盐碱胁迫对小麦幼苗生长和根际细菌群落结构的影响

【背景】植物可通过改变根际微生物群落结构来减轻胁迫,但盐碱胁迫下小麦生长和根际细菌群落结构变化尚待明晰。【目的】明确盐碱胁迫下小麦幼苗生长及根际细菌群落结构变化。【方法】以添加NaCl和Na2CO3调节Hoagland营养液Na+浓度和pH来模拟盐碱胁迫,通过MiSeq高通量测序分析细菌群落结构。【结果】与无胁迫对照相比,单纯盐胁迫使小麦幼苗地上和地下部干重、叶绿素和根际土壤速效氮含量分别显著降低了25.0%、57.1%、21.2%和42.9%(P<0.05);小麦幼苗生长指标和根际土壤速效氮、速效磷、有机质含量及酶活性(除过氧化氢酶)随碱度升高而降低;所有处理的小麦幼苗根际优势菌门(丰度7.1%-71.5%)均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),优势属(丰度0.5%-5.1%)有肠杆菌属(Enterobacter)、嗜多甲基菌属(Methyloversatilis)、固氮菌属(Azotobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和异根瘤菌属(Allorhizobium)。盐碱胁迫未显著...     

基于转录组测序分析甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养成系进程

【目的】本研究旨在分析甜菜夜蛾Spodoptera exigua蛹卵巢细胞建立细胞系的整个过程,探究细胞由体内到体外培养过程中其基因表达在转录水平的变化,为昆虫体外培养模型的建立提供理论基础。【方法】利用Illumina Hiseq测序平台对甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程中各阶段的细胞分别进行转录组测序,对获得注释的差异表达基因及其相关信号通路进行分析;通过荧光定量PCR对部分细胞周期相关基因(cycd和cdk4)、调控基因(cdc20,apc1,skp2和mad1)、增殖相关分子标志物(mcm4和pcna)在甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中的转录进行验证。【结果】甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程包括5个阶段:解剖获得离体的卵巢组织,卵巢组织贴壁培养后游离出原代细胞,细胞转化重新具备增殖能力,成功首次传代,以及能够连续传代15代以上建立细胞系。上述5个阶段的细胞经转录组测序、数据组装后共获得46 796条unigenes序列,组装得到序列长度完整性好;转录本unigenes序列拼接长度分布合理,样本碱基Q30均在94%以上。通过KEGG数据库获得注释的unigenes有1 473条,参与细胞过程紧密相关的20条信号通路,其中有92条unigenes在细胞周期信号通路中获得注释。聚类分析表明,在体内处于快速发育状态的卵巢细胞与同样处于增殖状态的细胞系基因表达模式非常接近。原代细胞由短暂停滞生长至成簇细胞的转化关键期,筛选到差异表达基因619个,cdk4在离体培养期表达量显著降低,cycd在细胞转化关键期之后表达量显著升高,cdc20,apc1,skp2和mad1在卵巢组织和细胞系的表达量显著高于原代细胞、转化关键期细胞和首次传代细胞的。从原代细胞至传代后,cycd的表达显著升高8.7倍,显著高于mcm4和pcna的变化水平。【结论】甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中5个阶段的细胞转录组测序获得的序列质量符合数据分析的基本要求。筛选获得了甜菜夜蛾蛹卵巢细胞经离体培养过程中的差异表达基因。原代细胞逆转增殖可能与cdk4,cycd,skp2和mad1等细胞周期调控基因表达有关。另外,cycd可作为原代细胞具备传代能力的标志物。     

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。     

中央戈壁石下生物土壤结皮中细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁石下生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)中的微生物在干旱、半干旱地区生态系统物质循环中起重要作用,其细菌群落结构和多样性因气候和地理环境的不同而存在较大差异。中央戈壁面积大,其石下BSCs中细菌群落结构和多样性却知之甚少。【目的】比较中央戈壁石下BSCs和周围裸土中细菌群落结构和多样性的异同,揭示环境因子对它们的影响以及细菌之间的相互作用关系。【方法】利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因进行高通量测序,使用生物信息学分析方法分析细菌群落结构和多样性及其影响因素;基于CoNet软件绘制物种共现性网络图,利用Cytoscape 3.5.1软件将网络图可视化。【结果】石下BSCs的速效磷(Available phosphorus,AP)、速效氮(Available nitrogen,AN)和叶绿素a (Chlorophyll a,Chl a)的含量均明显高于周围裸土(最高高出471%),而pH则略低于周围裸土;石下BSCs中细菌的最优势菌门为Cyanobacteria(45.85%-53.77%),优势属(9.25%-18.42%)有Trichocoleus、Chroococcidiopsis和属于Cyanobacteria纲的1个未知属;临近裸土中细菌的最优势菌门为Actinobacteria (38.82%-44.69%),优势属(5%)有Arthrobacter、Rubrobacter和其它3个属于放线菌门或酸杆菌门的未知属;在土壤理化因子中,AP对石下细菌群落组成的影响最大;除Actinophytocola属和Cyanobacteria纲中的未知属外,其他微生物之间均存在较强的互作关系,其中以共存的互作关系为主(约占60%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点都属于Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲。【结论】中央戈壁石下BSCs中的细菌群落结构和多样性明显不同于临近裸土,Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲的细菌是该地区石下早期BSCs形成和发育最初及最重要的驱动力。     

利用PCR-DGGE技术分析内蒙古西部地区土壤细菌的多样性

为明确内蒙古西部地区土壤细菌的多样性,利用聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳PCR-DGGE(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术对170份土壤样品中的细菌丰度和群落结构组成进行了分析,并研究了土壤细菌多样性与肥力参数的关系。结果表明:内蒙古西部地区土壤细菌的多样性是比较丰富的,丰富度指数处于4到60之间,香浓指数处于1.38到4.09之间。不同土壤类型,其细菌的多样性有明显差异。其中,新积土、棕钙土、栗钙土和灰钙土中的细菌多样性指数均高于其他类型土壤,而灰漠土的多样性指数最低。且土壤的不同利用方式也会对土壤细菌多样性有所影响,其中耕地土壤细菌多样性指数最高,而未利用土壤的多样性指数最低。细菌多样性与土壤肥力参数的相关性分析结果显示二者之间并无显著的相关性。内蒙古西部地区土壤中的优势种群包括Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Nitrospira(硝化螺旋菌门)。可为该地区的土壤生态系统治理与恢复及未来该地区特有微生物资源的开发利用、农业生产指导等提供一定的科学依据。     

浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中好氧不产氧光营养细菌群落结构及多样性

【目的】揭示浑善达克沙地不同类型生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)及其下层土壤好氧不产氧光营养细菌(Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,AAPB)群落结构及多样性。【方法】利用Illumina Mi Seq二代高通量测序平台对puf M基因进行测序,使用生物信息学分析方法对序列进行比对分析AAPB的群落结构和多样性。【结果】生物土壤结皮及其下层土壤中,Proteobacteria和Alpha-Proteobacteria是优势门和纲,主要有6个属Bradyrhizobium(9.69%–90.02%)、Brevundimonas(0.83%–16.04%)、Methylobacterium(1.74%–12.56%)、Rhodospirillum(0.91%–32.87%)、Roseiflexus(0.02%–1.79%)和Sphingomonas(0.13%–11.23%);结皮层样品间及下层土壤样品间AAPB种类相似,但丰度有差异;随结皮的发育,结皮层及其下层土壤中AAPB群落多样性升高。【结论】浑善达克沙地BSCs中AAPB群落结构相对复杂,与水体和一般土壤环境中的组成区别明显;AAPB多样性高,且多样性随发育阶段升高而升高,预示着AAPB在荒漠生态系统稳定中有重要的作用。     

薄层菌L28的分离鉴定及其对马铃薯快繁苗生长的促进作用

【背景】薄层菌(Hymenobacter)是不利生长环境(如营养贫瘠的荒漠土壤)中的优势细菌类群,目前对该类菌的研究集中于分离鉴定,尚无对植物促生相关的研究报道。【目的】从浑善达克荒漠土壤分离鉴定细菌,并分析菌株对马铃薯快繁苗生长的影响。【方法】基于选择性培养基,以涂布划线方法进行细菌的分离培养;扩增16SrRNA基因并测序,分析序列相似性和系统发育,并参考形态和生理生化特征对菌株进行初步分类鉴定;以选择性培养基或比色法等方法对纯培养物进行促生性状分析;采用MS固体培养基分析菌株对马铃薯快繁苗生长的影响。【结果】分离得到一株编号为L28的细菌,其16S rRNA基因序列与Hymenobacter koreensis GYR3077T的相似性最高,为96.46%;菌株L28具有固氮、解磷酸钙-磷、解植酸磷-磷、产吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)(7.51 mg/L)、产铁载体(D/d为2.47)和有1-氨基环丙烷羧酸(1-amino-cyclopropane-1-carboxylicacid,ACC)脱氨酶活性等多种植物促生特性;接种L28相比不接种显著...