改变碳输入对亚热带人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

通过在亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和米老排(Mytilaria laosensis)人工林中设置互换凋落物、去除凋落物、去除凋落物+去除根系和对照处理来分析改变地上、地下碳输入对人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响。结果显示,改变地上、地下碳输入对土壤微生物生物量碳、氮的影响因树种而异。在米老排林中,土壤微生物生物量不受碳源的限制。而在杉木林中,加入米老排凋落物、去除凋落物和去除凋落物+去除根系3种处理中土壤微生物生物量碳、氮具有明显增加的趋势。磷脂脂肪酸分析结果显示,杉木林中,添加高质量的米老排凋落物后,革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了24%、24%、53%、25%、28%,革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的相对丰度均有显著增加。与对照相比,杉木林中去除凋落物后革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了22%、29%、44%、25%、52%,真菌与细菌比值显著增加了21%。但是,去除凋落物+去除根系处理对两个树种人工林土壤微生物群落组成均无显著影响。米老排和杉木林土壤微生物生物量碳、氮的季节变化格局不同,土壤养分有效性可能是驱动土壤微生物生物量季节变化的主要因子。未来研究需要关注凋落物和根系在不同树种人工林中对土壤微生物群落的相对贡献。     

大庆盐碱地九种植物根际土壤微生物群落结构及功能多样性

盐碱土是陆地表面生态脆弱区域。它与荒漠化过程相伴而生,不但造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。研究盐碱地植物根际土壤微生物群落的多样性,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建具有重要意义。运用PCR-DGGE技术和Biolog微平板法,对大庆盐碱地9种不同植物根际土壤微生物结构和功能的多样性进行了分析。结果表明,不同植物根际土壤微生物组成不同,同一科的植物具有相似的微生物组成。对11个克隆进行了序列测定,发现这一地区植物根际优势微生物菌群为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多样性。结果表明,不同植物根际土壤细菌群落对底物碳源的代谢特征存在着一定的差异,其中豆科的野大豆根际土壤细菌对底物碳源的代谢能力最强。     

微生物多样性对土壤氮磷钾转化、酶活性及油菜生长的影响

采用灭菌土壤分别接种不同稀释倍数(1、10~(-2)、10~(-4)和10~(-6))未灭菌土壤悬浊液的方法,研究了土壤微生物多样性降低对油菜生长和养分吸收、土壤养分有效性和酶活性的影响。结果表明:(1)随着接种土壤悬浊液稀释倍数增加,油菜生物量逐渐降低,10-4的油菜生物量显著低于1和10~(-2),10~(-6)仅为1的26%;(2)油菜氮、磷和钾的吸收量与油菜生物量呈现相同的变化规律;(3)土壤铵态氮浓度随接种土壤悬浊液稀释倍数增加而降低;而土壤硝态氮则以10~(-4)为最高,其它处理间没有显著差异;土壤有效磷未发生显著变化;有效钾反而有上升趋势;(4)土壤多酚氧化酶(PhO X)活性随接种土壤悬浊液稀释倍数增加逐渐升高;β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)活性以10~(-6)为最高,而其它处理差异不显著;土壤亮氨酸酶氨肽酶(LAP)活性和酸性磷酸酶(AP)活性变化不显著;(5)相关分析表明,油菜生物量与土壤铵态氮浓度的对数显著正相关;与多酚氧化酶、葡萄糖苷酶和亮氨酸氨肽酶活性显著负相关。研究表明,微生物多样性降低主要通过抑制土壤氮素释放影响植物生长。     

镉在土壤-香根草系统中的迁移及转化特征

以无植物组处理为对照,采用盆栽试验方式探讨不同Cd浓度胁迫条件下香根草根际土壤中重金属Cd的积累、迁移及转化特征。土壤Cd处理设4个浓度梯度,分别为0、2、20、80 mg/kg土壤干重。结果表明:(1)香根草可以显著降低土壤中生物有效态Cd和总Cd含量。(2)香根草各部分Cd积累量随处理浓度的增加和处理时间的延长而增加,90 d时80 mg/kg处理组地上部分和根的Cd积累量分别高达180.42 mg/kg和241.54 mg/kg。(3)各浓度Cd处理下,富集系数随着Cd处理浓度的增加而显著降低,随处理时间的延长而升高。(4)香根草地上部分Cd含量小于根部,各处理转移系数均小于1。随着处理时间的延长,中低浓度处理组的转移系数稍有降低,高浓度处理组的转移系数则显著上升。(5)种植香根草使其根际土中残渣态的Cd转化为生物有效态Cd,提高Cd清除效率。研究结果表明,香根草能够有效地吸收土壤中的Cd,降低土壤中总Cd含量,提高土壤安全性,可作为Cd污染地区植物修复的备选物种。     

吉林蛟河不同演替阶段针阔混交林木本植物幼苗空间分布与年际动态

幼苗的空间分布对群落更新具有重要意义。于2011年夏季在蛟河地区3个不同演替阶段针阔混交林样地内共设置了451个种子雨-幼苗观测样站,并于2012—2014年对幼苗样方内胸径1 cm的木本植物幼苗进行了连续3a的调查。对木本植物幼苗的数量分布以及水曲柳(Fraxinus mandshurica)、五角枫(Acer mono)、杉松(Abies holophylla)和东北枫(Acer mandshuricum)4个主要树种幼苗与大树的空间关系及其年际变化进行了分析,并用Syrjala检验分析了样站尺度上幼苗密度、丰富度空间分布在年际间的差异。结果显示:(1)木本植物幼苗的数量分布在不同群落和年际之间都表现出明显的差异,样站尺度上3个样地内的幼苗密度存在着较大的空间变异性,而幼苗丰富度的空间异质性较低。表明幼苗分布的空间异质性对幼苗密度有着重要影响。(2)样站尺度上幼苗数量和物种数的空间分布在不同年份之间是存在差异的。在一定程度上证实了种子产量、扩散方式和群落组成对幼苗空间分布的影响。(3))从死亡幼苗与大树空间关系来看,4个主要树种的死亡幼苗与成树表现出相似的分布格局,这既表明成体植株的空间分布特征也能够影响幼苗的空间分布格局,也从侧面说明了负密度制约效应对幼苗空间分布的影响。     

丛枝菌根真菌参与下植物-土壤系统的养分交流及调控

近几年随着有机农业的发展,丛枝菌根的作用受到特别关注。丛枝菌根是由植物根系与丛枝菌根真菌(AMF)形成的一种共生体。在植物-AMF-土壤系统中,AMF为植物提供N、P等营养的同时从根系得到所需的C。概述了植物-AMF-土壤系统中C、N、P等营养物质的交流以及AMF与土壤微生物的互作关系。丛枝菌根的形成可显著提高植物对P的吸收,且在高P条件下多余的P可储存于AMF中。AMF对土壤N循环的影响相当复杂,可能参与调控N循环的多个过程,如硝化作用、反硝化作用和氨氧化作用等。在有机质丰富的土壤中AMF菌丝可快速扩增并吸收其中的N,主要供菌丝自身所需,只有一小部分传递给植物。AMF对土壤C库的影响尚存争议,可能存在时间尺度的差异。短期内可活化土壤C,而在长期尺度上可能有利于土壤C的储存。AMF能够通过改变土壤微生物群落结构而影响植物-土壤体系的物质交流。AMF与解磷菌、根瘤菌和放线菌的协同增效作用可促进土壤有机质的降解或增强其固氮能力;AMF对氨氧化菌的抑制作用可降低氨的氧化减少N2O的释放。AMF与外生共生真菌EMF共存时,表现出协同增效作用,但EMF的优先定殖会限制AMF的侵染。AMF不同类群之间则主要表现为竞争和拮抗关系。AMF与土壤微生物之间的互作关系受土壤无机环境的影响,在养分亏缺条件下微生物之间往往表现为竞争关系。因植物、AMF与土壤微生物之间存在复杂的互作关系,为此AMF并不总是表现出其对植物营养的促进作用。目前关于AMF的作用机理仍以假说为主,需要进一步的实验验证。在植物-AMF-土壤系统中N与C的交流和P与C的交流并未表现出一致性,对N、P循环相互关系的进一步探讨有助于深入理解植物-土壤体系中的养分循环。植物、AMF和土壤微生物的养分来源及其对养分的相对需求强度和吸收效率尚未可知,因此无法深入理解AMF在植物-土壤体系中养分交流和转化的作用。在方法上,传统的土壤学方法在养分动态研究中存在局限性,现代分子生物学手段和化学计量学的结合值得尝试。     

空气微生物群落解析方法:从培养到非培养

随着世界范围内流行性疾病以及我国空气雾霾事件的不断发生,空气生物性污染的研究开始受到高度重视,其研究方法也随着分子生物学技术的快速发展而不断更新,由早期以生化技术为基础的研究方法转变为以现代分子生物学技术为基础的研究方法。综述了空气微生物群落多样性解析方法从培养到非培养的发展过程,包括培养技术法、BIOLOG技术、生物标记法、基因指纹图谱技术、核酸杂交技术、实时荧光定量PCR、空气微生物宏基因组学及基因芯片技术,阐述了这些技术的基本原理,比较了各种技术的优缺点并重点介绍了它们在空气微生物群落多样性研究中的应用概况,最后展望了空气微生物学研究的发展方向。     

瓦屋山常绿阔叶次生林建群种扁刺栲的细根分布及其碳氮特征

四川瓦屋山国家森林公园是我国西部的中亚热带湿性常绿阔叶林的典型代表,具有四川现存的较为完好的扁刺栲(Castanopsis platyacantha)-华木荷(Schima sinensis)群系,该研究利用土钻法探讨了该群系内主要建群种扁刺栲标准木的细根分布及其碳氮特征。结果表明:(1)扁刺栲细根总生物量为173.62 g·m~(-2),其中活根生物量为135.29 g·m~(-2)。(2)随着土层深度的增加,扁刺栲细根生物量、根长密度、根系表面积和比根长呈下降趋势,0~30 cm土层所占比例分别为67.23%、69.53%、69.48%和57.20%;根长密度、根系表面积和比根长均随细根直径的增加而显著下降,直径小于1 mm的根系所占比例分别为58.84%、52.59%和51.36%。(3)扁刺栲细根生物量、根长和表面积消弱系数β均随根系直径的增加而增加。(4)根系C含量在第Ⅰ土层中随细根直径的增加而显著增加,在其他土层则无显著差异;直径小于2 mm的根系C含量在第Ⅰ土层中显著低于其他土层,大于2 mm的根系C含量在各土层间的差异不大。(5)根系N含量随根系直径和土层深度的增加而减少,C/N值则与之相反。该研究结果在一定程度上反映了该次生林地下细根的垂直分布及养分特征,为揭示该生态系统地下生态过程及今后在该生态系统研究环境变化对地下生态过程的影响提供了基础数据。     

饵料对鳡肠道微生物多样性的影响

通过PCR-DGGE指纹分析并结合克隆、测序对饲喂人工配合饲料和冰鲜鱼两种不同饵料的鳡肠道微生物群落结构及多样性差异进行了比较研究。摄食配合饲料和冰鲜鱼的鳡肠道样品中分别检测到21条和17条清晰的DGGE指纹条带; 进一步的克隆、测序及BLAST比对分析表明, 21条测序谱带与GenBank数据库中已知微生物的同源性为98%100%。配合饲料饲养鳡肠道微生物特有条带代表种群主要为魏斯氏菌(Weissellakoreensis)等, 冰鲜鱼饲养鳡特有条带代表种为威斯康星米勒菌(Moellerella wisconsensis)等。从PCR-DGGE指纹相似性来看, 不同饵料饲养鳡的肠道细菌组成差异较为明显, 相似性仅为11.9%42.6%。鳡肠道菌群的DGGE 指纹图谱中条带的H'指数(Shannon-Weiner 指数)最高为配合饲料饲养鳡第Ⅴ组样本, 达到2.84, 最低的为冰鲜鱼饲喂下的鳡第Ⅵ组样本, 为2.46。研究结果表明, 投喂人工配合饲料和冰鲜鱼会对鳡肠道菌落产生影响, 可为鳡饲料的开发提供一定的基础依据。此外, 两类鳡的肠道群落PCR-DGGE指纹图谱有助于这两种鳡产品的跟踪和肠道益生菌研究。     

水稻短根突变体Osksr5的遗传分析和基因定位

水稻根系对其生长、发育及产量等起着至关重要的作用。该研究从甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate,EMS）诱变的籼稻Kasalath突变体库中筛选到1个根系变短的突变体,命名为Osksr5（Oryza sativa kasalath short root 5）,该突变体植株具体表现为主根、不定根和侧根都明显变短,不定根的数目相对减少,株高与野生型相比也明显矮小。遗传分析结果表明,该突变性状由1对隐性核基因控制。利用图位克隆技术将OsKSR5基因定位在第1染色体的STS（sequence tagged site）分子标记33027k和33471k,物理距离约为444 kb。对OsKSR5基因的定位为进一步克隆该基因和阐明水稻根系发育的分子机理奠定了基础。