浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中固氮细菌群落结构和多样性

【背景】荒漠化是一个重大环境问题,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)可遏制荒漠化,其中的固氮微生物对BSCs的形成和发育有重要作用,但目前BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚不十分清楚。【目的】阐明浑善达克沙地中不同类型生物土壤结皮及其下层土壤固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】利用稀释热法和碱解扩散法检测土壤的有机质(Organic matter,OM)和速效氮(Available nitrogen,AN)含量;利用高通量测序对nifH基因进行测序,基于nifH序列比较分析固氮细菌群落结构和多样性;利用典范对应分析(Canonical correlation analysis,CCA)分析群落、样品和土壤理化参数的相关性。【结果】固氮细菌优势菌门除在苔藓结皮(HSM)中为Cyanobacteria和Proteobacteria外,在其他类型BSCs中均只为Cyanobacteria;苔藓结皮下层土壤(HSMs)(下层土壤中只有HSMs检测到了nifH)优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Alphaproteobacteria和Betaproteobacteria;优势菌属差异较大,藻结皮(HSA)中Unclassified_f_Nostocaceae占90.99%;地衣结皮(HSL)中Scytonema和Unclassified_f_Nostocaceae分别占45.85%和44.14%;HSM中Unclassified_f_Nostocaceae、Scytonema、Nostoc、Skermanella、Unclassified_o_Nostocales分别占29.21%、22.57%、15.34%、14.74%和10.60%;HSMs中Skermanella、Azohydromonas、Unclassified_p_Proteobacteria、Unclassified_c_Alphaproteobacteria分别占33.80%、25.66%、18.20%和10.62%;固氮细菌多样性随结皮的发育逐渐提高;OM和AN对结皮的发育起促进作用。【结论】藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮及其紧邻下层土壤中的固氮细菌群落结构和多样性差异明显,且固氮细菌类群和多样性指数随BSCs发育阶段的提高而增加。本研究为认识和利用生物土壤结皮相关固氮细菌提供了基础依据。     

浑球红细菌谷氨酰胺合成酶基因（glnA）及PⅡ蛋白基因（glnB）的序…

测定了浑球红细菌的ｇｌｎＡ和ｇｌｎＢ基因ＤＮＡ序列,共２７０７ｎｔ。其中ｇｌｎＡ基因编码区为１４０１ｎｔ,编码４６７个氨基酸;ｇｌｎＢ基因编码区为３３６ｎｔ,编码１１２个氨基酸。ＤＮＡ序列的Ｇ＋Ｃ百分含量为６５％,它们的密码子第三位ＧＣ利用率高灰８９．１％。     

河西走廊豆科植物结瘤固氮特性初步研究

对甘肃河西走产野生豆科植物结瘤及固氮状况进行了调查。栽培豆科植物均能自然结瘤,野生豆科植物结瘤率仅５０％。该地区豆科植物根瘤大多数圆形、棒状或指状,形状较为规则。栽培植物根瘤多为粉红色,而野生揿为白色、黄色或棕色。ＡＲＡ测定表明,２５．６％根瘤为无效根瘤。不同种不同地区根瘤固氮活性相差较大,一般活力都较低,乙炔还原活性小１μｍｏｌＣ２Ｈ４／ｇＦＷ．ｈ的占检测样品数的２９．９％,最高者信为２８．１９     

固氮树种在混交林中的作用研究Ⅱ,固氮树木叶部N,P养分动态特征

研究了２３种固氮与非固氮树种叶部Ｎ,Ｐ含量的季节变化,输出率以及叶片衰老过程中Ｎ,Ｐ输出过程,结果表明,供试树种叶部Ｎ,Ｐ含量均存在着明显的季节变化,平均变化率为２１～２３％,最大变化率出现在叶片衰老期,在衰老期内不同树种表现出不同的Ｎ,Ｐ动态特征,固氮树种表现出输出率,落叶中Ｎ含量是非固氮树种的１．６～３．７倍,固氮树种生长季叶部Ｎ含量在２．５％左右。     

苜蓿根瘤菌专一性研究与应用

苜蓿根瘤菌（Rhizobium meliloti或称Sinorhizobium metliloti）专一性及应用研究取得新进展。该菌与豆科植物（苜蓿）建立共生关系而成为独立的“苜蓿根瘤菌互接种族”，一般说表现其严格的寄主专一性，也就是说，该族根瘤菌不侵染其它豆科植物结瘤固氮，对这方面基础研究在国内不多见有关报道；然而对其实际应用研究颇为活跃，它与苜蓿建立共生固氮关系已应用于农业实践，有益于发展饲料业、养殖业；同时有益于农业如改造盐碱地等。据报道，这种共生体有很好耐盐碱、抗干旱能力。     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571鞭毛马达基因fliN与fliM的功能分析

【目的】考察茎瘤固氮根瘤菌ORS571中鞭毛马达蛋白FliN、FliM的编码基因分别缺失的突变体表型,初步探究其功能机理。【方法】本研究采用同源重组和三亲本接合转移的方法构建突变体,测定野生型及突变株的生长曲线、趋化性、胞外多糖的分泌、生物膜的形成及细胞絮凝等表型。【结果】三种菌株的生长速率基本无差,与野生型菌株相比突变株鞭毛结构丧失,趋化能力、分泌的胞外多糖和生物膜形成能力均下降,但相同时间内细胞絮凝程度比野生型明显。【结论】实验表明,鞭毛基因fliN、fliM对茎瘤固氮根瘤菌ORS571鞭毛的形成、趋化运动、胞外多糖的分泌、生物膜的形成及细胞絮凝能力等均有调控作用。     

滨海湿地生态系统微生物驱动的氮循环研究进展

滨海湿地生态系统介于陆地生态系统和海洋生态系统之间,其类型多种多样,环境差异极大,微生物种类丰富。近年来,随着人为氮源的大量输入,造成滨海湿地生态系统富营养化污染问题日趋严重。本文主要总结了滨海湿地生态系统微生物驱动的固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化、NO_3~-还原成铵等主要氮循环过程,并综述了通过功能基因(如nifH、amoA、hzo、nirS、nirK、nrfA)检测微生物群落多样性及其环境影响因素的相关研究,旨在更好理解微生物驱动氮循环过程以去除氮,以期为减轻富营养化和危害性藻类爆发提供科学依据。     

南亚热带红椎和格木人工幼龄林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid,PLFA)研究了我国南亚热带地区非固氮树种红椎(Castanopsis hystrix)和固氮树种格木(Erythrophleum fordii)人工幼龄林土壤微生物生物量与微生物群落结构特征。结果表明,在旱季和雨季,红椎幼龄林土壤微生物总PLFAs量,细菌PLFAs量、放线菌PLFAs量及丛枝菌根真菌PLFAs量均大于格木幼龄林。红椎幼龄林土壤PLFA Shannon多样性指数(H_(PLFA))在旱季和雨季均大于格木幼龄林。主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受到林分类型和季节的双重影响。冗余分析表明,土壤硝态氮(NO_3~--N)含量、土壤含水量、p H及土壤微生物生物量氮(MBN)与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系。以上结果表明固氮树种格木与非固氮树种红椎人工幼龄林对土壤微生物生物量和群落结构的影响存在显著差异。     

现场模拟添加磷、铁及胶体对北部湾2007年春季生物固氮的影响

生物固氮是海洋氮循环的重要过程。固氮作用能够促进海洋初级生产力的提高,增强海洋吸收CO₂能力,对于降低大气CO₂浓度,减缓温室效应具有重要意义。2007年春季对北部湾海区进行了现场模拟添加P,Fe和胶体实验,并应用乙炔还原法（ARA,Acetylene Reducing Activity）分析其固氮速率,研究其主要影响因素。结果表明,温盐与固氮速率相关性不显著（P > 0.05）。对固氮速率来说,外加P其变化范围为-97%-545%,外加Fe其变化范围为-86%-146%,外加胶体其变化范围为-96%-1456%。对叶绿素含量而言,外加P其变化范围为-24%-50%,外加Fe其变化范围为-32%-36%,外加胶体其变化范围为-53%-41%。N可能是春季北部湾海区浮游植物生长的限制因子,固氮作用主要受到P限制,而外加胶体对固氮生物和固氮速率表现出较大的促进作用。     

内蒙古黑岱沟露天煤矿植被恢复区生物土壤结皮的固氮潜力

氮素限制在陆地生态系统中普遍存在,在干旱受损生态系统中表现得尤为明显.生物土壤结皮是干旱、半干旱区受损生态系统植被恢复过程中的重要组成部分和氮源贡献者.以黑岱沟露天煤矿植被恢复区广泛分布的两类典型生物土壤结皮(藻类结皮和藓类结皮)为研究对象,通过野外调查采集样品,在实验室条件下测定了两类结皮的固氮活性,分析了其固氮活性对水热因子的响应特征及其与草本、结皮盖度的关系.结果表明：不同演替阶段人工植被及相邻撂荒地和天然植被下生物土壤结皮的固氮活性在9～150 μmol C₂H₄·m^-2·h^-1,藻类结皮(平均为77 μmol C₂H₄·m^-2·h^-1)显著高于藓类结皮(17 μmol C₂H₄·m^-2·h^-1).人工植被区3种常见植被类型下藻类和藓类结皮固氮活性均表现为“灌-草型”显著高于“乔-灌型”和“乔-灌-草型”.藻类和藓类结皮的固氮活性与样品相对含水量(10%～100%)和培养温度(5～45 ℃)均呈显著的二次函数关系,其固氮活性随水分、温度升高均呈先上升后下降的趋势,分别在60%和80%相对含水量时达到最大固氮速率,其最适固氮温度均为25 ℃.藻类结皮固氮活性与草本盖度呈显著的二次函数关系,草本盖度超过20%时固氮活性开始降低,藓类结皮固氮活性与草本植物盖度呈显著负相关.两类结皮固氮活性与其盖度均呈显著的正相关关系,随结皮盖度增加其固氮活性显著升高.露天煤矿植被恢复区两类生物土壤结皮固氮活性差异主要由结皮组成生物体即隐花植物的差异所致,不同植被类型下的水热差异及不同植被演替阶段草本、结皮盖度的差异是影响生物土壤结皮氮固定的关键因子,生物土壤结皮在人工植被区的拓殖发育及其氮输入是系统健康发展的重要标志.