軟件對各樣本進行均一化處理(臨界值Cutoff=61 392)，并對97%一致性閾值時的Alpha多樣度指數(shù)進行統(tǒng)計(見表2)。Goods coverage 代表樣本文庫的覆蓋率，可表明高通量測序結(jié)果能否反映樣本中微生物的真實情況，其值越大表明樣本中序列被測出的概率越高[23]。從表2中可得知，6個樣品的測序覆蓋度均在0.998以上，表明樣本中真菌覆蓋率高、已基本覆蓋到所有物種，且測序深度滿足樣品中真菌多樣性分析的需要，可用于下一步數(shù)據(jù)分析。烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地魚菜共生池塘空心菜根系(MD.R)真菌的香農(nóng)多樣性指數(shù)、辛普森多樣性指數(shù)、Chao1多樣性指數(shù)和ACE多樣性指數(shù)均最高，而來自同一采樣點對照池塘(MD.C)中真菌多樣性組成均最低。此外，Observed species代表樣品中OTUs的直觀數(shù)量統(tǒng)計情況，MD.R數(shù)值最高，也表明該樣品物種豐富度最高。

2.4樣品間差異比較分析

Beta多樣性也被稱為生境間的多樣性，代表了根據(jù)環(huán)境梯度不同，生境群落之間物種組成的相異性或物種依據(jù)環(huán)境梯度的更替速率。作為生物多樣性的重要組成部分，Beta多樣性是對不同樣品的微生物群落構(gòu)成差異的比較分析，主要關(guān)注時空環(huán)境格局相關(guān)的物種組成變化[24-25]。Unifrac距離是利用微生物序列間的進化信息計算而來，能夠用于衡量兩個樣品間的相異度，值越小表示這樣品在物種多樣性方面存在的差異越小[26]。根據(jù)OTUs信息計算得出的Weighted unifrac距離，不同樣品真菌間變化范圍為1.493～1.970，其中相異系數(shù)最大值出現(xiàn)在MD.KX和JH.R之間，表明二者真菌組成差異最大。

圖3 各分組中特定物種分類樹Fig.3 Specific taxonomy tree in each group

基于Weighted unifrac距離進行多變量統(tǒng)計學(xué)PCoA分析，選取貢獻率最大的主坐標組合進行作圖(見圖4)，群落結(jié)構(gòu)相似度最高的樣品(JH.C和MD.C)聚集在一起，表明二者真菌群落結(jié)構(gòu)高度相似，而MD.KX在散點圖上與其他樣品均遠遠分開，其菌落組成與其他樣品存在較大差異。

以Weighted Unifrac距離矩陣做UPGMA聚類分析，并將聚類結(jié)果與各樣品在門水平上的物種相對豐度進行整合，構(gòu)建聚類關(guān)系樹如圖5所示，空心菜根系(JH.R和MD.R)、空白對照池塘水樣(JH.C和MD.C)真菌群落結(jié)構(gòu)組成相似，兩兩彼此間首先聚類，而MD.KX與其他樣品間距離最遠、相似度最低，與PCoA分析結(jié)果相似。

3 討論

植物共生菌是與宿主長期共同生活的一類特殊微生物，這些微生物與寄主協(xié)同進化，在植物生長發(fā)育、抗逆性方面起著重要作用。共生真菌通常與宿主是互惠的，植物的光合產(chǎn)物可以為真菌提供碳源，真菌可以為植物提供營養(yǎng)，幫助植物吸收礦物質(zhì)，提高宿主吸收營養(yǎng)的能力，產(chǎn)生有生物活性的化合物如抗生素、生物堿等可以提高植物抗性，在植物的適應(yīng)環(huán)境中起到重要作用[27]。植物根系共生菌被發(fā)現(xiàn)存在于95%的植物種類上[28-29]。共生真菌的種類豐富，先后從陸生和水生棲息地被分離出來的植物共生菌包括子囊菌(Ascomycetes)[30]、擔子菌(Basidiomycete)、半知菌(Adelomycete)和一些卵菌(Oomycetes)[31-32]。有關(guān)水生植物共生菌的研究已有報道，如Fisher等觀察到河岸植物的根部由于缺少基質(zhì)而導(dǎo)致水生真菌富集[33]。在魚菜共生環(huán)境下，水生真菌與水生蔬菜相互作用，能夠促進蔬菜更好生長。本研究中，從各樣品的OTUs聚類和注釋情況來看，烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地(MD)池塘中真菌數(shù)量要高于相應(yīng)新疆水生野生動物救護中心(JH)池塘。較多種類和數(shù)量的真菌一方面作為植物的共生菌，另一方面作為水體中的分解者，產(chǎn)生的多種代謝產(chǎn)物促進了植物的生長，這也從一方面解釋了蔬菜種植效果烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地(MD)要優(yōu)于新疆水生野生動物救護中心(JH)的原因。

圖4 基于Weighted unifrac距離的PCoA分析Fig. 4 Principal coordinates analysis(PCoA)based on weighted unifrac distances

圖5 基于Weighted unifrac距離構(gòu)建的UPGMA聚類樹Fig.5 UPGMA phylogenetic tree constructed based on Weighted unifrac distances

從樣品分布花瓣圖可以看出，兩處池塘真菌顯示出同一趨勢，即蔬菜根系中真菌數(shù)量最多、其次為魚菜共生池塘水樣、最少的為普通池塘空白對照水樣。植物根系共生真菌能夠形成龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擴大宿主植物根系吸收范圍、提高植物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率[34]。根系共生真菌還對植物吸收磷等養(yǎng)分具有重要促進作用[35]，本試驗中，魚菜共生池塘平均總氮(1.67 mg/L)、總磷(0.26 mg/L)、硝酸鹽氮(0.004 mg/L)、氨氮(0.519 mg/L)含量均低于對照池塘(1.74、1.08、0.06和0.539 mg/L)，其中總磷和硝酸鹽氮下降最明顯。烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地(MD)魚菜共生池塘真菌數(shù)量高于疆水生野生動物救護中心(JH)，從空心菜的生長情況來看，整個養(yǎng)殖期間前者共收獲空心菜6 250 kg，而后者因空心菜長勢不佳，未形成采摘規(guī)模。植物長勢呈現(xiàn)出與真菌數(shù)量一致的現(xiàn)象，也表明植物的生長反過來能促進真菌的繁殖，植物與真菌是一種互利互惠的共生關(guān)系。UPGMA聚類樹顯示兩處根系的真菌聚在一起，表明根系特殊的環(huán)境催生了某些特有菌類，這些菌類適應(yīng)了與根系的共生環(huán)境，從而形成了根系共有菌群。

兩地點根系中共有的真菌為子囊菌門(Ascomycota)中的錘舌菌綱(Leotiomycetes)和石黃衣屬(Xanthoria)。有報道稱錘舌菌綱為濕地土壤的主要類群[36]，該類群菌類能夠適應(yīng)水生生活環(huán)境。在一些植物根系土壤、植物組織共生菌也發(fā)現(xiàn)錘舌菌綱的存在[37-38]，表明這些真菌與植物生長有著密切的關(guān)系。而石黃衣是一種是以真菌為主導(dǎo)的，真菌與藻類共生的地衣類群，其中的一些種類能夠適應(yīng)寒冷氣候條件，如高寒山地常見的麗石黃衣(Xanthoriaelegans)。石黃衣富含多種次生代謝產(chǎn)物[39]，通過對根系作用能夠調(diào)節(jié)植物的生長。除共有真菌外，烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地(MD)空心菜根系中獨有的真菌種類較多，包括傘菌綱(Agaricomycetes)、接合菌門(Zygomycota)和酵母菌綱(Saccharomycetes)。酵母菌是人們所熟悉的、也是也較早應(yīng)用于人類生活實踐的一類真菌。酵母菌細胞含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素，能夠作為飼養(yǎng)動物的替代性飼料，不僅有利于提高魚類成活率、促進生長，還能夠促進魚類免疫器官的發(fā)育、增強魚類對弧菌病毒的免疫能力。4個月的養(yǎng)殖周期內(nèi)，該養(yǎng)殖基地魚菜共生池塘羅非魚成活率高達98.8%，畝產(chǎn)734 kg，平均體重744 g，高于對照池塘(成活率96.5%，畝產(chǎn)726 kg，平均體重735 g)。此外，酵母菌能夠在厭氧和需氧的條件下生存，通過將水體中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身繁殖的養(yǎng)分，極大的降低了水體中有害物質(zhì)的含量，有效防止了水體富營養(yǎng)化，優(yōu)化和改善了養(yǎng)殖水體質(zhì)量[40]。魚菜共生池塘中真菌、植物、動物形成了一系列復(fù)雜的互利共生關(guān)系網(wǎng)，通過優(yōu)化配置魚類和蔬菜種類、數(shù)量、密度，能夠形成一套高效、環(huán)保的水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。

4 結(jié)語

本研究基于Illumina HiSeq 2500高通量測序平臺，對魚菜共生這種新型農(nóng)業(yè)生態(tài)復(fù)合種養(yǎng)體系中養(yǎng)殖水體和水培蔬菜根系的真菌宏基因組ITS基因序列進行了測定，并探討了其真菌群落多樣性及分布格局。研究結(jié)果顯示，不同地點、不同樣品類型間真菌群落組成和豐度均具有一定差異，新疆水生野生動物救護中心和烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地魚菜共生池塘空心菜根系的真菌群落多樣性最高且群落結(jié)構(gòu)高度相似。烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)水源地養(yǎng)殖基地的魚菜共生池塘的蔬菜長勢明顯好于新疆水生野生動物救護中心，并且蔬菜長勢與真菌數(shù)量呈正相關(guān)，推測植物根系與根系共生菌協(xié)同作用促進了植物生長。另一方面，魚菜共生池塘的真菌種類和數(shù)量均多于普通池塘，這表明植物的生長可能有利于真菌繁殖。