酸性旱地红壤无机氮同化菌株筛选及其全基因组分析

微生物执行的无机氮同化作用可固定施入土壤后未被作物直接吸收的化学氮肥,有效减少化学氮肥损失、降低环境氮素污染风险。土壤无机氮同化作用不是由大量冗余微生物共同执行的,而是由一小部分功能微生物优先执行。【目的】对酸性旱地红壤中的优势无机氮同化细菌进行富集、菌株分离鉴定及全基因组测序,并明确菌株在土壤中的氮同化能力,为酸性土壤化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。【方法】在酸性旱地红壤中添加KNO3或(NH4)2SO4作为无机氮源,以葡萄糖作为碳源,在好氧条件下进行富集预培养,采用稀释分离法筛选出优势无机氮同化细菌菌株;将菌株回接至土壤中从而验证其无机氮同化能力,并通过全基因组测序分析菌株的氮素代谢途径及相关功能基因。【结果】酸性旱地红壤经富集预培养一周后,优势无机氮同化微生物的16S rRNA基因相对丰度从0.20%–0.94%增长至20.2%–30.2%;分离筛选后得到的3株优势无机氮同化细菌菌株,鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)M6-3、索状芽孢杆菌(Bacillus funiculus)M2-4和节杆菌(Arthrobacter sp.)M7-15。灭菌土壤中菌株M6-3、M2-4和M7-15的无机氮同化速率分别为(1.28±0.61)、(0.17±0.07)和(0.16±0.02)mg/(kg·d)。氮素代谢通路分析显示,菌株M6-3具备更高效的氮同化代谢通路,其氮同化相关功能基因数量显著高于其他2株细菌。氮素代谢通路与功能活性结果均显示菌株Burkholderia sp.M6-3在酸性旱地红壤无机氮同化过程中占据优势。【结论】本研究证实在酸性旱地红壤无机氮同化过程中低丰度微生物类群发挥重要功能,并从菌株基因组水平上揭示了其无机氮同化代谢过程。上述结果可为酸性旱地红壤农业利用过程中化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。     

抗草甘膦转基因大豆对根际土壤细菌及根瘤菌的影响

转基因大豆是全球种植最广泛的转基因作物,抗除草剂是其最主要的转基因特性.微生物群落是土壤质量的监测指标之一,抗草甘膦转基因大豆及配施草甘膦是否影响大豆根际土壤细菌及根瘤菌群落尚不清楚.本研究基于大田试验,以非转基因亲本大豆‘中豆32’为对照(CK),分析转G10-epsps基因耐除草剂大豆SHZD32-01(GR)及配施草甘膦(GR+G)在大豆各生育时期对根际土壤细菌和根瘤菌的影响.结果表明: 与CK相比,GR、GR+G处理对苗期和成熟期根际土壤pH、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、NH₄⁺-N含量等产生影响;GR处理显著增加结荚期根际土壤细菌群落丰度及多样性,GR+G处理显著增加结荚期根际土壤细菌群落多样性,但显著降低苗期和结荚期根际土壤细菌群落丰度;GR、GR+G处理改变了部分优势细菌类群的相对丰度,但不同生育期根际土壤优势细菌类群均为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门和放线菌门;GR、GR+G处理改变了根瘤菌类群的相对丰度,但未影响慢生根瘤菌和中华根瘤菌两种主要大豆根瘤菌的相对丰度,且GR+G处理结荚期根际土壤根瘤菌相对丰度显著降低.环境因子分析显示,根际土壤放线菌和根瘤菌群落丰度主要受土壤pH影响.抗草甘膦转基因大豆或配施草甘膦显著影响结荚期根际土壤细菌和根瘤菌,但其影响随大豆的生长而消失.     

植被退化对滇西北高寒草地土壤微生物群落的影响

【目的】在同尺度下比较我国滇西北高寒草地土壤(GS)及其退化土壤(DGS)中细菌和真菌群落,研究植被退化对高寒草地土壤微生物群落的影响,并探索其环境驱动因子。【方法】分别以16SrRNA基因和ITS基因作为细菌和真菌分子生态学分析的靶标基因,采用定量PCR法测定基因数量来表征微生物群落丰度,采用Illumina Hiseq测序及生物信息学分析研究土壤微生物群落组成和群落结构。【结果】草地退化后,土壤pH值显著上升0.65个单位,土壤水分、总有机碳、可溶性氮含量和C/N比分别显著下降了18.4%、67.5%、47.2%和71.2%;草地退化显著降低了土壤细菌和真菌群落丰度,降低幅度分别为92.4%和94.9%;草地退化没有影响土壤细菌和真菌群落α-多样性,但显著改变了细菌和真菌群落β-多样性(群落结构);草地退化改变了土壤细菌和真菌在OTU水平上的物种组成,土壤真菌OTU种类变化更为显著;草地退化没有影响土壤细菌在门水平上的群落组成,但改变了细菌在纲水平上的群落组成(如Acidimicrobiia、Betaproteobacteria、Chloroplast等);草地退化没有影响土壤真菌在门水平和纲水平上的群落组成。【结论】本研究发现植被退化后滇西北高寒草地土壤质量显著降低,寄居在土壤中的微生物群落丰度也显著降低、微生物群落结构明显改变。     

酸性旱地红壤无机氮同化菌株筛选及其全基因组分析

微生物执行的无机氮同化作用可固定施入土壤后未被作物直接吸收的化学氮肥,有效减少化学氮肥损失、降低环境氮素污染风险。土壤无机氮同化作用不是由大量冗余微生物共同执行的,而是由一小部分功能微生物优先执行。【目的】对酸性旱地红壤中的优势无机氮同化细菌进行富集、菌株分离鉴定及全基因组测序,并明确菌株在土壤中的氮同化能力,为酸性土壤化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。【方法】在酸性旱地红壤中添加KNO3或(NH4)2SO4作为无机氮源,以葡萄糖作为碳源,在好氧条件下进行富集预培养,采用稀释分离法筛选出优势无机氮同化细菌菌株;将菌株回接至土壤中从而验证其无机氮同化能力,并通过全基因组测序分析菌株的氮素代谢途径及相关功能基因。【结果】酸性旱地红壤经富集预培养一周后,优势无机氮同化微生物的16SrRNA基因相对丰度从0.20%–0.94%增长至20.2%–30.2%;分离筛选后得到的3株优势无机氮同化细菌菌株,鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.) M6-3、索状芽孢杆菌(Bacillus funiculus) M2-4和节杆菌(Arthrobacter sp.) M7...