抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际微生物群落功能多样性的影响

明确抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际土壤微生物群落功能多样性的影响,为转基因大豆的安全性评价提供基础数据。采用BIOLOG的方法,对抗草甘膦转基因大豆AG5601、亲本大豆SNK500和普通栽培大豆中黄13成熟期和残茬期的根际土壤微生物的碳源利用特征进行比较分析。AG5601成熟期的根际土壤微生物群落碳源利用能力显著高于SNK500,但与中黄13无显著差异;在残茬期,AG5601、SNK500和中黄13的根际土壤微生物群落碳源利用能力均无显著差异。功能多样性分析发现,成熟期的AG5601与中黄13在根际土壤微生物McIntosh指数和Simpson指数均显著高于SNK500,而残茬期,3种大豆的根际土壤微生物多样性差异不显著。主成分分析表明,AG5601与SNK500成熟期和残茬期的根际土壤微生物碳源利用在两主成分轴上的差异较小,碳源利用模式基本相同。本研究表明,抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际微生物群落功能多样性无长期、显著性影响。     

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。     

转双价基因抗虫棉对土壤微生物群落多样性的影响

采用Biolog技术,研究了不同生育期(30、60、90和120d)转双价(Bt+CpTI)基因抗虫棉SGK321及其亲本非转基因常规棉石远321根际土壤微生物群落多样性变化。结果表明,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)呈现出以下变化规律:与亲本常规棉相比,整个培育过程中转双价基因抗虫棉AWCD值除30d显著高于亲本常规棉(P<0.05),其他3个时期均显著低于亲本常规棉(P<0.05)。两种棉花根际土壤微生物群落丰富度指数和优势度指数随棉花生育期的不同而有所不同,4个时期转双价基因抗虫棉均匀度指数与亲本常规棉无显著差异。主成分分析结果表明,转双价基因抗虫棉30d、亲本常规棉60、120d土壤微生物群落碳源利用方式相似,转双价基因抗虫棉60、90、120d与亲本常规棉30d土壤微生物群落碳源利用方式相似。土壤微生物利用的主要碳源为糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物。     

连作条件下毛鸡骨草根际土壤微生物群落功能多样性变化特征

毛鸡骨草是治疗肝病的重要中草药之一,而连作障碍致其产量和品质下降。从主产区广西玉林分别采集正茬、重茬和连作三年的毛鸡骨草根际土壤样品,以种植前水稻土壤为对照,采用Biolog GN2 平板碳源分析技术,研究连作条件下根际土壤微生物群落功能多样性变化特征,以揭示其连作障碍的原因。结果表明,连作导致根际土壤微生物功能多样性显著降低,微生物利用各类碳源的能力下降。主成分分析(PCA)表明,不同种植年限的毛鸡骨草根际土壤微生物群落结构之间存在显著差异,且均与种植前对照明显不同,而同一种植年限不同生长期土壤微生物碳代谢群落结构虽有差异,但并不显著。相关分析表明,其产量与微生物功能多样性指数(如Shannon,Simpson,Mclntosh)以及平均吸光值(AWCD)值正相关,而与第一主成分(PC1)呈显著负相关,说明连作条件下其产量的降低在一定程度上与土壤微生物功能多样性的降低和群落结构的改变有关。     

新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。     

不同油葵品种对盐碱地根际土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

通过盆栽试验,研究了新葵4号、新葵6号、新葵10号和美国矮大头4个油葵品种对盐碱地土壤理化、酶活性和微生物群落功能多样性的影响,以期筛选出更适宜改善盐碱地土壤质量的油葵品种。结果表明,种植新葵6号对降低盐碱地根际土壤pH值、提高土壤全氮含量和蔗糖酶活性的效果最为显著,新葵4号对提高根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量以及脲酶和磷酸酶活性的效果最为显著;种植这4个品种的油葵均能显著(72 h,P0.05)提高盐碱地根际土壤微生物对31种碳源的平均利用率(Average well color development,AWCD),并呈现如下规律:新葵4号新葵6号美国矮大头新葵10号CK。种植这4个油葵品种均不同程度地提高了盐碱地根际土壤微生物群落的Shannon多样性指数(H)、Shannon优势度指数(D)和碳源利用丰富度指数(S),并呈现出相似的规律:新葵4号根际土的微生物多样性指数最大,而CK的最小,且显著高于CK。主成分分析表明,种植油葵改善了盐碱地根际土壤微生物的群落组成;碳水化合物、氨基酸、羧酸类化合物和聚合物是盐碱地土壤微生物利用的主要碳源。因此,在盐碱地中种植油葵可提高相关土壤理化性质和酶的活性,改善微生物功能多样性,优化盐碱地微生物的群落结构,尤其是种植新葵4号对盐碱地的改良效果最为显著。     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.     

转Bt+CpTI基因棉花对根际土壤细菌及氨氧化细菌数量的影响

转基因棉花对根际土壤微生物的影响在转基因作物风险评估中具有重要意义。【目的】通过研究转基因棉花根际微生物群落变化来评估转基因棉花的生态风险。【方法】以转Bt+CpTI基因抗虫棉(SGK321)及非转基因亲本棉花石远321(SY321)根际土壤总细菌和氨氧化细菌为研究对象,分别在种植前和棉花的不同生长时期(蕾期、花期、铃期和絮期)取样。采用微滴数码PCR方法对土壤中总细菌16S rRNA和氨氧化细菌的功能基因amoA基因进行定量分析。【结果】结果发现两种棉花根际土壤中的总细菌数量随棉花生长的不同时期没有显著差异。但是对氨氧化细菌的定量结果表明随棉花不同生长时期,两种棉花根际土壤中的氨氧化细菌数量均发生显著变化,但变化趋势不同:在蕾期,SY321和SGK321根际土壤中的氨氧化细菌数量分别增加了4倍和2倍;在花期,SY321根际氨氧化细菌与蕾期相比显著降低至5.96×105copies/g dry soil,而SGK321根际氨氧化细菌则显著增加至1.25×106copies/g dry soil;在铃期,SY321根际氨氧化细菌显著增加至1.49×106copies/g dry soil,而SGK321根际土壤中氨氧化细菌数量没有发生显著变化;絮期两者均表现为降低,但差异显著。与非转基因棉花相比,转基因棉花根际土壤中的氨氧化细菌变化相对较为平缓。【结论】这表明氨氧化细菌数量既受棉花生长时期的影响,同时也受转基因棉花的影响,转基因棉花通过影响氨氧化细菌的数量减缓氨的转化速度,这在一定程度上有利于植物生长。     

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。     

转基因甘蔗对根际土壤微生物多样性的影响

应用Biolog法研究了转几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因甘蔗对根际土壤微生物多样性的影响.结果表明:转基因甘蔗根际土壤微生物利用单一碳源能力(AWCD)要高于非转基因甘蔗的根际土壤微生物;转基因甘蔗和非转基因甘蔗根际土壤样品的Simpson指数(1/D)、Shannon-Wiener指数(H)、Mclntosh指数(U)均存在差异,其中转基因甘蔗根际土壤微生物的Simpson指数显著高于非转基因甘蔗土壤微生物,两种土壤微生物群落优势度的差别很大,其次是Mclntosh指数(U)指数,丰富度的差别不是很大.说明转基因甘蔗根系在生长期的分泌物刺激根际土壤微生物群落的生长,可能诱导了具有某些特定生理特征的微生物群落的发展,因此转基因甘蔗对根际土壤微生态有一定的影响.     

不同生育期转Bt基因棉种植对根际土壤微生物的影响

 在盆栽种植条件下，比较研究了两个转Bt基因棉(Gossypium hirsutum)与对照棉对根际土壤细菌、放线菌、真菌和主要功能类群及多样性的影 响差异。结果表明：两个转Bt基因棉根际土壤均可检测到Bt蛋白，且不同转Bt基因棉根系分泌Bt蛋白量以及Bt蛋白在根际土壤中的降解率不同 。与各自对照相比，转Bt基因棉对细菌和真菌生长繁殖有促进作用，对放线菌、好气固氮菌和钾细菌数量没有显著影响。苗期和花期转Bt基因 棉均可显著提高氨化细菌、显著降低无机溶磷菌数量，花期均可显著提高好气纤维分解菌、显著降低有机溶磷菌数量，‘Bt冀668’苗期也可显 著提高好气纤维分解菌数量。转Bt基因棉根际土壤好气纤维分解菌、有机和无机溶磷菌多度发生了变化。尽管功能类群总数转Bt基因棉高于各 自对照常规棉，但群落多样性和均匀度都有所下降，优势集中性表现明显，且花期转Bt基因棉多样性参数值以及功能类群数量的变化幅度大于 苗期。     

Transgenic Bt cotton has no apparent effect on enzymatic activities or functional diversity of microbial communities in rhizosphere soil

A transgenic Bt cotton (Sukang-103) and its non-Bt cotton counterpart (Sumian-12) were investigated to evaluate the potential risk of transgenes on the soil ecosystem. The activities of urease, phosphatase, dehydrogenase, phenol oxidase, and protease in cotton rhizosphere were assayed during the vegetative, reproductive, and senescing stages of cotton growth and after harvest. A Biolog system was used to evaluate the functional diversity of microbial communities in soils after a complete cotton growth cycle. Enzymatic activities in soils amended with cotton biomass were also assayed. Results showed that there were few significant differences in enzyme activities between Bt and non-Bt cottons at any of the growth stages and after harvest; amendment with cotton biomass to soil enhanced soil enzyme activities, but there were no significant difference between Bt and non-Bt cotton; the richness of the microbial communities in rhizosphere soil did not differ between Bt and the non-Bt cotton, and close to that of control soil; the functional diversity of microbial communities were not different in rhizosphere soils between Bt and non-Bt cotton. All results suggested that there was no evidence to indicate any adverse effects of Bt cotton on the soil ecosystem in this study.     

种植转Bt基因棉土壤中Bt蛋白的分布

采用盆栽试验结合酶联免疫法(ELISA)测定了转Bt基因抗虫棉及常规棉花不同生育期根际及非根际土壤中的Bt蛋白含量.结果表明:红壤、黄棕壤及黄褐土种植转Bt基因棉花后根际土中Bt蛋白含量显著高于非根际土,而种植常规棉花的根际土与非根际土中Bt蛋白含量差异不显著.在初蕾期转Bt基因棉根际土中的Bt蛋白含量为黄褐土＞黄棕壤＞红壤,分别为常规棉根际土的144%、121%和238%;而在盛花期为黄棕壤＞黄褐土＞红壤,分别为常规棉根际土的156%、116%和197%.无论种植转Bt基因棉还是常规棉,供试土壤的根际和非根际土中Bt蛋白含量都随棉花生育期的推进先增加后减少,在盛花期达最大值.整个生育期内,转Bt基因棉根际土中的Bt蛋白含量大于其非根际土;种植转Bt基因棉土壤中Bt蛋白含量高于常规棉,说明转Bt基因棉花的Bt蛋白可释放到根际土中.     

Impact of transgenic Bt-cotton on the diversity of pink-pigmented facultative methylotrophs

Pink-pigmented facultative methylotrophs (PPFMs) are one of the beneficial proteobacteria commonly found in phyllosphere, rhizosphere and as endophytes in cotton. To assess the impact of transgenic Bt-cotton on changes in the diversity and community profile of PPFMs by comparing with its non-transgenic cotton, a polyphasic approach including differential carbon-substrate utilization profiling and DNA fingerprinting techniques like ARDRA, RISA, BOX-PCR and ERIC-PCR were studied. PPFMs from phyllosphere, rhizoplane and internal tissues of the stem of both Bt-cotton and non-Bt-cotton were isolated and analysed in this study. All the results suggested that the diversity richness of PPFMs present in the phyllosphere, rhizoplane and internal tissues did not differ between Bt- and non-Bt-cotton. In this study, there was no evidence to indicate any adverse effects of Bt-cotton on the diversity of plant-associated methylobacteria.     

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。     

转Bt基因抗虫棉根际微生物区系和细菌生理群多样性的变化

在大田栽培条件下 ,以转 Bt基因抗虫棉 GK-12和常规棉花泗棉 3号作为材料 ,在棉花不同发育时期 ,于 2 0 0 1和 2 0 0 2连续两年测定棉花根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化 ,并在 2 0 0 2年棉花的花铃期和吐絮期对根际细菌生理群的数量和多样性进行了分析 ,结果表明 :虽然不同年份和生育期棉花根际微生物数量存在差异 ,但是 ,年度间和相同的发育时期棉花根际微生物的数量变化趋势一致。在棉花的苗期和吐絮期 ,转 Bt基因抗虫棉根际微生物的数量与对照差异不显著 ;在棉花的花铃期 ,转 Bt基因抗虫棉根际细菌的数量比对照增加 ,放线菌的数量差异不显著 ,而真菌的数量变化没有规律。在棉花发育的花铃期和吐絮期 ,Bt棉根际细菌生理群的总数量比常规棉增加 ,但是根际细菌生理群的 Simpson指数、Shannon-Wiener指数和细菌生理群分布的均匀度下降     

桑树根际土壤微生物对间作和施氮的响应

利用Biolog-Ecoplate^TM结合主成分与冗余分析法,研究与苜蓿间作和施氮对桑树根际土壤微生物功能多样性及其与环境因子的影响.结果表明: 与单作无氮相比,单作施氮和间作(无氮和施氮)明显降低桑树根际土壤pH值,显著提高有机质含量、有效氮、含水量和过氧化物酶、脲酶的活性.同时,单作施氮和间作(无氮和施氮)提高了桑树根际土壤微生物的AWCD值、多样性指数和利用碳源比例,且间作施氮增加其提高的程度.主成分分析表明,施氮和间作改变了根际土壤微生物利用碳源强度和种类,其中单作施氮和与间作无氮处理的碳源利用情况相似,但后者对衣康酸和D-葡糖胺酸的利用率(>4%)显著高于前者.冗余分析表明,单作无氮桑树根际土壤微生物多样性与土壤多酚氧化酶活性呈正相关,与土壤含水量呈负相关.单作施氮与间作无氮处理的桑树根际微生物多样性与土壤pH值和含水量呈显著正相关,与土壤氮素营养呈负相关.间作施氮处理的桑树根际微生物多样性与土壤氮素营养呈正相关,而与土壤pH值呈显著负相关.