大庆盐碱地九种植物根际土壤微生物群落结构及功能多样性

盐碱土是陆地表面生态脆弱区域。它与荒漠化过程相伴而生,不但造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。研究盐碱地植物根际土壤微生物群落的多样性,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建具有重要意义。运用PCR-DGGE技术和Biolog微平板法,对大庆盐碱地9种不同植物根际土壤微生物结构和功能的多样性进行了分析。结果表明,不同植物根际土壤微生物组成不同,同一科的植物具有相似的微生物组成。对11个克隆进行了序列测定,发现这一地区植物根际优势微生物菌群为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多样性。结果表明,不同植物根际土壤细菌群落对底物碳源的代谢特征存在着一定的差异,其中豆科的野大豆根际土壤细菌对底物碳源的代谢能力最强。     

两种镉积累型小麦根际微生物群落结构及功能多样性

为探究不同积累型小麦品种对根际微生物群落结构及功能多样性的影响,以镉低积累型小麦济麦22和镉高积累型小麦冀5265为研究材料,采用分离培养法和Biolog-Eco微平板法分析根际细菌数量、可培养优势群落结构以及微生物群落功能多样性。结果表明：污染土壤济麦22根际总细菌数量和抗Cd细菌数量均显著高于冀5265,而非污染土壤中两品种间无差异。污染土济麦22根际发现较多产脲酶和高镉抗性菌株(200 mg/L)。污染土济麦22根际优势菌多为Arthrobacter sp.和Bacillus sp.,冀5265根际优势菌主要为Streptomyces sp.;非污染土济麦22与冀5265根际优势菌群相似,均以Bacillus sp.为主。Biolog试验结果表明,两个小麦品种根际微生物群落对碳源的利用能力存在差异,济麦22根际微生物AWCD值、Mc Intosh指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数在污染土和无污染土中均显著高于冀5265。因此,污染土壤中不同积累型小麦品种根际微生物群落结构及功能多样性均存在差异,该研究结果对于揭示高低积累型小麦根际微生物机制提供了重要参考依...     

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。     

人工湿地不同季节与单元之间根际微生物多样性

采用选择性平板培养基法和PCR-DGGE法比较研究了三级垂直潜流人工湿地污水处理系统中不同季节与单元之间根际微生物数量与多样性,结果表明,随着“秋-冬-春-夏”的季节的变化,2种方法测定的微生物数量都呈现“高-低-高”季节性变化现象,但选择性平板培养基法显示秋季数量最多,PCR-DGGE法显示夏季数量最多.从三级处理单元的1-3级,两种方法测定的微生物数量都呈现“低-高-低”的规律.除土样11外,其余相同季节的土样均出现聚集在同一个分支下.得到的4个差异序列(YP1-YP 4),经BLAST比较,分别找到同源性最近的已知类群,分别为肠杆菌属、弧菌、欧文氏菌、产酸克雷伯菌.BLASTX比较发现YP1与细菌代谢分解有机物有关;YP2蜡样芽胞杆菌生命活动相关,具有解磷的作用;YP3与APOE载脂蛋白e功能相似,参与细菌的分解代谢;YP4功能可能与细菌去氮有关.     

连作条件下毛鸡骨草根际土壤微生物群落功能多样性变化特征

毛鸡骨草是治疗肝病的重要中草药之一,而连作障碍致其产量和品质下降。从主产区广西玉林分别采集正茬、重茬和连作三年的毛鸡骨草根际土壤样品,以种植前水稻土壤为对照,采用Biolog GN2 平板碳源分析技术,研究连作条件下根际土壤微生物群落功能多样性变化特征,以揭示其连作障碍的原因。结果表明,连作导致根际土壤微生物功能多样性显著降低,微生物利用各类碳源的能力下降。主成分分析(PCA)表明,不同种植年限的毛鸡骨草根际土壤微生物群落结构之间存在显著差异,且均与种植前对照明显不同,而同一种植年限不同生长期土壤微生物碳代谢群落结构虽有差异,但并不显著。相关分析表明,其产量与微生物功能多样性指数(如Shannon,Simpson,Mclntosh)以及平均吸光值(AWCD)值正相关,而与第一主成分(PC1)呈显著负相关,说明连作条件下其产量的降低在一定程度上与土壤微生物功能多样性的降低和群落结构的改变有关。     

长期不同施肥对番茄根际土壤微生物功能多样性的影响

研究长期定位施肥对番茄根际土壤微生物群落功能多样性的影响,旨在为番茄根际生态过程中的调控提供科学依据和理论指导。以沈阳农业大学长期定位施肥基地的番茄根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法,分析了11个处理:N(单施氮肥)、K(单施钾肥)、P(单施磷肥)、NP(氮磷肥配施)、NPK(氮磷钾肥配施)、MN(有机肥配施氮肥)、MK(有机肥配施钾肥)、MP(有机肥配施磷肥)、MNP(有机肥配施氮磷肥)、MNPK(有机肥配施氮磷钾肥)、对照CK(不施肥)的土壤微生物群落功能多样性。结果表明:(1)配施有机肥能够显著提高土壤有机质、速效磷、速效钾和碱解氮的含量,氮肥的施入会降低根际土壤的pH,各处理间土壤理化性质的差异显著;(2)配施有机肥可以增强番茄根际土壤微生物对碳源的利用能力,提高微生物群落功能多样性,其中,MNP处理微生物对碳源利用能力最强,微生物活性最高。具体表现为:(1)长期施肥改变了土壤微生物对碳源的利用能力。配施有机肥处理的土壤微生物对6类碳源的总利用能力高于单施化肥处理,以MNP优势最明显;(2)在6类碳源中,氨基酸类碳源利用能力最强,酚酸类碳源利用能力最弱;(3)主成分分析表明,31种碳源对PC1贡献较大的有12种,对PC2贡献较大的有8种;(4)施加肥料的处理的Shannon指数、丰富度指数和优势度指数均高于不施肥的处理,但其均匀度下降。有机肥配施氮磷肥处理的Shannon指数、丰富度指数均显著高于其他处理。综合所有结果,以MNP的施肥较果最佳,能够呈现较高的根际土壤微生物功能多样性。     

毛黄堇根腐病根际土壤微生物群落结构及多样性

目的：研究健康毛黄堇植株和患根腐病毛黄堇植株根际土壤微生物群落多样性和组成差异,探讨其与毛黄堇病害发生的关系,为针对性开展防治工作提供科学依据。方法：利用Illumina MiSeq技术,比较健康和患病根际土壤微生物群落结构特征及差异。结果：患病根际土细菌群落α多样性降低,真菌群落α多样性升高。健康和患病植株细菌、真菌门水平的组成结构及相对丰度差异均较小,细菌优势门为变形菌门和放线菌门,真菌为子囊菌门。属水平上组成结构复杂,优势细菌属为Subgroup＿6等,优势真菌属为曲霉属。患病植株差异标志物种主要为小单孢菌科细菌和核盘菌科真菌。结论：土壤微生物群落多样性和结构与毛黄堇健康状态密切相关,致病真菌相对丰度增加可能是导致病害发生的重要原因。     

入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构及多样性

[目的] 探明严重入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构。[方法] 采集长沙县黄花镇郭公渡5处严重入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤,应用Illumina高通量测序技术研究加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构及多样性。[结果] 加拿大一枝黄花根际土壤有机质含量显著高于非根际土壤,二者间含水量差异不显著。在微生物群落多样性和丰度上,根际土壤细菌的Shannon指数和Simpson指数均大于非根际土壤,Chao1指数和ACE指数均小于非根际土壤,而根际土壤真菌的Shannon指数和Simpson指数均小于非根际土壤,Chao1指数和ACE指数均大于非根际土壤。在门水平上,酸杆菌门Acidobacteriota和变形菌门Proteobacteria的细菌总相对丰度在根际和非根际土壤样品中占比分别为42.92%和34.23%。子囊菌门Ascomycota的真菌相对丰度在根际土壤和非根际土壤样品中占比分别为58.6%和57.3%。在属水平上,根际土壤细菌中太阳念珠菌属Candidatus Solibacter、Ellin6067、伯克氏菌属Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia和慢生根瘤菌属Bradyrhizobium的相对丰度明显高于非根际土壤,而不动杆菌属Acinetobacter的相对丰度显著低于非根际土壤。根际土壤真菌中的小画线壳属Monographella、鬼笔属Phallus、被孢霉属Mortierella、镰刀菌属Fusarium、斜盖伞属Clitopilus的相对丰度均明显高于非根际土壤,而Sistotrema、unidentified_Ascomycota_sp、unidentified_Paraglomerales_sp、茶渍属Lecanora的相对丰度明显低于非根际土壤。[结论] 加拿大一枝黄花的入侵改变了根际微生物群落结构及组成,使之与非根际存在一定的差异,为加拿大一枝黄花成功入侵的机理研究提供理论支撑。     

人工湿地不同植物根际微生物群落多样性比较研究

应用平板计数与PCR-DGGE技术相结合的方法,对人工湿地芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)和黑麦草(Lolium perenne)三种植物根际微生物群落多样性进行研究。结果表明,三种植物根际具有不同的微生物数量和群落结构;根际微生物数量显著高于非根际(P<0.05),两者具有不同的群落结构和优势种群;芦苇根际具有数目最多的常见物种和最大的物种均匀性,根际与根区多样性指数差别最大,根际效应R/S最大,表明芦苇能够更好的影响土壤微生物的富集和分布,提高微生物群落多样性。     

转基因棉花种植对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

应用Biolog方法对两种转基因棉花及其亲本非转基因棉花根际土壤微生物的单一碳源利用水平进行了比较分析,探讨转基因棉花种植对其根际土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明：与非转基因亲本相比,在苗期、蕾期、吐絮期、衰老期转基因棉花种植对根际土壤微生物群落碳源利用能力、Shannon功能多样性指数和均匀度指数的影响均不显著,而在花铃期根际土壤微生物群落碳源利用能力和Shannon功能多样性指数显著降低.主成分分析表明,花铃期转基因棉花与非转基因棉花根际土壤微生物碳源利用在两主成分轴上的分异较大,碳源利用模式差异显著.     

退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF＞MB＞CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.     

百菌清对落叶松人工防护林土壤微生物群落的影响

利用稀释平板法和Biolog-Eco检测技术,分析了喷施百菌清对落叶松人工防护林土壤微生物群落的影响。结果表明,土壤微生物中细菌数量占据绝对优势,其数量直接影响落叶松人工防护林土壤微生物总量的变化趋势。总体上,百菌清对细菌的数量具有抑制作用。喷洒后0d,仅抑制表层与上层(0-10cm)土壤细菌的增殖;喷洒后2个月,对表层与上层土壤细菌的抑制作用减弱,而喷洒后4个月时,其抑制作用最强。喷洒后0d与2个月时,百菌清对表层与上层土壤真菌数量的增殖均具有促进作用。喷洒后2个月、4个月时均对下层土壤放线菌数量具有抑制作用。将土壤3大类群微生物数量、土壤理化指标及群落多样性指数进行相关分析表明,土壤中有效磷和速效钾与放线菌数量、水解氮与细菌数量存在显著正相关性,而与群落多样性无显著相关性。喷洒百菌清2个月后,对表层土壤微生物群落碳源利用率的影响不显著,而对上层(0-10cm)土壤微生物存在显著影响,下层(10-20cm)土壤微生物群落的碳源利用率在百菌清喷洒2个月与4个月后具有显著差异;而不同土层微生物群落对碳源利用率的差异不显著。微生物群落利用31种碳源的主成分分析表明,喷洒百菌清后,微生物群落利用单一碳源的能力显著提高,且喷洒2个月后微生物群落对某些碳源如肝糖与2-羟基苯甲酸等的利用率明显增加。方差分析表明,喷洒百菌清后,不同作用时间及不同处理,不同土层间土壤微生物对碳源的利用率具有显著差异。喷洒百菌清前(5月)土壤微生物对多聚物与氨基酸、碳水类、芳香类及胺类的利用率差异较大(P<0.05),且对多聚物的利用率最高;处理组的表层土壤微生物对碳源的利用率高于其它处理组;而喷洒2个月后,对胺类、芳香类的利用率与其它4类碳源具有显著差异。     

望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征

以望天树纯林(WC)、望天树×降香黄檀(WJ)和望天树×尾巨桉(WA)混交林为研究对象,对比分析不同林分中望天树根际土壤理化性质,并利用Biolog-Eco微平板法和磷脂脂肪酸(PLFA)甲酯法研究根际微生物群落特征,探讨不同混交树种对望天树根际土壤微生态环境的改善作用。结果表明: 3种林分望天树根际土壤含水量、pH值、有机质、全氮、全钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为WA显著高于WC和WJ,而WC和WJ差异不显著;硝态氮、铵态氮、速效钾含量表现为WA和WJ差异不显著,二者均显著高于WC;全磷和速效磷含量表现为WJ>WA>WC,林分间差异显著。3种林分望天树根际土壤微生物平均颜色变化率(AWCD) 、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数及6类碳源底物利用情况均表现为WA>WJ>WC;主成分分析表明,碳水化合物类、氨基酸类和酚酸类化合物是望天树人工林根际土壤微生物主要利用的碳源。3种林分望天树根际土壤微生物总PLFA及细菌、真菌、放线菌的PLFA含量均表现为WA>WJ>WC。相关性分析表明,土壤理化性质(包括含水量、pH值、有机质、全氮、全钾、硝态氮、铵态氮、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性)与微生物特征(即代谢活性、功能多样性指数及PLFA含量)均存在显著正相关关系。从土壤理化性质及微生物群落功能和结构特征分析来看,3种林分中望天树×尾巨桉是最有利于改善望天树幼树期根际土壤微生态环境、提高土壤可利用养分的混交模式。     

Autochthonous bacterial flora indicated by PCR-DGGE of 16S rRNA gene fragments from the alimentary tract of Costelytra zealandica (Coleoptera: Scarabaeidae)

Aims: To locate and identify putative autochthonous bacteria within the grass grub gut that may have a role in symbiosis. Methods and Results: Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) fingerprinting was used to investigate bacterial diversity in the grass grub larval gut. The microbial community profiles from five geographically distinct populations were compared and the influence of feeding was analysed. Bacterial community in the midgut was highly variable between locations and was affected by feeding. The hindgut contained a more diverse but stable bacterial community that was less affected by external conditions. Forty-seven distinct DGGE bands, representing different bacterial genotypes, could be distinguished from all samples, with 34 different bands occurring in the hindgut. The 22 most common bands were isolated and DNA was sequenced. Sequence analysis revealed that most bacteria (16/22) were affiliated to the Clostridiales with the predominant bacteria affiliated to the genus Clostridium. The remaining bacteria were aligned to the Betaproteobacteria, Deltaproteobacteria and Bacteroidetes. Conclusions: The grass grub larva has an autochthonous microflora with predominance of Clostridium spp. in the hindgut. Significance and Impact of the Study: Occurrence of an autocthonous microflora in the grass grub hindgut suggests a symbiotic relationship which could help explain the ability of larval scarabs to feed on recalcitrant organic matter.     

十字花科作物根肿病对根际土壤微生物群落的影响

为探究根肿病对十字花科作物根际土壤微生物多样性的影响,以罹病大白菜和健康株根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术对2组样本的细菌16S rDNA和真菌ITS基因进行序列测定,分析了样本间的微生物群落结构和组成差异,同时测定根际土壤理化性质,探讨根肿病、土壤微生物群落、土壤环境因子三者的相关性。研究表明:1)患病植株根际土壤pH和总磷、总钾、碱解氮、速效钾含量显著低于正常植株根际土,而交换性钙含量明显增加。2)根肿病的发生降低了根际土壤中细菌种群的丰富度和多样性程度,但对根际土壤中的真菌α-多样性无明显影响。3)变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等是所测土壤样本的主要优势细菌种群,其中患病植株根际土壤中拟杆菌门丰度显著高于健康植株根际土壤,放线菌门丰度则显著降低(P<0.05)。优势细菌纲为γ-变形菌纲、拟杆菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲、酸杆菌纲等,2组土壤样本间多种优势细菌纲相对丰度差异显著。4)根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和壶菌门,其相对丰度在患病和健康株根际土壤样本中均有明显差异。主要真菌纲为散囊菌纲、被孢霉纲、锤舌菌纲等,并且土壤样本间的多种优势真菌纲相对丰...     

转基因水稻对土壤微生物群落结构及功能的影响

以非转基因水稻为对照,以变性梯度凝胶电泳(DGGE)和Biolog技术为手段,研究了2种转基因水稻对土壤微生物群落结构及功能的影响。结果显示:转基因水稻仅在生长发育旺盛期对土壤细菌数量有显著影响;且不同品种转基因水稻土壤微生物间的遗传距离大于转基因水稻与对照间土壤微生物的距离,即2个转基因水稻品种对土壤微生物群落遗传多样性的影响均不显著;在水稻抽穗期,2种转基因水稻与其对照的土壤微生物群落在72h时的平均光密度呈现显著差异,而到了成熟期则差异不显著。土壤微生物群落多样性指数和均匀度指数也表现出类似趋势。本试验证明,在水稻生长发育旺盛时期,Mclntosh指数(u)是一个有效区分转基因水稻和非转基因水稻土壤微生物群落多样性的指标。     

马铃薯全生育期内根际微生物组变化规律

[目的]陆生植物根际环境与土壤中的微生物菌群关系密切,其根际微生物群落动态极可能直接影响着植物健康及养分高效利用。虽然根际益生菌已被证实可用于提高作物生产力,但由于缺乏对这些菌群组成动态变化规律的认识了解,它们的开发受到限制。研究马铃薯全生育期根际菌群的动态变化规律,探讨根际菌群变化与马铃薯发育时期的相关性,为针对马铃薯不同生长时期开发专用生物益生菌肥奠定理论基础。[方法]本研究着眼于马铃薯田间全生命周期微生物组动态变化,通过Illumina MiSeq高通量测序技术对不同时间点马铃薯根际细菌16S rRNA基因V3-V4区和真菌ITS区测序并对操作分类单位(OTU)进行聚类,分析样品间微生物群落的多样性特征,并通过机器学习的方法建立模型,将根际菌群与田间马铃薯发育时间相关联。[结果]根际菌群在马铃薯各个发育阶段随时间变化明显,营养生长阶段的微生物群落结构发生了显著变化,随着结薯期的开始逐渐稳定,直到块茎成熟后期根际菌群再次出现较大变化,且在不同施肥处理间呈现较大差异。进一步基于模型挖掘了与马铃薯发育时间相关联的22个特征细菌类群和16个特征真菌类群,其中苗期和结薯末期的特征类群分别为梭菌(Clostridium)和放线菌(Actinobacteria)。[结论]马铃薯的生长发育时期是影响根际微生物群落组成的主要因素,益生菌肥的添加主要影响马铃薯结薯末期的细菌微生物菌群结构。