铜绿假单胞菌对镉胁迫苗期水稻根系活力及叶片生理特性的影响

为揭示耐镉铜绿假单胞菌缓解镉胁迫水稻的生理效应,以无镉处理为对照,通过添加菌液、空载体、菌剂及20μmol·L^-1 Cd进行水培试验,分析了菌株对苗期水稻根系活力及叶片生理特性的影响.结果表明:镉胁迫显著抑制了水稻的根系活力,降低了叶片光合效率、抗氧化酶活性及可溶性蛋白、类黄酮与总酚含量,提高了叶片丙二醛(MDA)和超氧阴离子(O2-)含量.与镉处理相比,添加菌液、菌剂处理的水稻根系活力分别提高了36.1%~42.5%、49.4%~53.0%;叶片净光合速率提高了118.5%~147.1%、137.6%~156.9%;可溶性蛋白含量提高了37.0%~49.3%、37.7%~72.6%.菌剂处理的水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别比Cd处理提高了36.9%~42.6%、82.7%~92.6%、43.3%~52.2%,菌液处理的SOD、POD、CAT则分别比Cd处理提高了25.8%~36.6%、40.9%~55.9%、24.0%~29.2%,菌剂对水稻叶片抗氧化酶的促进效应显著高于菌液;菌剂、菌液处理的水稻叶片MDA含量分别比Cd处理降低了44.8%~54.7%、29.4%~41.9%;O2-含量减少了9.9%~10.2%、3.0%~7.1%;菌剂处理后类黄酮、总酚含量分别比Cd处理提高了125.4%~135.7%、100.8%~119.4%;菌液处理后则分别提高了139.4%~146.7%、115.0%~134.7%.可见,铜绿假单胞菌及其菌剂通过提高苗期水稻根系活力、光合作用促进了苗期水稻的生长.铜绿假单胞菌通过增强水稻抗氧化酶活性、提高类黄酮和总酚等抗氧化物质含量,表现出显著的缓解镉胁迫效应.     

外源微生物对木麻黄幼苗生长和土壤微生物群落的影响

将解淀粉芽孢杆菌(YB706)和伯克氏菌(BK8)外源添加至木麻黄盆栽苗中,运用Biolog生态板和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探究外施细菌能否改善连栽木麻黄土壤养分和微生物群落及植株生长。结果表明:与空白处理(CK)相比,YB706和BK8处理的木麻黄盆栽苗土壤碱解氮、速效磷显著增加,土壤全氮、全磷、全钾和速效钾无明显变化,幼苗株高分别增加59.1%和63.9%,BK8处理叶绿素含量提高81.9%。各处理平均颜色变化率(AWCD)呈现YB706>CK>BK8;除氨基酸类外,土壤微生物对不同碳源的利用率也表现为YB706>CK>BK8;经YB706和BK8处理的土壤微生物种类和数量均显著增加,除放线菌外,各类微生物PLFA总含量均为BK8>YB706>CK,与CK相比,土壤真菌/细菌有所提高。YB706和BK8处理的土壤微生物群落Simpson、Shannon、Brillouin和McIntosh指数均显著提高。表明外施YB706和BK8可促进木麻黄幼苗生长,且显著增加土壤速效养分含量,提高土壤微生物群落结构多样性,改善土壤微生物环境。     

镉污染条件下水稻对假单胞菌TCd-1微生物修复的生理响应

微生物在修复重金属污染土壤中发挥重要作用。为阐明假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的机理,通过加镉土培盆栽试验,在10 mg/kg镉处理下,对比研究了接种菌株对2种镉耐性不同水稻品种(特优671、百香139)镉含量、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明：与10 mg/kg镉处理相比,接种假单胞菌TCd-1后水稻“特优671”和“百香139”的根、茎、叶、糙米的镉含量分别依次降低了30.4%、39.1%、40.7%、29.2%和52.2%、51.7%、18.4%、38.8%;提高了2种水稻的根系活力、光合作用,促进了水稻的生长;“特优671”、“百香139”叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性分别提高了7.3%、138.5%,过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性提高了82.0%、106.2%,过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性提高了58.8%、172.7%;叶片的类黄酮含量提高了139.4%、73.6%,总酚含量提高了27.2%、23.1%;超氧阴离子含量降低了44.2%、29.0%,丙二醛(Mal...     

嗜水气单胞菌bamA、bamB、bamD突变株的构建及其对外膜蛋白转运的影响

革兰氏阴性细菌的BAM(β-barrel assembly machinery)系统一般由BamA-E等5个亚基组成,以β-桶状外膜蛋白的结构对细菌的转运和正确折叠中起重要作用。目前对于BAM系统的研究大多集中在大肠杆菌、脑膜炎双球菌等细菌中,而在其他细菌中的相关功能还有待进一步研究。以嗜水气单胞菌为研究对象,首先利用同源重组技术,分别构建完成bamA、bamB、bamD的缺失突变株。尔后,利用SDS-PAGE检测技术对相应突变株差异外膜蛋白进行比较,并对这些差异蛋白进行质谱分析,共鉴定到7个差异蛋白,其中5个为外膜蛋白,2个为位于内膜上的蛋白酶。此外,还通过Western blotting对部分突变株外膜蛋白的表达进行验证。研究结果发现,嗜水气单胞菌BAM系统的突变不仅改变了其外膜蛋白表达,还影响了微生物的蛋白转运进程;且在系统中不同亚基对不同外膜蛋白的转运和表达效果也有所不同,结果提示了嗜水气单胞菌BAM转运系统的不同亚基存在特定外膜蛋白转运的特性。     

地黄连作对叶际细菌群落结构及多样性的影响

地黄为玄参科多年生草本药用植物,以块根入药,是我国著名的大宗药材.但是地黄在农业生产过程中存在严重的连作障碍问题,造成产量和品质急剧下降.细菌作为叶际微生物中最为丰富的一类,对宿主植物的生长发育与健康至关重要.叶际细菌区系研究为探索连作障碍形成机制及其消减措施提供了一个全新视角,同时差异菌群也可作为连作障碍发生的指示菌.本研究采用16S rDNA基因高通量测序结合传统可培养法分析地黄连作下叶际细菌群落结构及多样性变化.结果表明: 地黄连作导致叶际细菌群落结构发生明显变化,重茬地黄和病株地黄的叶际细菌群落结构较为相似,聚为一类,并明显区别于头茬地黄.同时,重茬地黄和病株地黄叶际细菌群落的均匀度指数、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均显著低于头茬地黄.物种注释分析显示,地黄叶际细菌主要由变形菌门(91.2%)、厚壁菌门(5.1%)和放线菌门(3.7%)组成.韦恩图分析发现,连作下地黄叶际细菌种类变化不大,但是结合相对含量来看,地黄连作导致叶际变形菌门含量增加,而厚壁菌门和放线菌门下降.在属水平上,头茬地黄叶际的微小杆菌属、芽孢杆菌属、节细菌属等潜在有益菌相对含量显著高于重茬地黄和病株地黄,而假单胞菌属呈现相反的变化趋势.传统可培养法结合致病性验证发现,在病株地黄叶片上广泛分离到的变形假单胞菌D9对地黄叶片表现出较强的侵染致病性.综上可见,地黄连作下叶际细菌群落结构发生偏移,导致有益菌含量下降而病原菌含量上升,造成连作地黄叶片病症频发,加剧了地黄再植病害的发生.     

基于T-RFLP方法的连栽杉木根际土壤细菌群落变化研究

运用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),研究福建省尤溪国有林场的多代连栽杉木根际土壤细菌群落变化特征。结果表明:杉木多代连栽后根际微生态失衡,表现为碳循环菌和氮循环菌等有益菌数量减少,病原菌数量增加。在不同代数杉木土壤中,4种内切酶消化后产生的末端限制性片段(T-RFs)数量具有显著差异,第一代杉木(first Chinese fir rotation plantation,FCP)最高,第二代杉木(second Chinese fir rotation plantation,SCP)次之,第三代杉木(third Chinese fir rotation plantation,TCP)最少。土壤理化性质结果表明连栽导致土壤养分逐代降低,除土壤碳氮比与细菌群落多样性呈显著负相关外,土壤养分含量指标与细菌群落多样性呈显著正相关。T-RFLP实验共鉴定出细菌门类12门,其中厚壁菌门、蓝藻门、放线菌门和变形菌门是主要优势菌群。随栽植代数的增加,变形菌门细菌比例递增,而厚壁菌门细菌比例递减。土壤细菌群落多样性指数,表现为随栽植代数增长而减少,呈现FCPSCPTCP趋势,与T-RFs片段数量变化趋势基本一致,表明多代连栽降低了杉木根际土壤细菌群落多样性。依据功能性不同,可将鉴定出的细菌划分为5类:碳循环功能菌、硫循环功能菌、氮循环功能菌、纤维降解菌及病原菌。连栽导致碳循环菌和氮循环菌相对含量降低,硫循环菌和纤维降解菌相对含量提高,病原菌相对含量随栽植代数增加而上升。     

嗜水气单胞菌中转录因子AHA_1581对细菌生理功能调控机制的研究

[目的] LuxR家族转录因子能够抑制或刺激不同功能类型基因的表达,来维持细胞功能的稳定性。嗜水气单胞菌是水产养殖中重要的致病菌之一,目前对该菌中的LuxR家族转录因子功能的研究还较少。[方法] 本研究利用含有sacB标记的自杀载体pRE112和同源重组技术敲除LuxR家族转录因子AHA_1581基因。[结果] 生理表型测定结果发现,ΔAHA_1581的运动与胞外蛋白的酶活增强、生物被膜形成能力降低,且耐受低温、卡那霉素、庆大霉素胁迫,但是对K₂Cr₂O₇更加敏感。进一步对野生型Ah和ΔAHA_1581的定量蛋白质组学分析,共鉴定到2654个蛋白,其中59个蛋白下调表达,142个蛋白上调表达。生物信息学分析表明AHA_1581参与调控双组分调节系统、丙酮酸代谢、碳代谢、TCA循环等细菌重要生理过程,以及细菌耐药基因和毒力因子的差异表达。[结论] 了解AHA_1581基因在调控细菌毒力以及生物过程中所起的重要作用,对预防和控制嗜水气单胞菌引起疾病的发生和传播可能具有重要的科学意义。     

基于高通量测序的连栽木麻黄根际土壤细菌群落变化研究

选取3个不同连栽代数(第一代First rotation plantation,FCP;第二代Second rotation plantation,SCP;第三代Third rotation plantation,TCP)木麻黄林地根际土壤为研究对象,通过IonS5~(TM)XL二代测序系统,从根际土壤微生物角度探究木麻黄连栽障碍形成机制。结果显示:从3个不同连栽代数木麻黄根际土壤中总共得到338560条有效序列,将其注释为17627个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs)。α多样性指数表明,木麻黄根际土壤细菌群落的Simpson、Chao1、ACE指数随着连栽代数增加而下降,Observed species、Shannon指数呈现先增加后减少的趋势。β多样性指数表明,根际土壤中FCP与SCP之间的细菌群落多样性差异相对较大。UPGMA聚类分析结果阐明,木麻黄根际土壤FCP与SCP、TCP存在较大差异。优势细菌在属水平的热图分析结果表明,不同连栽代数木麻黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异。随着木麻黄连栽代数增加,根际土壤中慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度呈上升趋势;与之相反,热酸菌属(Acidothermus)、根微菌属(Rhizomicrobium)、酸杆菌属(Acidibacter)、布氏杆菌属(Bryobacter)随连栽代数增加而下降;其中,与营养循环相关的有益菌属Rhizomicrobium的相对丰度随连栽代数增加而降低约311.49%、282.16%,而酸杆菌属(Acidibacter)的相对丰度随之降低约176.07%、284.54%。因此,木麻黄连栽障碍问题可能是由于根际土壤微生物群落结构失衡导致的,从而降低了森林的生态效益,使平均木生物量、林分生物量及林分净生产力下降。研究结果对揭示木麻黄连栽障碍形成的原因具有一定参考价值。     

巴洛沙星胁迫下大肠杆菌的比较蛋白质组学研究

随着全球细菌耐药形势的日益严峻,细菌耐药机制已成为热点内容。利用iTRAQ标记的定量蛋白质组学方法,比较大肠杆菌K12 BW25113菌株在1/4 MIC巴洛沙星浓度胁迫下蛋白表达的差异。结果表明,质谱分析法共鉴定到118个差异蛋白,其中52个蛋白表达上升,66个表达下降;经生物信息学分析发现,细菌可能通过降低TCA循环、丙酮酸循环以及碳代谢等能量代谢来调整细菌的耐药状态;并通过提高核酸代谢等相关蛋白表达,减少巴洛沙星的杀菌压力,促进细菌存活。同时,利用qPCR技术验证碳代谢和嘧啶代谢途径的相关基因在mRNA水平的表达变化,表明大部分基因转录水平表达变化与蛋白水平一致。以上结果为深入研究细菌的耐药过程提供了理论依据,也为更好地控制和防治耐药细菌提供了药物作用靶点。     

施用生物质炭和羊粪对宿根连作茶园根际土壤微生物的影响

茶树长期宿根连作会导致土壤酸化严重、土壤营养不平衡、根际土壤微生态结构恶化.研究生物质炭、羊粪对宿根连作茶树生长以及土壤微生物群落结构和功能的影响,探讨其对宿根连作茶树土壤环境的调节效果,可为宿根连作茶园土壤微生态的改善提供理论依据.本研究以宿根连作20年的茶园土壤为对象,利用Biolog技术和磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究施用生物质炭(40 t·hm^-2)和羊粪替代部分化肥对连作茶树产量和品质、土壤化学性质、根际土壤微生物群落功能和结构的影响.结果表明:施用生物质炭、羊粪1年后酸化茶园土壤的p H和土壤养分显著提高,并提高了茶叶产量.与常规施肥相比,施用生物质炭、羊粪替代部分化肥处理显著提高了茶树根际土壤微生物的碳源代谢活性和微生物多样性,对胺类、碳水化合物和聚合物的相对利用有所增加.生物质炭和羊粪处理的根际土壤总PLFA含量分别比常规施肥处理提高了20.9%和47.5%,羊粪处理还显著降低了总饱和/总单一不饱和脂肪酸比例.生物质炭和羊粪可改善茶园土壤酸化状况和土壤肥力,对宿根连作茶树的生长具有促进作用,两种措施均不同程度地增加了土壤微生物的代谢活性和微生物量、提高了多样性指数、改善了微生物群落结构.施用生物质炭和羊粪可作为调节宿根连作茶园根际土壤微生态的有效措施.