Shifts in chemical and microbiological properties belowground of invader Ageratina adenophora along an altitudinal gradient

入侵植物紫茎泽兰根围土壤化学及微生物属性海拔变化格局 热带地区山地生态系统是外来植物入侵的重要区域,是研究外来植物扩散机制的“天然实验室”。本研究试图探明入侵植物紫茎泽兰(Ageratina adenophora)根围土壤化学(pH及土壤养分)和微生物(酶活性和细菌群落)特性沿海拔梯度的变化规律。本研究以哀牢山(1400–2400 m)不同海拔梯度分布的紫茎泽兰为研究对象,采集根围土,测定土壤有机碳及养分含量,以及植物根系碳和氮含量。分析与土壤有机碳、氮及磷循环的酶活性,通过计算土壤酶化学计量参数,探究微生物生长代谢利用碳、氮及磷的规律。借助高通量测序技术对16S rDNA的V4区测序,分析细菌群落结构。研究结果显示,海拔显著影响紫茎泽兰根系氮及及其根围土壤有机碳含量,且这些测量指标在海拔2000 m  出现拐点。处在低海拔,入侵植物快速生长耗竭土壤中相对缺乏的磷,磷素是限制微生物生长的重要养分元素;而在高海拔,微生物需要投入更多的能量降解有机质获取碳,导致微生物生长的碳限制。细菌群落β多样性及pH  是决定不同海拔酶化学计量参数差异的重要因子;变形菌门和酸杆菌门是决定微生物养分利用状况的主要细菌门类。这些结果阐明了不同海拔梯度上紫茎泽兰根围土壤微生物的养分利用规律,有助于认识入侵植物沿海拔扩散机制。     

樱桃属(Cerasus)植物根围微生物多样性

研究了樱桃属(Cerasus) 5种植物本溪山樱(Cs)、大青叶(Cp)、马哈利(Cm)、考特(Cap)、早红宝石(Ca)各主要生长期根围微生物数量、种群组成、Shannom-Wiener指数(H)、丰富度(S)、Pielou均匀度指数(J)、Simpson 优势度(D)和优势微生物种群变化动态.从樱桃根围共分离到细菌18属,优势菌属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和黄杆菌属(Flavobacterium);放线菌为链霉菌的12个类群,优势类群主要为白色类群(Albosporus)、吸水类群(Hygroscopicus)和黄色类群(Flavus);真菌6属,优势菌属为青霉属(Penicillium).樱桃根围微生物的多样性指数(H)、丰富度指数(S)、均匀度指数(J) 及优势度指数(D) 随樱桃种类不同而发生变化,细菌的多样性和丰富度指数为Ca＞Cs＞Cp＞Cm＞Cap,放线菌为Ca＞Cp＞Cs＞Cm＞Cap,真菌为Cm＞Ca＞Cp＞Cs＞Cap.各生长期根围微生物种类与数量发生变化,新梢迅速生长期Ca、Cs、Cp和Cm根围微生物种类与数量较多,新梢停长期Cap根围微生物种类与数量较多,落叶期5种樱桃属植物根围微生物种类与数量均较少.     

影响引人微生物根部定殖的因素

从外界引入的各类有益微生物如生防菌(BCA)和根际促生菌或增产菌(PGPR,YIB)到种子表面随其生根发芽而蔓延或直接到根表沿根分布定殖．外来微生物在根际定殖的过程为与根尖接触,沿根分布,最后在根际建立自己的种群．定殖的位点以PGPR为例,是表皮细胞间隙,或侧根、根毛基部．外来微生物在根际定殖动态变化的原因,由于根际生物的和非生物的因素引起的．生物因子除去外来微生物本身的生理特性,还有根际土著微生物与外来微生物的相互作用,更重要的是植物基因型对微生物定殖的影响．非生物因子包括土壤环境、土壤结构和含水量,土壤温度和土壤pH值均能影响外来微生物在根部的定殖．     

增产菌对朝阳地区豆科牧草增产效果的试验研究

增产菌(YIB)—植物微生态制剂,是植物保健益菌。我们分别用20ml/亩、40ml/亩、60ml/亩拌“公农一号”紫花苜蓿种子,及用5、8g/亩喷施三年生“公农一号”紫花苜蓿和拌沙打旺种子,其结果是对豆科牧草的株高、产草量。有明显地提高,增加了人工草地的经济效益。关于增产菌在豆科牧草方面的应用目前尚未见过报导。     

玉米可利用气生根进行高效生物固氮

<正>植物自种子萌发开始,就一直与环境微生物相互作用.这些微生物可以多种方式促进植物生长,吸收营养,抵抗逆境胁迫,被称为"植物微生物组"~([1,2]).豆科植物可与根瘤菌形成根瘤结构进行高效固氮并得到广泛关注,而非豆科植物(如谷类)也可与固氮菌互作.如何显著提高生物固氮对非豆科植物的氮营养贡献,减     

增产菌的作用机理问题

利用生态制剂调节生物体微生态平衡,是生物医学研究一个新的生长点并已获得不少防病保健成功的实例。增产菌,是我们从植物体内分离筛选的多种芽孢杆菌,多数隶属蜡质芽孢杆菌(Bacillus cereus)。自1979年应用以来,对各类农作物具有增产保建和改进品质的作用,累计应用面积达2.65亿亩。对于增产菌的作用机理近年来从多方面进行了研究,从理论上它反映了通过人为改变植物微生态系以改良作物生产的“植物生态工程”     

植物病害防治相关微生物组研究进展与展望

微生物是人类活动过程中重要的生物资源。植物及其根围土壤中生存着大量多种多样的微生物,这些微生物与植物健康之间存在着密不可分的关系。近年来,基因测序技术的快速发展为植物微生物组结构和功能的研究提供了极大的便利,多种植物相关的微生物组得到了解析。同时更多研究者聚焦于植物病害相关的微生物组研究,通过差异分析,发现了一些特定的有益于植物健康的微生物菌群。此外,植物根围或根内微生物塑造的内在原理也得到了进一步的揭示。一系列植物微生物组研究为植物病害防治和新的微生物资源的挖掘提供了更多思路。     

植物信号分子—细菌基因表达诱导剂

在植物和微生物的相互作用过程中,微生物可通过植物释放的特定化合物作为化学信号。这样的信号对微生物产生即刻响应,由此微生物产生为侵袭宿主植物所必须的基因表达。自1985年 Stachel 首次报道烟草根部受伤细胞渗出物中含有乙酰丁香酮(Ⅰ)和α-羟基乙酰丁香酮(Ⅱ)可活化土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的毒性基因(vir)后,正式提出了植物信号分子作为基因表达激活剂的概念。     

施用增产菌对豆科牧草增产效果的研究

施用增产菌对豆科牧草增产效果的研究魏书兰，于海清（朝阳市草原工作站，１２２００）（喀左县草原工作站）增产菌是一种新型的植物生长调节剂，具有促进植物生根、发芽、开花、茎叶生长等多种功能，能够提高植物抵抗病毒侵袭和不良环境影响的能力。近年来已在多种农作物...     

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

以独山子区3种优势草本植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:3种不同植物根际与非根际土壤微生物代谢活性(AWCD)、丰富度指数Shannon(H)和均匀度指数Mc Intosh(U)均存在不同差异,且博乐蒿根际土壤微生物功能多样性均优于非根际土壤及其他两种植物;根际土壤微生物对糖类、脂类、酸类和胺类碳源物质比较敏感,非根际土壤微生物敏感于酸类、氨基酸类以及糖类碳源,根际土壤微生物对碳源的利用能力更强,且不同植物根际环境微生物碳源利用特征不同;微生物活性、丰富度指数和微生物均匀度指数与土壤pH值、SOM、AP和NO-3-N存在显著正相关(P0.05);博乐蒿根际土壤养分含量与微生物活性均较高,对环境的适应性更强,在独山子区生态环境管理与建设中可对其进行关注。     

微生物组学对植物病害微生物防治研究的启示

植物病害的微生物防治研究主要集中在植物、病原菌和生防菌三者的互作关系上,相对忽视了植物微生物组/群的作用。越来越多的研究表明,植物内生微生物、根围土壤微生物和叶围微生物均不同程度地参与了植物防病的机制。为了更好地了解相关进展,本文选择部分代表性研究,详述了植物微生物组/群的构成,并结合案例介绍了植物微生物组/群对寄主植物的防/致病作用、对植物病原菌致病性的影响,以及施用生防菌对植物微生物组/群的影响。微生物组学的发展为生防机制领域提出了新的研究思路,有利于发现更加科学的防治手段。     

植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展

植物各个器官表面及内部定殖着高度多样化的微生物群落,这些微生物与植物长期共进化,作为宿主植物的“共生功能体”(holobiont)在植物生长发育、养分吸收、病害抵御和环境胁迫适应性等方面发挥了重要作用。得益于近10年来多组学技术的发展和应用,有关植物微生物群落的多样性、组成和功能特征、群落构建的驱动因素和植物–微生物互作机制等方面研究取得了一系列重要进展。然而,与土壤微生物组相比,目前对植物微生物组的认识及其应用尚且不足。本文系统总结了植物微生物组的组成特征,植物微生物在调节植物生长发育、促进养分吸收、提高病害抵御能力及环境胁迫适应性等方面的功能及作用机制,从宿主选择、环境因子以及生物互作3个方面总结了驱动植物微生物群落构建的因素,并着重阐述了植物–微生物互作如何塑造植物微生物群落以及如何调节对植物的有益功能。此外,我们对未来植物微生物组研究和应用面临的挑战进行了展望,如核心微生物组挖掘和合成群落构建,植物–微生物互作的分子调控机制,植物微生物群落水平上的互作机制等。深入理解植物微生物群落特征、生态功能以及构建过程对于精准调控植物微生物组以提高植物适应性和生产力以及维持生态系统健康具有...     

割草频率对土壤微生物数量和植物地下生物量的影响

以内蒙古锡林郭勒羊草(Leymuschinensis)草原为对象,研究了割草频率对土壤微生物数量和植物地下生物量的影响。结果表明,经过17年的割草,土壤微生物的数量和植物地下生物量均随割草频率的增加而降低。根据割草频率的土壤微生物数量和植物地下生物量的变化,提出较为合理的割草频率是割1年休1年,其次是割2年休1年。但是,多年围封不割草,不仅造成大量牧草资源的浪费,也削弱了微生物在土壤养分转化过程中的作用。     

花蜜微生物及其生态功能研究进展

花蜜是虫媒植物提供给传粉者最有效的报酬,对花蜜特征介导的植物-传粉者相互关系的研究已成为当今传粉生物学研究中最活跃的领域之一。开花植物分泌的原始花蜜是无菌的,不过一些微生物可经由空气传播至花蜜或(和)通过与传粉者的喙接触而聚集于花蜜中,并利用花蜜中的营养物质进行快速繁殖。花蜜的高渗透压环境导致花蜜中微生物(酵母菌,细菌)的物种多样性相对较低。此外,某些生物(传粉者组成,微生物间的竞争)与非生物因素(渗透压,糖组成,次生代谢物质,抗菌化合物,可利用氮源,温度,pH)也可影响花蜜中微生物群落的形成。花蜜中微生物的代谢活动能够改变花蜜物理(温度,粘度)与化学(pH,H_2O_2含量,糖组成和浓度,氨基酸组分和浓度,以及气味)特性,进而影响传粉者的访花行为与植物的繁殖适合度。因而,对花蜜中微生物及其生态功能的研究近年来颇受传粉生物学家的关注。在总结已发表研究成果的基础上,提出今后的研究有必要结合分子生物学与化学分析技术,以进一步揭示影响花蜜中微生物群落的潜在因素的作用机制,同时对花蜜微生物改变花蜜的物理、化学特性及植物-传粉者之间相互作用的可能原因进行更详尽的阐释,特别是对花蜜微生物在生态系统中所发挥的生态功能进行进一步的研究与认识。     

叶际微生物研究进展

植物的叶际是一个复杂的生态系统,微生物的生存环境条件严苛。其可被利用的营养成分较少,温湿度波动大。此外,较强的紫外线辐射对于叶际微生物的生存也有很大影响。但是植物叶际却有着丰富的微生物多样性,其中还有许多有益细菌和真菌。它们通过和植物寄主的互作,改善着叶际微生物的栖居环境;其对植物病原体的拮抗亦可提高植物的抗病性。植物叶际的微生物还可以产生激素以促进植物生长,还有一些微生物可以利用农药等污染有机物作为营养物质,在污染物的环境生物修复方面显示巨大的潜力。此外,叶际微生物作为一种生态学指标在生态稳定与环境安全评价中开始发挥显著的作用。     

湿地植物水葱叶围真菌群落动态特征

植物叶围存在大量真菌,它们伴随着植物从新生到死亡的整个过程,不同阶段下的植物生境调控着真菌群落结构、组成及多样性,受到人们的广泛关注。通过对滇西北地区典型湿地挺水植物水葱(Schoenoplectus tabernaemontani)在生长盛期阶段(A)、立枯阶段(B)、倒伏阶段(C)、沉水阶段(D)的植物叶片以及底泥(E)样品进行采集,使用超声水浴+剧烈震荡的方法收集叶围微生物,提取DNA,以Illumina Hi Seq测序平台对ITS片段进行测序,获得叶围真菌物种组成及相对丰度信息。结果表明,随着植物的生长、衰落与死亡,叶围真菌群落的α和β多样性均显著升高,群落结构复杂性增加,不同样品之间的异质性增高,群落组成差异逐渐增大。在属水平上,处于生长盛期和立枯阶段的叶围优势真菌分别为链格孢菌属(Alternaria)和隐球菌属(Cryptococcus),随着植物倒伏并沉入水体,赤霉菌属(Gibberella)和瓶霉菌属(Phialophora)逐渐侵入叶围成为优势菌。生长盛期、立枯、倒伏、沉水阶段植物样品之间的共有OTU数目仅为22个,而沉水样品与底泥之间的共有OTU数目多达99个,表明伴随植物死亡过程,叶围真菌群落与底泥真菌群落逐渐趋于一致。本研究揭示了水葱生长至死亡分解过程中真菌群落的演替规律,为研究湿地植物叶围真菌群落结构变化的内在机制提供了理论支持。     

土壤微生物与植物入侵:研究现状与展望

入侵植物在全球范围的快速扩张导致了全球生物多样性的快速丧失,这使得对其入侵机理的研究更具有现实性与紧迫性。在入侵生态学中,以往的关注重点多集中于宏观有机体上,但是越来越多的研究表明,入侵植物与土壤微生物之间的相互作用关系深刻影响着入侵植物的适应性和竞争力,在其成功入侵的过程中发挥着重要的作用。现阶段,在土壤微生物参与的植物入侵研究中,将微生物分为3个主要类群,即病原微生物(microbial pathogens)、共生微生物(mutualistic microbes)和腐生微生物(saprotrophic microbes)。本文从该3个类群出发总结了土壤微生物与入侵植物之间的相互关系,探讨其对外来植物入侵性的影响。另外,以往的研究多单独围绕总体层次或某一维度而展开,往往不能深入系统地揭示外来植物的入侵机理。然而,在陆地生态系统中,植物与微生物的相互作用关系主要始于根系,植物的根际为微生物提供了多样的异质性栖息环境(根际土壤、根表和内生环境),并塑造了其功能的多样性。作者建议,今后关于土壤微生物对入侵植物影响的研究,在借鉴快速发展的高通量测序技术拓展研究的深度和广度的同时,同样需要注意根际微生境与宏观功能特性的结合与统一,并建立系统而又可重复性的研究模式,从现象特征的描述向机理阐述方向发展。     

根际微生物促进水稻氮利用的机制

根际微生物影响植物的生长及环境适应性。不同种属、不同种群的植物影响其环境微生物群落;反之,根际微生物也影响宿主植物生长发育与生态适应性。植物与根际微生物的互作现象及其机制,是生命科学研究关注的热点,也是农业微生物利用的关键问题。近期,中国科学家在该领域取得了突破性进展。通过对不同籼稻(Oryza sativa subsp. indica)和粳稻(O. sativa subsp. japonica)品种的根际微生物组进行研究,发现籼稻根际比粳稻根际富集更多参与氮代谢的微生物群落,且该现象与硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B在籼粳之间的自然变异相关联。通过对籼稻接种籼稻根际特异富集的微生物群体可以提高前者对有机氮的利用,促进其生长。该研究揭示了籼稻和粳稻根际微生物分化的分子基础,展示了利用根际微生物提高水稻营养高效吸收的应用前景。     

植物内生细菌测定方法的研究进展

伴随全功能体(holobiont)和全基因组(hologenome)概念的出现,植物微生物群落被看作植物全功能体的重要组成部分,其结构和功能逐渐得到研究和解析.内生细菌是植物微生物群落的成员之一,由于其定殖在组织内部而与宿主的接触更为紧密,因而其与植物的相互作用也更加直接、高效且不容易受到环境条件变化的影响.本文介绍了...     

外来物种刺槐对土壤微生物功能多样性的影响

以延河流域不同植被区内人工刺槐(Robinia pseudoacacia)群落和乡土植物群落的土壤微生物为研究对象,利用Biolog微平板技术对土壤微生物功能多样性进行测定,分析人工引种刺槐在不同环境梯度(3个植被区)下对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:刺槐对不同环境梯度下的土壤微生物的影响明显不同。从草原区到森林区,刺槐林之间土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和土壤微生物功能多样性指数均没有显著变化;但与乡土植物群落比较,草原区、森林草原区和森林区土壤AWCD分别表现为刺槐乡土植物、刺槐乡土植物、刺槐乡土植物;在草原区和森林草原区刺槐林土壤微生物群落的群落丰富度指数(S)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(D)、Mc Intosh指数(U)均大于乡土植物,森林区刺槐林群落丰富度指数(S)、Shannon指数(H)、Simpson指数(D)均小于乡土植物;刺槐林和乡土植物群落下土壤微生物碳源利用存在差异,主要体现在对糖类、氨基酸类的利用上。PCA分析显示主成分1贡献较大的碳源有24种,在主成分分离中起主要贡献作用的是糖类、氨基酸类和羧酸类。土壤碳氮含量能影响土壤微生物功能多样性指数,土壤含水量和温湿度能够影响碳源的利用类型。刺槐对土壤微生物功能多样性的影响存在区域差异,在评价刺槐对土壤生态过程与功能的影响时必须要考虑这种空间差异性。