Published November 9, 2020 | Version v1
Publication Open

Bacterial Communities Are More Sensitive to Water Addition Than Fungal Communities Due to Higher Soil K and Na in a Degraded Karst Ecosystem of Southwestern China

Creators

  • 1. Shanghai Jiao Tong University
  • 2. State Forestry and Grassland Administration
  • 3. University of Azad Jammu and Kashmir

Description

Precipitation is predicted to become more intense in Southern China in the context of climate change, however, the responses of microbial communities to variations in soil moisture have not been well documented for karst areas. The climate is typically in a subtropical monsoon category with two different seasons: a dry season (December-May), and a wet season (June-November). Based on a RCBD design, a water addition experiment (0%, +20%, +40%, and +60% relative to local precipitation) was established in April 2017, with five replicates, in a degraded grass-shrub community. Sampling was performed in May and at the end of August of 2017. The total DNA of the soil samples was analyzed through 16S rRNA apmlicon by Illumina Miseq. Subsequent to the addition of water during both seasons, the concentrations of non-metal elements (C, H, N, S, and P, except for Si) in the soil remained relatively stable; however, metal elements (K, Na, Fe, and Mg, along with Si) increased significantly, whereas Zn and Ca decreased. During the dry season, fungal and bacterial communities were significantly distinct from those during the wet season along the PC axis-1 (p < 0.001). Water addition did not alter the compositions of bacterial or fungal communities during the dry season. However, during the wet season, water addition altered the compositions of bacterial rather than fungal community based on principal component analysis. At the phylum level, the relative abundance of Actinobacteria increased with water addition had a significantly positive correlation with K+ (r2 = 0.70, p < 0.001) and Na+ (r2 = 0.36, p < 0.01) contents, whereas that of Acidobacteria, Planctomycetes, and Verrucomicrobia decreased and showed negative correlation with soil K and Na content, and no changes were observed for the fungal phyla. This suggests that the karst bacterial communities can be influenced by the addition of water during the wet season likely linked to changes in soil K and Na contents. These findings implied that increased rainfall might alter the elemental compositions of karst soils, and bacterial communities are likely to be more sensitive to variations in soil moisture in contrast to their fungal counterparts.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

من المتوقع أن يصبح هطول الأمطار أكثر كثافة في جنوب الصين في سياق تغير المناخ، ومع ذلك، لم يتم توثيق استجابات المجتمعات الميكروبية للتغيرات في رطوبة التربة بشكل جيد للمناطق الكارستية. عادة ما يكون المناخ في فئة الرياح الموسمية شبه الاستوائية مع موسمين مختلفين: موسم الجفاف (ديسمبر- مايو)، وموسم الأمطار (يونيو- نوفمبر). استنادًا إلى تصميم RCBD، تم إنشاء تجربة إضافة المياه (0 ٪، +20 ٪، +40 ٪، و +60 ٪ بالنسبة إلى الهطول المحلي) في أبريل 2017، مع خمس نسخ مكررة، في مجتمع شجيرات عشبية متدهورة. تم أخذ العينات في مايو وفي نهاية أغسطس من عام 2017. تم تحليل إجمالي الحمض النووي لعينات التربة من خلال 16S rRNA apmlicon بواسطة Illumina Miseq. بعد إضافة الماء خلال كلا الموسمين، ظلت تركيزات العناصر غير المعدنية (C و H و N و S و P، باستثناء Si) في التربة مستقرة نسبيًا ؛ ومع ذلك، زادت العناصر المعدنية (K و Na و Fe و Mg، جنبًا إلى جنب مع Si) بشكل كبير، في حين انخفض Zn و Ca. خلال موسم الجفاف، كانت المجتمعات الفطرية والبكتيرية متميزة بشكل كبير عن تلك التي كانت خلال موسم الأمطار على طول محور PC -1 (p < 0.001). لم تغير إضافة الماء تركيبات المجتمعات البكتيرية أو الفطرية خلال موسم الجفاف. ومع ذلك، خلال موسم الأمطار، غيرت إضافة المياه تركيبات المجتمع البكتيري بدلاً من الفطري بناءً على تحليل المكونات الرئيسية. على مستوى الشعبة، كان للوفرة النسبية للبكتيريا الشعاعية التي زادت مع إضافة الماء ارتباط إيجابي كبير بمحتويات K+ (r2 = 0.70، p < 0.001) و Na+ (r2 = 0.36، p < 0.01)، في حين أن محتوى البكتيريا الحمضية والفطريات المسطحة والميكروبات الثملية انخفض وأظهر ارتباطًا سلبيًا بمحتوى K و Na في التربة، ولم يلاحظ أي تغييرات في الشعب الفطرية. يشير هذا إلى أن المجتمعات البكتيرية الكارستية يمكن أن تتأثر بإضافة الماء خلال موسم الأمطار المرتبط على الأرجح بالتغيرات في محتويات التربة K و Na. أشارت هذه النتائج إلى أن زيادة هطول الأمطار قد تغير التركيبات الأولية للتربة الكارستية، ومن المرجح أن تكون المجتمعات البكتيرية أكثر حساسية للتغيرات في رطوبة التربة على النقيض من نظيراتها الفطرية.

Translated Description (French)

Les précipitations devraient devenir plus intenses dans le sud de la Chine dans le contexte du changement climatique, cependant, les réponses des communautés microbiennes aux variations de l'humidité du sol n'ont pas été bien documentées pour les zones karstiques. Le climat est généralement dans une catégorie de mousson subtropicale avec deux saisons différentes : une saison sèche (décembre-mai) et une saison humide (juin-novembre). Sur la base d'une conception RCBD, une expérience d'ajout d'eau (0%, +20%, +40% et +60% par rapport aux précipitations locales) a été mise en place en avril 2017, avec cinq répétitions, dans une communauté d'arbustes herbacés dégradée. L'échantillonnage a été réalisé en mai et fin août 2017. L'ADN total des échantillons de sol a été analysé à travers l'apmlicon d'ARNr 16S par Illumina Miseq. Après l'ajout d'eau pendant les deux saisons, les concentrations d'éléments non métalliques (C, H, N, S et P, à l'exception de Si) dans le sol sont restées relativement stables ; cependant, les éléments métalliques (K, Na, Fe et Mg, ainsi que Si) ont augmenté de manière significative, tandis que Zn et Ca ont diminué. Pendant la saison sèche, les communautés fongiques et bactériennes étaient significativement distinctes de celles de la saison humide le long de l'axe PC-1 (p < 0,001). L'addition d'eau n'a pas altéré la composition des communautés bactériennes ou fongiques pendant la saison sèche. Cependant, pendant la saison humide, l'ajout d'eau a modifié les compositions de la communauté bactérienne plutôt que fongique sur la base de l'analyse des composants principaux. Au niveau du phylum, l'abondance relative des Actinobactéries a augmenté avec l'ajout d'eau a eu une corrélation significativement positive avec les teneurs en K+ (r2 = 0,70, p < 0,001) et Na+ (r2 = 0,36, p < 0,01), tandis que celle des Acidobactéries, des Planctomycètes et des Verrucomicrobies a diminué et a montré une corrélation négative avec la teneur en K et Na du sol, et aucun changement n'a été observé pour les phylums fongiques. Cela suggère que les communautés bactériennes karstiques peuvent être influencées par l'ajout d'eau pendant la saison humide, probablement lié à des changements dans les teneurs en K et en Na du sol. Ces résultats impliquent que l'augmentation des précipitations pourrait modifier la composition élémentaire des sols karstiques, et les communautés bactériennes sont susceptibles d'être plus sensibles aux variations de l'humidité du sol que leurs homologues fongiques.

Translated Description (Spanish)

Se prevé que las precipitaciones se vuelvan más intensas en el sur de China en el contexto del cambio climático, sin embargo, las respuestas de las comunidades microbianas a las variaciones en la humedad del suelo no han sido bien documentadas para las áreas kársticas. El clima suele estar en una categoría de monzón subtropical con dos estaciones diferentes: una estación seca (diciembre-mayo) y una estación húmeda (junio-noviembre). Basado en un diseño RCBD, se estableció un experimento de adición de agua (0%, +20%, +40% y +60% en relación con la precipitación local) en abril de 2017, con cinco réplicas, en una comunidad de céspedes degradados. El muestreo se realizó en mayo y a finales de agosto de 2017. El ADN total de las muestras de suelo se analizó a través de 16S rRNA apmlicon por Illumina Miseq. Después de la adición de agua durante ambas estaciones, las concentraciones de elementos no metálicos (C, H, N, S y P, excepto Si) en el suelo se mantuvieron relativamente estables; sin embargo, los elementos metálicos (K, Na, Fe y Mg, junto con Si) aumentaron significativamente, mientras que Zn y Ca disminuyeron. Durante la estación seca, las comunidades fúngicas y bacterianas fueron significativamente distintas de las de la estación húmeda a lo largo del eje PC-1 (p < 0,001). La adición de agua no alteró las composiciones de las comunidades bacterianas o fúngicas durante la estación seca. Sin embargo, durante la estación húmeda, la adición de agua alteró las composiciones de la comunidad bacteriana en lugar de la fúngica en función del análisis de los componentes principales. A nivel de filo, la abundancia relativa de Actinobacterias aumentada con la adición de agua tuvo una correlación significativamente positiva con los contenidos de K+ (r2 = 0,70, p < 0,001) y Na+ (r2 = 0,36, p < 0,01), mientras que la de Acidobacterias, Planctomicetos y Verrucomicrobias disminuyó y mostró una correlación negativa con el contenido de K y Na del suelo, y no se observaron cambios para los filos fúngicos. Esto sugiere que las comunidades de bacterias cársticas pueden verse influenciadas por la adición de agua durante la estación húmeda, probablemente vinculada a cambios en el contenido de K y Na del suelo. Estos hallazgos implicaron que el aumento de las precipitaciones podría alterar las composiciones elementales de los suelos cársticos, y es probable que las comunidades bacterianas sean más sensibles a las variaciones en la humedad del suelo en contraste con sus contrapartes fúngicas.

Files

pdf.pdf

Files (6.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c0613904a34b5145799284f7ed012dc9
6.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المجتمعات البكتيرية أكثر حساسية لإضافة المياه من المجتمعات الفطرية بسبب ارتفاع التربة K و Na في نظام بيئي كارست متدهور في جنوب غرب الصين
Translated title (French)
Les communautés bactériennes sont plus sensibles à l'ajout d'eau que les communautés fongiques en raison de la teneur plus élevée en K et Na du sol dans un écosystème karstique dégradé du sud-ouest de la Chine
Translated title (Spanish)
Las comunidades bacterianas son más sensibles a la adición de agua que las comunidades de hongos debido a la mayor cantidad de K y Na del suelo en un ecosistema kárstico degradado del suroeste de China

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3103549165
DOI
10.3389/fmicb.2020.562546

Is supplement to
https://openalex.org/W4220973959 (Other)
https://openalex.org/W3156127486 (Other)
https://openalex.org/W3133893764 (Other)
https://openalex.org/W3010069390 (Other)
https://openalex.org/W2604217432 (Other)
https://openalex.org/W2244465378 (Other)
https://openalex.org/W2186737506 (Other)
https://openalex.org/W2145249086 (Other)
https://openalex.org/W2076152822 (Other)
https://openalex.org/W1435596577 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1005007408
  • https://openalex.org/W1481171371
  • https://openalex.org/W1531874424
  • https://openalex.org/W1564384919
  • https://openalex.org/W1566752560
  • https://openalex.org/W1667947208
  • https://openalex.org/W1736554687
  • https://openalex.org/W1932596058
  • https://openalex.org/W1963176932
  • https://openalex.org/W1966940323
  • https://openalex.org/W1970527729
  • https://openalex.org/W1972218945
  • https://openalex.org/W1975675450
  • https://openalex.org/W1976166401
  • https://openalex.org/W1985741505
  • https://openalex.org/W1992257986
  • https://openalex.org/W1994000771
  • https://openalex.org/W1998174009
  • https://openalex.org/W2003347403
  • https://openalex.org/W2009085440
  • https://openalex.org/W2011408403
  • https://openalex.org/W2012986119
  • https://openalex.org/W2018698822
  • https://openalex.org/W2020136368
  • https://openalex.org/W2023717571
  • https://openalex.org/W2028812763
  • https://openalex.org/W2031383509
  • https://openalex.org/W2033099542
  • https://openalex.org/W2034129543
  • https://openalex.org/W2037832697
  • https://openalex.org/W2038229066
  • https://openalex.org/W2038619856
  • https://openalex.org/W2042712874
  • https://openalex.org/W2043526876
  • https://openalex.org/W2044883568
  • https://openalex.org/W2049828910
  • https://openalex.org/W2050106794
  • https://openalex.org/W2050350647
  • https://openalex.org/W2053574987
  • https://openalex.org/W2055714821
  • https://openalex.org/W2058118623
  • https://openalex.org/W2061177996
  • https://openalex.org/W2066491121
  • https://openalex.org/W2067036742
  • https://openalex.org/W2072139589
  • https://openalex.org/W2074445171
  • https://openalex.org/W2082817479
  • https://openalex.org/W2084729856
  • https://openalex.org/W2087648591
  • https://openalex.org/W2093693430
  • https://openalex.org/W2097279262
  • https://openalex.org/W2098432852
  • https://openalex.org/W2101424567
  • https://openalex.org/W2108460366
  • https://openalex.org/W2108718991
  • https://openalex.org/W2112659164
  • https://openalex.org/W2116366256
  • https://openalex.org/W2116663774
  • https://openalex.org/W2118082789
  • https://openalex.org/W2118606447
  • https://openalex.org/W2121097076
  • https://openalex.org/W2125671750
  • https://openalex.org/W2130246028
  • https://openalex.org/W2134425065
  • https://openalex.org/W2135698100
  • https://openalex.org/W2137178857
  • https://openalex.org/W2138123179
  • https://openalex.org/W2140822437
  • https://openalex.org/W2145752458
  • https://openalex.org/W2150914285
  • https://openalex.org/W2152453780
  • https://openalex.org/W2152619379
  • https://openalex.org/W2152885278
  • https://openalex.org/W2154736508
  • https://openalex.org/W2156417649
  • https://openalex.org/W2156533947
  • https://openalex.org/W2158535548
  • https://openalex.org/W2159685512
  • https://openalex.org/W2161297732
  • https://openalex.org/W2163029786
  • https://openalex.org/W2171386385
  • https://openalex.org/W2174530374
  • https://openalex.org/W2181018639
  • https://openalex.org/W2192208332
  • https://openalex.org/W2212946566
  • https://openalex.org/W2233278645
  • https://openalex.org/W2247949541
  • https://openalex.org/W2341725722
  • https://openalex.org/W2387989845
  • https://openalex.org/W2463004664
  • https://openalex.org/W2473367236
  • https://openalex.org/W2511029990
  • https://openalex.org/W2513506562
  • https://openalex.org/W2553043525
  • https://openalex.org/W2565701735
  • https://openalex.org/W2585509352
  • https://openalex.org/W2605979923
  • https://openalex.org/W2748854859
  • https://openalex.org/W2789870225
  • https://openalex.org/W2792096991
  • https://openalex.org/W2800009368
  • https://openalex.org/W2801536756
  • https://openalex.org/W2883886847
  • https://openalex.org/W2892729855
  • https://openalex.org/W2898389242
  • https://openalex.org/W2908915733
  • https://openalex.org/W2920756459
  • https://openalex.org/W2943739603
  • https://openalex.org/W2954810822
  • https://openalex.org/W2964606752
  • https://openalex.org/W2989448752
  • https://openalex.org/W4211034690
  • https://openalex.org/W4232225751
  • https://openalex.org/W4251264506
  • https://openalex.org/W4391125037
  • https://openalex.org/W4399584147