三江源地区高寒草甸土壤氨氧化细菌多样性研究

目的:利用16S rDNA-PCR-DGGE方法首次对青藏高原核心区三江源自然保护区的高寒草甸样地的土壤氨氧化细菌进行了多样性研究。方法:从土壤中抽提微生物总DNA,运用巢式PCR扩增氨氧化细菌16S rRNA基因的V3可变区,结合DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)技术分析样品氨氧化细菌群落组成,并利用相关性分析探讨了群落结构多样性与环境因子的联系。结果:4个样地(玉树S1;囊谦S2;治多S3和S4)共检测到14个多态性条带,多样性指数为1.69～2.00。相关性分析显示多样性指数与海拔、C/N呈负相关,与NO3-呈显著正相关。结论:海拔、C/N及NO3-可能是影响土壤氨氧化细菌多样性的重要因子。     

三种利用方式对羊草草原土壤氨氧化细菌群落结构的影响

本文以内蒙古呼伦贝尔羊草草原为研究对象,利用聚合酶链式反应－变性梯度凝胶电泳(PCR－DGGE)技术及扩增产物序列分析方法比较研究了刈割、放牧和围栏封育三种利用方式对羊草草原土壤氨氧化细菌多样性和系统发育的影响,结果表明：羊草草原土壤中氨氧化细菌的优势类群为亚硝化螺旋菌属和亚硝化单孢菌属的细菌,分别占氨氧化细菌总数的72.4%和28.6%,Cluster 4和Cluster 6在各个样地中均为优势类群但所占比例不同,放牧样地中氨氧化细菌的多样性最高,逐步回归分析的结果表明,影响多样性指数的关键理化因子是土壤硝态氮含量。放牧样地中脲酶活性和硝化率都显著高于其他两种利用方式,其中,脲酶活性与土壤硝态氮和全磷含量表现出极显著的相关性,与速效磷含量表现出显著相关性;而硝化率仅与硝态氮含量表现出显著相关性。不同利用方式土壤氨氧化细菌群落与土壤理化因子的典范对应分析结果表明铵态氮的含量对氨氧化细菌群落的影响显著。     

茶园根际土壤细菌群落结构及多样性

【背景】茶园根际土壤的细菌群落结构与茶园生境土壤营养循环密切相关,其组成及多样性可以作为健康茶园的一个生物指标。【方法】采用PCR．变性梯度凝胶电泳（PCR—DGGE）分子指纹图谱技术,检测安溪铁观音种植区不同海拔茶园根际土壤样本的细菌群落结构,利用Shannon．Wiener多样性指数分析其多样性,采用非加权组平均法进行聚类分析得到其分布特征,利用蒙特卡罗检验和冗余分析分别揭示影响细菌群落分布的环境因子及细菌群落分布和环境变量之间的关系。【结果】茶园根际土壤细菌的DGGE结果显示,检测到的14种主要细菌中有11种细菌是不可培养的,3种细菌是可培养的,分别属于根瘤菌属、中华根瘤菌属和苍白杆菌属。聚类分析得到,同一海拔梯度茶园根际土壤细菌群落结构相似。Shan-non—Wiener多样性指数分析表明,400m海拔处茶园根际土壤细菌群落多样性最高。蒙特卡罗检验分析得到环境因子协同作用对茶园根际土壤细菌群落结构贡献率为59．6％。冗余分析显示,茶园根际土壤细菌群落结构与海拔密切相关。【结论与意义】茶园根际土壤细菌群落结构分布与海拔梯度密切相关,考虑不同海拔高度土壤细菌群落对茶园营养循环的影响,在铁观音的健康栽培和管理过程中具有重要意义。     

转cry1Ac/cpti基因水稻对土壤氨氧化细菌群落组成和丰度的影响

【背景】氨氧化细菌是驱动硝化作用的关键微生物,其群落多样性变化对土壤氮素转化具有重要意义。转基因作物可能通过根系分泌物和植株残体组成的改变对土壤微生物群落产生影响。【方法】本研究通过田间定位试验,利用特异引物进行PCR DGGE (聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳)和荧光定量PCR,分析了种植转cry1Ac/cpti双价抗虫基因水稻第3、4年土壤中氨氧化细菌群落组成和丰度的变化。【结果】水稻各生育期（分蘖期、齐穗期和成熟期）内,转cry1Ac/cpti基因杂交稻Ⅱ优科丰8号（GM）的土壤氨氧化细菌16S rRNA基因群落组成、多样性指数与其对应的非转基因杂交稻Ⅱ优明恢86（CK）间均没有显著差异;以DGGE条带为基础的氨氧化细菌群落组成的冗余分析（RDA)显示,GM和CK的土壤氨氧化细菌群落组成只与水稻生育期存在显著相关性（P=0.〖KG-*8〗002和0.〖KG-*8〗018）;同时,水稻各生育期内土壤氨氧化细菌16S rRNA基因丰度在GM和CK间也没有显著差异,但均随水稻生长而变化且在齐穗期达到最高（P<0.〖KG-*8〗05）。【结论与意义】稻田土壤氨氧化细菌的群落组成与丰度在水稻不同生育期存在差异,但在转cry1Ac/cpti基因水稻和非转基因水稻间没有显著差异,即一定时期内种植转cry1Ac/cpti抗虫基因水稻不会影响土壤氨氧化细菌的群落组成和丰度。     

转cry1 Ac/cpti基因水稻对土壤氨氧化细菌群落组成和丰度的影响

【背景】氨氧化细菌是驱动硝化作用的关键微生物,其群落多样性变化对土壤氮素转化具有重要意义。转基因作物可能通过根系分泌物和植株残体组成的改变对土壤微生物群落产生影响。【方法】本研究通过田间定位试验,利用特异引物进行PCR-DGGE（聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳）和荧光定量PCR,分析了种植转cry1 Ac/cpti双价抗虫基因水稻第3、4年土壤中氨氧化细菌群落组成和丰度的变化。【结果】水稻各生育期（分蘖期、齐穗期和成熟期）内,转cry1 Ac/cpti基因杂交稻Ⅱ优科丰8号（GM）的土壤氨氧化细菌16S rRNA基因群落组成、多样性指数与其对应的非转基因杂交稻Ⅱ优明恢86（CK）间均没有显著差异;以DGGE条带为基础的氨氧化细菌群落组成的冗余分析（RDA）显示,GM和CK的土壤氨氧化细菌群落组成只与水稻生育期存在显著相关性（P=0.002和0.018）;同时,水稻各生育期内土壤氨氧化细菌16S rRNA基因丰度在GM和CK间也没有显著差异,但均随水稻生长而变化且在齐穗期达到最高（P〈0.05）。【结论与意义】稻田土壤氨氧化细菌的群落组成与丰度在水稻不同生育期存在差异,但在转cry1 Ac/cpti基因水稻和非转基因水稻间没有显著差异,即一定时期内种植转cry1 Ac/cpti抗虫基因水稻不会影响土壤氨氧化细菌的群落组成和丰度。     

亚热带常见造林树种对土壤细菌及微生物功能群的影响

为揭示亚热带人工林常见造林树种对森林土壤微生物群落的影响,本研究选取马尾松、米老排、枫香、冬青、火力楠、麻栎和光皮桦7个树种为研究对象,采用16S rRNA高通量测序和实时荧光定量PCR技术,探究不同树种土壤细菌的多样性、群落构成以及微生物功能群基因丰度。结果表明: 变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是亚热带造林树种的优势细菌门,不同树种细菌多样性和丰富度指数无显著差异。冗余分析表明,土壤容重、土壤C/N、凋落物氮和凋落物C/N是影响土壤细菌组成的主要环境因子。不同造林树种土壤中氨氧化古菌、氨氧化细菌和完全氨氧化菌amoA基因丰度均具有显著差异。完全氨氧化菌在数量上占据优势地位,但只有氨氧化古菌amoA基因丰度与土壤硝态氮呈显著正相关关系,表明氨氧化古菌在亚热带酸性森林土壤自养硝化作用中可能发挥主要作用。相关分析表明,凋落物氮是不同树种影响氨氧化微生物丰度变化的关键驱动因子。本研究表明,土壤微生物功能群对树种的响应比细菌群落结构更加敏感,未来应从微生物功能群角度深入探究不同造林树种对森林生态系统功能的影响机制。     

内蒙古呼伦贝尔草原土壤氨氧化细菌多样性及群落结构

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术及扩增产物序列分析方法,研究了呼伦贝尔5种草地类型(线叶菊草原、贝加尔针茅草原、羊草草原、大针茅草原、克氏针茅草原)土壤氨氧化细菌多样性及群落结构特征.研究表明:不同草地类型间土壤氨氧化细菌群落结构组成差异显著,相似性均低于50%.线叶菊草原土壤氨氧化细菌群落多样性最高,其次是贝加尔针茅草原、羊草草原和克氏针茅草原,大针茅草原最低.5种草地类型土壤氨氧化细菌均以Nitrosospira cluster 3为优势种群,此外还发现有Nitrosospira cluster 1、2、4和Nitrosomonas.线叶菊草原土壤氨氧化细菌群落组成较其他草地类型复杂,而羊草草原和大针茅草原群落组成较简单.经相关性分析,土壤含水量、土壤全氮、有机碳、土壤C/N与土壤氨氧化细菌群落多样性显著正相关(P<0.05).     

生物炭对农田土壤细菌群落多样性影响的PCR-DGGE分析

为评价生物炭对农田土壤细菌群落多样性的影响,对不同施肥方式农田土壤细菌总DNA进行提取和16S rDNA特异性扩增,运用变性梯度凝胶电泳DGGE的分子生物学技术,对施肥土壤细菌群落的多样性进行表征。DGGE电泳结果表明,不同处理均可得到20条以上的电泳条带,说明水稻土土壤细菌群落较丰富。从泳道条带数量及光密度值方面对细菌群落多样性指标比较发现,施加生物炭的土壤(T2、T3、T4)细菌丰富度最高,细菌种群较多,其次为秸秆还田处理土壤(T1),而空白对照处理土壤(CK1)细菌群落丰富度最低,各处理之间的细菌种群均匀度指数差异不显著;对细菌群落的条带信息与土壤理化性质进行相关性分析得到,细菌群落的结构变化与各土壤理化性质的相关性大小依次为速效钾总有机碳有效磷全氮pH。     

乌梁素海湖泊湿地过渡带氨氧化细菌群落

探究乌梁素海富营养化湖泊湿地演化过程中,不同植物群落下土壤氨氧化细菌群落的组成、丰度、亲缘关系以及多样性变化,结合湿地理化因子探讨基质条件对氨氧化细菌群落结构的影响。提取沉积物和土壤总DNA,对氨氧化细菌群落的amoA基因构建克隆文库,并进行测序,分析湿地沉积物与土壤过渡带4个样点中氨氧化细菌群落结构的组成、丰度、亲缘关系以及多样性指标;分析基质条件变化对氨氧化细菌群落结构的影响。富营养化湖泊湿地水陆过渡带的芦苇沼泽沉积物、碱蓬盐碱化土壤和白刺荒漠化土壤中,氨氧化细菌群落结构组成相似性逐渐降低;优势种群发生明显变化,氨氧化细菌从与Nitrosomonaslike序列相似为主要优势类群向与Nitrosospira-like序列相似为主要优势类群转变,群落结构空间异质性成因主要由总氮和水溶盐总量这两个基质因子所主导,相关系数r为0.943;多样性指数分析表明,芦苇沼泽沉积物和白刺荒漠化土壤适合多样的氨氧化细菌生长。氨氧化细菌多样性与优势种群在湿地水陆过渡带发生明显变化,氨氧化细菌群落结构主要驱动因子为总氮和水溶盐总量的组合。     

不同利用方式对红壤坡地微生物多样性和硝化势的影响

采集了中国科学院桃源农业生态试验站红壤坡地农田、自然恢复林和茶园土壤样品,采用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T.RFLP)技术分析土壤细菌、古菌、氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的多样性,采用好气培养法测定不同土壤的硝化势,研究不同土地利用方式对微生物多样性和硝化势的影响.结果表明:土壤AOB和AOA多样性指数差异不显著,且在3种不同土地利用方式中呈现相同的趋势,均为农田=茶园>自然恢复林;通过RDA分析发现,不同利用方式造成土壤理化性状的改变是影响土壤AOA和AOB群落结构的主要原因;好气培养法测得不同土壤硝化势农田最高,茶园次之而自然恢复林最低;相关性分析显示,硝化势与细菌16S rRNA、AOA和AOB amoA基因多样性指数呈显著正相关,其中与AOA amoA基因关系最为密切;总体来说,红壤坡地不同利用方式改变了土壤细菌、古菌、AOA和AOB的多样性,土壤AOB和AOA积极参与了土壤的硝化过程,且AOA在氨氧化微生物群落生态功能中占有重要地位,AOA比AOB与硝化势的关系更为密切.     

福建梅花山常绿阔叶林植物物种多样性及其海拔梯度格局

常绿阔叶林是福建梅花山国家级自然保护区地带性植被。采用样带与典型群落调查法对区内的常绿阔叶林14400m2样地展开调查,并对植物多样性海拔梯度格局进行分析,结果表明：（1） 群落植物物种丰富度、Gleason丰富度指数、Simpson指数、Shannon Wiener指数和Pielou均匀度指数的均值分别为64.42、10.75、5.75、3.50、0.58,且这5种指数在各样带间差异极为显著,并随海拔的升高均呈单峰曲线变化,峰值出现在海拔700m~900m。（2） 群落各层次的植物物种丰富度、Shannon Wiener指数均呈现灌木层（包括幼树和层间植物）〉乔木层〉草本层的特征。乔木、灌木层物种丰富度与乔木层Shannon Wiener指数在海拔梯度上的样带间差异极显著,变化趋势与群落相似;灌木层与草本层Shannon Wiener指数以及草本层物种丰富度随海拔梯度变化不明显。因此,梅花山自然保护区常绿阔叶林植物物种多样性的海拔梯度格局呈现单峰分布,并支持中间高度膨胀模式（mid domain model）。     

呼伦贝尔草原不同退化梯度土壤细菌多样性季节变化

为了研究草地退化程度与土壤微生物多样性的关系,在呼伦贝尔草地上选取羊草草甸草原和贝加尔针茅草甸草原两个典型放牧点,按照轻度、中度和重度划分取样点,分别于6、8月份和10月份3个不同季节采集土壤样品。应用变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)研究两个放牧地点不同退化程度、不同季节草地的细菌群落结构变化。结果表明,呼伦贝尔草地不同退化梯度的草地土壤中细菌种类较为丰富。从丰富度和Shannon-Winner指数的变化看,两个放牧点8月份丰富度和Shannon-Winner指数最高,8月份的丰富度平均为32.4,比6月和10月份分别高11%和7.4%;8月份Shannon-Winner指数平均为4.15,比6月和10月份分别高7.7%和5.4%。DGGE图谱聚类分析结果显示,随着季节变化和草地退化程度由轻至重的变化,土壤中的细菌优势种群没有受到明显的影响。回收DGGE图谱中10个条带进行测序分析,结果显示,所有序列与GenBank数据库中的相似度在87%100%之间。基于98%的相似度,可将其中的7个鉴定为Proteobacteria(变形菌门),将其中的1个鉴定为Actinobacteria(放线菌门)。另外2个同已知序列相似性较低,可能是未知的细菌。结果表明,Proteobacteria(变形菌门)为呼伦贝尔草原土壤中的优势细菌类群,尽管所选取样点草地植被有不同程度的退化,但土壤微生物优势种群并没有发生变化。     

变性梯度凝胶电泳法研究我国不同土壤氨氧化细菌群落组成及活性

实验选用了我国3种不同土壤研究土壤硝化活性、硝化细菌数量,并使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)的方法研究了不同土壤中氨氧化细菌(AOB)区系变化。通过28d的土壤培养实验研究发现,潮土具有最强的硝化势,几乎100%的铵态氮转化为硝态氮;而红壤中的硝化势最弱,只有4.9%的铵态氮转化为硝态氮。对这3种土壤硝化细菌进行计数发现,3种土壤氨氧化菌数量差异显著,而3种土壤亚硝酸氧化菌(NOB)处于一个数量级。采用氨氧化菌功能基因amoA(氨单加氧酶ammoniamonooxygenase)特异PCR结合DGGE的方法对土壤氨氧化菌区系进行分析。红壤有4个氨氧化菌种属,与潮土和黄泥土没有共同的氨氧化菌种属。4个种属中两个是与潮土和黄泥土亲源性比较远的,特有的氨氧化菌种属,这两个种属与已知的Nitrosospira属的cluster3bz97838和Nitrosospira属的cluster3aAF353263亲源性比较近。潮土有5个氨氧化菌种属,潮土与黄泥土有两个共同的氨氧化菌种属,这两个种属中的一个是潮土和黄泥土特有的,与其他氨氧化菌种属亲源性比较远的氨氧化菌种属,这个种属与已知的Nitrosospira属的cluster3bZ97849亲源性比较近。黄泥土有4个氨氧化菌种属,除了与潮土共有的一个种属是两种土壤特有的氨氧化菌种属外,黄泥土还有一个与其他氨氧化菌种属亲源性比较远的,黄泥土特有的种属,与Nitrosospira属的cluster3aAF353263亲源性很近。3种土壤中分离到的硝化细菌表现出不同的硝化能力。实验结果表明,以amoA基因为目标的PCR-DGGE是比以16SrDNA为目标的PCR-DGGE更有效的研究氨氧化菌种群的方法;3种土壤的氨氧化菌种群差异显著,尤其是红壤的氨氧化菌种群与另外两种土壤差异明显,这种差异可能与红壤的低pH条件对氨氧化菌种群的长期选择有关;3种土壤中的硝化活性与土壤中的硝化细菌数量没有显著相关,可能由于3种土壤差异显著的土壤环境对硝化活性的影响造成。因此在对不同土壤硝化细菌进行研究时不仅需要对硝化细菌数量进行研究,还需要研究不同土壤中硝化细菌的种属及不同土壤环境条件对硝化细菌硝化活性的影响。     

中国中部太白山不同海拔杜鹃兰根部内生真菌多样性

本研究以太白山自然保护区蒿坪站杜鹃兰Cremastra appendiculata为材料,采用菌丝团和根组织分离法进行真菌分离,并用ITS序列分子鉴定;用变性梯度凝胶电泳（denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE）分析根部内生真菌多样性,研究海拔和根际土理化性质对真菌多样性的影响。分离到79株19种真菌,均为子囊菌门Ascomycota,隶属于座囊菌纲Dothideomycetes 1目2科2种和粪壳菌纲Sordariomycetes 7目10科17种,其中12种兰科菌根真菌。DGGE检测到80种真菌,其中兰科菌根真菌交链链格孢、锈腐土赤壳和木霉属真菌可通过组织分离法得到,担子菌门Basidiomycota 3种真菌只在DGGE检测到。随着海拔升高,根际土硝态氮和速效磷下降,导致真菌丰富度和香侬维纳指数降低,辛普森指数升高。本研究为发掘此地区杜鹃兰菌根真菌资源进行杜鹃兰人工培育奠定基础。     

洋山深水港海域表层海水中古菌多样性特点

利用DGGE、定量PCR以及16S rRNA基因克隆文库技术对洋山深水港海域表层海水中的古菌多样性组成进行了调查和分析。通过Quantity One软件分析不同样品的DGGE图谱,发现洋山深水港3个不同海域(小洋山港口区、大洋山港口区、中间航道)的古菌群落多样性组成不存在明显的区别;利用定量PCR的方法对3个不同样品中的古菌16S rRNA基因拷贝进行计数,发现3个不同海域的古菌16S rRNA基因拷贝数的数量关系为:大洋山海域((1.69±0.19)×10~6copies/mL)中间航道((2.17±0.20)×10~6copies/mL)小洋山港口区((2.42±0.22)×10~6copies/mL),这说明洋山深水港3个不同海域的古菌群落组成是一致的,只是在数量上略有差异,为对该海域古菌的更深入调查研究提供了便利和数据基础。洋山深水港海域表层海水的古菌16S rRNA基因文库分析表明,古菌由三大门类组成:广古菌门(Euryarchaeota)、泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota)。广古菌门所占比例约为26.8%,泉古菌门约为33.0%,奇古菌门约为40.2%。广古菌门含有2个类群,分别是Mathanobacteriales(10.3%)和Marine GroupⅡ(16.5%);泉古菌门含有1个类群,为Unidentified Crenarchaeotic Group(33.0%);奇古菌门含有1个类群,为Marine GroupⅠ(40.2%)。结果显示,Mathanobacteriales类群和Marine GroupⅡ类群的比例失调,这可能预示着洋山深水港海域存在油污污染及外来微生物物种入侵的风险。     

Impact of Fungicides on the Diversity and Function of Non-target Ammonia-Oxidizing Microorganisms Residing in a Litter Soil Cover

Litter soil cover constitutes an important micro-ecosystem in sustainable viticulture having a key role in nutrient cycling and serving as a habitat of complex microbial communities. Ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA) are known to regulate nitrification in soil while little is known regarding their function and diversity in litter. We investigated the effects of two fungicides, penconazole and cyprodinil, commonly used in vineyards, on the function and diversity of total and active AOB and AOA in a microcosm study. Functional changes measured via potential nitrification and structural changes assessed via denaturating gradient gel electrophoresis (DGGE) at the DNA and RNA levels were contrasted with pesticide dissipation in the litter layer. The latter was inversely correlated with potential nitrification, which was temporarily inhibited at the initial sampling dates (0 to 21?days) when nearly 100?% of the applied pesticide amounts was still present in the litter. Fungicides induced changes in AOB and AOA communities with RNA-DGGE analysis showing a higher sensitivity. AOA were more responsive to pesticide application compared to AOB. Potential nitrification was less sensitive to the fungicides and was restored faster than structural changes, which persisted. These results support the theory of microbial redundancy for nitrification in a stressed litter environment.