水稻细菌性条斑病发生对水稻根际土壤微生物群落碳代谢多样性的影响

为了解水稻在水稻条斑病发生的不同病理期水稻根际土壤微生物的群落结构和功能多样性,以对水稻条斑病抗性不同的两个水稻品种CG2和IR24为对象,利用Biolog-ECO对两个品种条斑病未发生的分蘖期和条斑病发生的孕穗期水稻根际土壤进行碳代谢多样性分析,表明两个水稻品种健康期的总碳源利用强度高于发病期,对各碳源的利用均明显高于孕穗期。抗性品种CG2健康期根际土壤的微生物群落比发病期根际土壤的Shannon指数、Simpson指数和McIntos指数分别提高7.184%、54.568%和45.792%;感病品种IR24健康期根际土壤的微生物群落结构比发病期根际土壤的Shannon指数、Simpson指数和McIntos指数分别提高4.646%、33.279%和41.134%。通过主成分分析和聚类分析表明,两个水稻材料的不同生理期根际土壤微生物的碳源利用发生了改变,氨基酸类、糖类和酸类碳源是区分水稻不同病理期的敏感碳源。水稻大面积条斑病发生的孕穗期相对于条斑病尚未发生的分蘖期,根际土壤微生物的碳源利用有所改变,微生物群落结构多样性和功能多样性降低。     

水稻化感品种对土壤微生物的影响

通过盆栽实验研究三叶期水稻化感品种对土壤微生物种群数量的影响。结果显示,土壤细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌数量在水稻化感品种P1312777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异,土壤中大多数微生物被水稻化感品种所抑制,但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究表明,水稻化感品种能显著地影响土壤微生物种群数量。     

宁南山区典型植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

选择宁南山区9种典型植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog方法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:9种不同植物根际土壤与非根际土壤的微生物活性(AWCD)、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均存在明显差异;除冰草外,其他各种植物的根际土壤的微生物活性AWCD、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均比非根际土壤的高;9种典型植物根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类和氨基酸类,非根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类、胺类、氨基酸类;微生物活性、微生物多样性指数和微生物均匀度指数两两之间均达到了极显著相关,与土壤化学性质各指标之间均未达到显著相关水平。     

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

以独山子区3种优势草本植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:3种不同植物根际与非根际土壤微生物代谢活性(AWCD)、丰富度指数Shannon(H)和均匀度指数Mc Intosh(U)均存在不同差异,且博乐蒿根际土壤微生物功能多样性均优于非根际土壤及其他两种植物;根际土壤微生物对糖类、脂类、酸类和胺类碳源物质比较敏感,非根际土壤微生物敏感于酸类、氨基酸类以及糖类碳源,根际土壤微生物对碳源的利用能力更强,且不同植物根际环境微生物碳源利用特征不同;微生物活性、丰富度指数和微生物均匀度指数与土壤pH值、SOM、AP和NO-3-N存在显著正相关(P0.05);博乐蒿根际土壤养分含量与微生物活性均较高,对环境的适应性更强,在独山子区生态环境管理与建设中可对其进行关注。     

长期不同施肥对番茄根际土壤微生物功能多样性的影响

研究长期定位施肥对番茄根际土壤微生物群落功能多样性的影响,旨在为番茄根际生态过程中的调控提供科学依据和理论指导。以沈阳农业大学长期定位施肥基地的番茄根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法,分析了11个处理:N(单施氮肥)、K(单施钾肥)、P(单施磷肥)、NP(氮磷肥配施)、NPK(氮磷钾肥配施)、MN(有机肥配施氮肥)、MK(有机肥配施钾肥)、MP(有机肥配施磷肥)、MNP(有机肥配施氮磷肥)、MNPK(有机肥配施氮磷钾肥)、对照CK(不施肥)的土壤微生物群落功能多样性。结果表明:(1)配施有机肥能够显著提高土壤有机质、速效磷、速效钾和碱解氮的含量,氮肥的施入会降低根际土壤的pH,各处理间土壤理化性质的差异显著;(2)配施有机肥可以增强番茄根际土壤微生物对碳源的利用能力,提高微生物群落功能多样性,其中,MNP处理微生物对碳源利用能力最强,微生物活性最高。具体表现为:(1)长期施肥改变了土壤微生物对碳源的利用能力。配施有机肥处理的土壤微生物对6类碳源的总利用能力高于单施化肥处理,以MNP优势最明显;(2)在6类碳源中,氨基酸类碳源利用能力最强,酚酸类碳源利用能力最弱;(3)主成分分析表明,31种碳源对PC1贡献较大的有12种,对PC2贡献较大的有8种;(4)施加肥料的处理的Shannon指数、丰富度指数和优势度指数均高于不施肥的处理,但其均匀度下降。有机肥配施氮磷肥处理的Shannon指数、丰富度指数均显著高于其他处理。综合所有结果,以MNP的施肥较果最佳,能够呈现较高的根际土壤微生物功能多样性。     

伊犁野生羊肚菌根际土壤微生物功能多样性分析

为研究羊肚菌根际土壤微生物的多样性,采用Biolog-ECO法分析羊肚菌不同深度(土层0～10 cm、土层10～20 cm、土层20～30 cm)土壤根际微生物的多样性;结果表明,培养72 h后,微生物的颜色平均变化率(AWCD)随培养时间的延长而增加,符合微生物培养生长曲线;微生物的代谢活性、对碳源的利用能力、AWCD、多样性指数U、多样性指数H′、丰富度指数S、优势度指数D等随土层加深而减弱,且上层土壤微生物的AWCD、U、H′、S、D等指数显著高于中、下层的;均匀度指数随土层加深而增强,均匀度指数越高,群落一致性越好,多样性则越低,因此羊肚菌根际土壤微生物功能多样性随土层加深而减小,上层具有较高的多样性。     

旱直播条件下强弱化感潜力水稻根际微生物的群落结构

运用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,以强化感水稻品种PI312777和弱化感水稻品种Lemont为材料,研究了旱直播模式下5叶期和7叶期化感水稻根际土壤微生物的组成和结构。结果显示:HaeⅢ和MspⅠ2种内切酶分别检测到9—87个TRFs、15—89个TRFs,各个样本的TRFs排序间存在极显著差异,表明各样本的微生物的相对丰富度存在极显著差异。用物种丰富度(S)、香隆指数(H)、Simpson多样性指数(D)、均匀度指数(E)评价了6个样本中TRFs的多样性,香隆指数最能体现2个酶切片断中TRFs的多样性,PI7中TRFs多样性最高。聚类分析和主成分分析表明旱作条件下强弱化感潜力水稻在生育前期(5叶期以前)根际微生物群落的组成与结构相似性较大,而7叶期强弱化感水稻及对照之间微生物群落差异较大,表明水稻根际微生物的组成既受生育期的影响又受水稻品种的影响。7叶期的化感水稻根际微生物呈现最大物种丰富度和香隆-威尔指数多样性,在其特有的34个菌中有7个属于粘细菌目,另外还有一些滑行菌和一些与氮循环相关的细菌等。粘细菌可能通过次生代谢产物抑制伴生杂草种子的萌发,降低杂草的密度从而提高化感水稻的化感作用潜力。     

水稻条斑病抗感品种根际微生物群落结构和功能分析

通过抗感水稻细菌性条斑病(简称细条病)的品种的水根际可培养细菌群落结构和代谢功能多样性分析, 探讨其根际细菌多样性差异与水稻抗细条病的相关性。采集孕穗期水稻品种CG2和IR24的植株根际土壤, 采用多种培养基进行可培养细菌的分离、鉴定, 并通过 16S rRNA序列构建系统进化树; 利用Biolog 技术分析不同品种根际微生物的代谢功能差异。结果显示: 不同水稻品种的根际土壤可培养细菌分析发现抗病品种CG2以芽孢杆菌为优势菌群, 而感病品种IR24以节杆菌为优势种群; 对条斑病菌有抑制的菌株, 筛选后以芽孢杆菌为主, 且抗病品种的比率达47%以上, 而感病材料中只有2.3%; 抗病品种根际微生物群落的Shannon多样性指数(H′), Shannon均匀度指数(SE), Simpson指数(D), McIntos指数(U)和McIntosh均匀度指数(ME)分别增加了8.80%, 48.49%, 11.76%, 41.88%和0.52%; 主成份分析表明抗病品种CG2的根际土壤微生物与感病品种IR24相比, 对碳水化合物, 氨基酸类、酯类、醇类、胺类和酸类的利用率分别提高了12.52%、66.53%、3.78%、7.49%、27.98%和40.67%。研究表明, 从根际土壤细菌数量和种类上看, 抗病品种CG2的根际土壤细菌数量和种类与感病品种相比, 细菌群落结构多样性更为丰富, 发挥生防作用的菌群更多, 为水稻条斑病的生物防治提供了思路和资源。     

抗性烤烟品种根际微生物数量及功能多样性差异

以青枯病和黑胫病不同抗性烤烟品种‘红花大金元’、‘云烟-87’和‘K326’为材料(对青枯病和黑胫病的抗性均表现为K326>云烟87>红大),在石林和寻甸两个不同生态区进行田间试验,采用平板稀释计数法和Biolog技术研究不同抗性品种不同生育期根际微生物群落动态及功能多样性的差异.结果表明: 烤烟根际土壤细菌、放线菌和微生物总量与品种抗性均呈正相关,而真菌数量与品种抗性呈负相关;两地移栽后35、55和75 d均有一致规律.不同品种根际微生物对6类碳源的利用和碳源利用率(AWCD)存在一定差异,其中寻甸点移栽后55和75 d抗病烤烟品种对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类和胺类的利用程度比感病品种高,而移栽后75 d对酚酸类的利用刚好相反;移栽后55和75 d抗病品种的AWCD值显著大于感病品种.而石林点移栽后35、55和75 d根际微生物对6类碳源的利用能力和AWCD值虽与品种抗性无明显相关关系,但3个品种之间有显著差异.主成分分析表明,两地不同品种根际微生物碳源利用特征均存在差异,且在PC1和PC2上有较好的体现,以移栽后55和75 d差异最显著.表明不同抗性品种间根际微生物的群落结构和功能多样性存在差异,且同一品种因栽培环境的不同,其根际微生物的群落结构和功能多样性也有所变化.     

根腐病对茅苍术根际微生物群落多样性的影响

研究茅苍术根腐病与根际土壤微生物群落之间的关系,为茅苍术根腐病微生物调控防治技术提供依据。比较了未种植茅苍术土壤、茅苍术健康植株及根腐病病株根际土壤的土壤养分和酶活性变化,并结合Illumina MiSeq高通量测序,研究了茅苍术根腐病土壤中细菌和真菌的群落结构变化。茅苍术感染根腐病后,植株根际土壤pH降低,有机质、速效氮和速效磷显著增加;蔗糖酶活性增加,过氧化氢酶活性降低;细菌和真菌的多样性和丰度均显著降低。病原菌如镰刀菌属(Fusarium)和阿太菌属(Athelia)的丰度显著增加,而被孢霉属(Mortierella)、青霉属(Penicillium)和假单胞菌属(Pseudomonas)等病原微生物拮抗菌的丰度降低,这可能是诱发茅苍术根腐病的主要原因。通过分析细菌、真菌多样性及群落构成变化,表明多样性指数显著降低和群落结构失衡的打破可能和土壤pH、养分和酶活性的变化密切相关。     

糖蜜草(Melinis minutiflora Beauv.)内生固氮菌分离鉴定

糖蜜草（Melinis minutiflora Beauv．）是热带地区的一种优良牧草。采用选择性培养基在厌氧和好氧两种培养条件下,从糖蜜草根、茎中都可分离得到具有较强固氮酶活性的菌株。通过SDS-PAGE全细胞蛋白电泳技术快速聚类分析表明,来源于糖蜜草中的菌株为同一类群。16S rDNA序列分析和总DNA的G＋c％含量进一步确定糖蜜草中所分离的菌株属于固氮螺菌属（Azospirillum）,与产脂固氮螺菌（Azospirillum lipoferum）亲缘关系较近。BIOLOG板测定结果显示,糖蜜草菌株TMCY243对多种碳源具有很强的适应性,与产脂固氮螺菌（A．lipoferum）的模式菌株DSM 1691存在着较大的差异。以上结果表明,糖蜜草内生固氮菌为固氮螺菌属的一个新类群。     

长期施肥对茶园土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BIOLOG研究长期施肥后茶园土壤微生物群落功能多样性变化,结果表明:与清耕(CK)相比,各长期施肥处理AWCD值的变化速度(斜率)和最终能达到的AWCD值均有不同程度提高,其大小顺序为:DWY>DY>W>CK,可见施肥能不同程度提高微生物整体活性和丰富度,以有机无机肥配施效果最好。分析多样性指数表明:各处理对土壤常见微生物种类影响并不大,施有机肥使微生物群落均匀度有所降低。对碳源利用主成分起分异作用的主要是糖类和羧酸类物质。对AWCD值、多样性指数与土壤养分因子的相关性分析表明,在红壤茶园中土壤肥力提高有利于土壤微生物活性的提高。     

紫云英根际微生物碳源利用多样性研究

为探究绿肥根际调控效果的原因,采用碳素利用法-BIOLOG生态版,分析紫云英根际微生物种群结构和功能多样性。结果表明:紫云英根际土壤微生物总活性比非根际高,其主要贡献者是以氨基酸、糖类、酯类和醇类四大碳源为生的微生物,而与以磷酸盐、羧酸和胺类为碳源的微生物关系不大。进一步分析发现:紫云英根际产生了以α-酮丁酸、2-羟基安息香酸、4-羟基安息香酸、D-半乳糖醛酸、α-环式糊精、D-木糖、β-甲基-D-葡萄糖、D-甘露醇和L-精氨酸作为碳源的新微生物种群,完全抑制了以γ-羟基丁酸和苯乙基胺为碳源的微生物种群活性;根泌物抑制了以D-苹果酸、衣康酸和肝糖为碳源的微生物活性,而对以D-化纤二糖、N-乙酰基-D-葡萄胺、丙酮酸甲酯、吐温40、吐温80、L-苯基丙氨酸、L-天门酰胺酸和腐胺为碳源的微生物有促进作用,但对以D-氨基葡糖酸、α-D-乳糖和I-赤藻糖醇为碳源的微生物活性无显著影响;另外,即使是以同一类物质为碳源的微生物种群,在紫云英根际的表现也不完全一样,如以D-乳酸γ-内酯和L-丝氨酸为碳源的可快速培养微生物受到抑制,可慢速培养的微生物活性则有提高,而以甘氨酰基-L-谷氨酸为碳源的微生物的表现正好与之相反。     

臭氧浓度升高对盆栽小麦根系和土壤微生物功能的影响

模拟研究了臭氧浓度升高（日变化熏蒸方式）对小麦根系和土壤微生物活性的影响。实验分3个处理,即空气对照（CF,臭氧浓度约4～10nl·L^-1）,臭氧浓度Ⅰ（OⅠ,8h平均75nl·L^-1）,臭氧浓度Ⅱ（OⅡ,8h平均110nl·L^-1）。结果表明,臭氧浓度升高后小麦茎叶、根系生物量以及根冠比都会降低,根系活力更是显著低于空气对照,可见臭氧对植物地下部分的影响是显著的。与对照相比,低浓度O3（75nl·L^-1）对根际土和非根际土的微生物生物量碳没有什么影响;而较高的O3浓度（110nl·L^-1）会造成根际土微生物生物量碳降低9．3％,非根际土微生物生物量碳降低5．3％,说明高浓度臭氧抑制土壤微生物的量。臭氧浓度升高后小麦根际土壤微生物利用单一碳源的能力（AWCD）都明显低于对照;低浓度的臭氧对土壤微生物的多样性指数和丰富度指数都没有显著影响,而浓度较高的臭氧则显著降低了根际土微生物的多样性指数,而对丰富度指数没有显著影响,且也没有发现O3浓度升高对非根际土微生物的影响。可见,臭氧主要影响根际土壤微生物而对非根际土壤微生物影响不大,且只有在高浓度的臭氧处理下才会显著降低根际土壤微生物的多样性指数。     

长期不同施肥对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性对土壤管理具有重要指示作用,施肥措施对土壤微生物群落功能多样性产生重要的影响,从而影响土壤有机质的含量,引起土地碳贮量变化,进而影响到陆地生态系统的碳汇.以位于湖南省桃江县国家级稻田肥力长期定位试验点的土样为研究对象,采用BIOLOG测试板对不同施肥处理下土壤微生物功能多样性进行了研究.研究结果显示,土壤微生物的碳源利用率因长期不同的施肥处理而发生分异.Shannon和Simpson指数的结果显示所有施肥处理均有利于维持微生物群落多样性,但秸秆还田和习惯施肥使群落均匀度(McIntosh指数)降低.主成分分析表明,试验点土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理碳源利用类型有差异.结果可以得出,不同的施肥对土壤微生物功能多样性产生了不同影响,从而影响土壤有机质中碳、氮含量.这些信息可以为深入研究施肥对全球碳氮循环以及全球气候变迁提供依据.     

环境微生物样品真菌群落BIOLOG分析方法

利用BIOLOG YT、FF微孔板分别考察了4个真菌群落代谢活性及群落间的代谢相似性,并与聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)结构相似性分析对比试图探讨代谢相似性与结构相似性的内在联系,探讨了超低温冻存法作为样品保存手段对真菌群落特征BIOLOG分析结果的影响.结果表明:两种微孔板所反映的代谢相似性聚类分析结果完全不同, FF板所反映的代谢相似性聚类分析规律与PCR-DGGE提供的种群结构聚类分析规律一致;超低温冻存处理影响显著影响BIOLOG YT代谢活性(P = 0.023)和BIOLOG FF多样性指数(H')(P = 0.041),但对两种微孔板所反映的其它指数如代谢活性、丰富度指数(S)、多样性指数(H')分析结果均无显著性影响(P > 0.05).     

污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法

土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量.为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等.回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法.     

Phenotyping using semi-automated BIOLOG and conventional PCR for identification of Bacillus isolated from biofilm of sink drainage pipes

The presence of Bacillus in natural biofilms which develop in sink drainage pipes is not widely studied. Therefore, the main aim of this study was to isolate and identify Bacillus spp. using the BIOLOG GEN III system as a phenotypic fingerprint and polymerase chain reaction (PCR). A total of 61 biofilms samples were collected from sink drainage pipes in a kitchen and bathroom of different households in Helwan area and both laboratory and hospital collected from National Research Centre (NRC). Bacillus was isolated from the biofilms using HiCrome Bacillus Agar followed by isolates identification by both BIOLOG to the species level and PCR using genus specific primers to the genera level. Bacillus was detected in all tested biofilm samples (61 samples). The highest counts were observed in hospital sink drainage pipes (10⁵?CFU/10?cm²) while; the lowest counts were observed in both bathroom and laboratory sink drainage pipes (10²?CFU/10 cm^?2). In total, 61% Bacillus isolates were identified by BIOLOG while, 67% isolates were confirmed by PCR. The diversity of Bacillus among species level using BIOLOG were 34% B. cereus, 23% B. subtilis ss subtilis, 17% B. thuringiensis, 16% B. licheniformis and 13% B. amyloliquefaciens. It can be concluded that; PCR is more sensitive than BIOLOG for identification of Bacillus. However, BIOLOG can identify Bacillus at species level and test 94 carbon and chemical sources on a microplate in one shot. Thus, the combination between phenotyping by BIOLOG and molecular approaches such as PCR for identification of bacterial isolates is recommended.