The oxidation of pipecolic acid in preincubated soils

Chernozem soil was preincubated with 0.1% glucose, glucose plus ammonium nitrate, hydrolyzed casein or amino acids for five days and with 1% wheat straw, pectin, peptone or cellulose for ten days. The soil was modified by this treatment so that the pipecolic acid was oxidized in two steps, as was shown by two peaks on the graphic plot of the oxygen uptake. In the control soil sample preincubated with water, the oxygen consumption curve formed one peak. In brown soil it was necessary to increase the concentration of glucose and hydrolyzed casein to 1% to obtain the oxidation of pipecolic acid in two phasos. Approximately a third of the oxygen for the complete oxidation of pipecolic acid was consumed in the first phase of oxidation, another third in the second phase of oxidation. A relation was found between the occurrence of the second period of oxidation of pipecolic acid and the amount of organic carbon in the soil.     

不同荒漠植物根际土壤微生物群落结构特征

于2015年7月在甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区采集膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、红砂(Reaumuria songarica)、合头草(Sympegma regelii)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)5种典型荒漠植物根际土壤样品,利用磷脂脂肪酸(PLFA)法结合Sherlock微生物鉴定系统分析了土壤微生物群落结构。结果表明,5种荒漠植物根际土壤微生物磷脂脂肪酸种类和组成差异显著,其中表征革兰氏阳性菌的18:0 iso、16:0 iso和17:1 isoω9c分别为红砂、珍珠猪毛菜特有表征放线菌的18:1ω7c 10-methyl仅在珍珠猪毛菜根际存在。总PLFAs、真菌、放线菌和真菌/细菌在珍珠猪毛菜中显著最高,革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌在膜果麻黄和珍珠猪毛菜根际显著高于其他植物,AM真菌在合头草根际有最高值。结构方程模型分析表明,与植物相比,土壤因子对微生物群落结构影响更为显著,其中易提取球囊霉素对放线菌有显著影响,土壤碱解氮是革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的主要影响因子。同时,土壤微生物群落结构可用于检测不同荒漠植物根际微环境土壤退化状况。     

盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对AM真菌的影响

为探明盐渍化土壤影响下AM真菌与根际土壤间的关系,试验选取宁夏碱化龟裂土、草甸盐土、盐化灌淤土3种类型4个样地上典型植被群落,测定了植物根际土壤养分含量、微生物群落结构、AM真菌侵染率以及孢子密度。结果显示:盐渍化土壤根际微生物碳源利用类型显著不同,对芳香类化合物的代谢能力整体较弱;红寺堡草甸盐土上微生物优势群落为氨基酸代谢类群,惠农盐化灌淤土为多聚化合物代谢群,西大滩碱化龟裂土为碳水化合物代谢群。AM真菌孢子密度与微生物碳源代谢群间的关系比较复杂。其中,惠农样点根际土壤孢子密度与多聚化合物微生物代谢群呈显著正相关,西大滩地区孢子密度与碳水化合物微生物代谢群呈显著正相关。土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮等土壤肥力因子及土壤中的HCO-3、Na+、Cl-等盐基离子含量能解释AM真菌孢子密度与土壤环境因子之间相互关系的大部分信息。较高的HCO-3浓度促进了AM真菌侵染率的提高,但高盐浓度下Na+和Cl-降低了菌根侵染率。土壤对AM真菌孢子密度、侵染率的影响因土壤盐分组成类型的不同而异。研究结果为深入了解AM真菌多样性,促进宁夏盐碱地的合理开发与利用提供了理论依据。     

Promotion of Arabidopsis immune responses by a rhizosphere fungus via supply of pipecolic acid to plants and selective augment of phytoalexins

The ascomycete insect pathogenic fungi such as Metarhizium species have been demonstrated with the abilities to form the rhizosphere or endophytic relationships with different plants for nutrient exchanges. In this study, after the evident infeasibility of bacterial disease development in the boxed sterile soils, we established a hydroponic system for the gnotobiotic growth of Arabidopsis thaliana with the wild-type and transgenic strain of Metarhizium robertsii. The transgenic fungus could prod...     

不同植物根际土壤碳氮水解酶活性热点区的空间分布特征

为研究喀斯特退耕地不同植物根际土壤碳氮水解酶活性的空间分布特征,采用喀斯特区域农田表层土壤,选择当地粮食作物玉米、牧草苜蓿及弃耕后常见草本植物莎草,进行室内根盒培养试验。利用根际土壤原位酶谱分析技术,研究不同植物根际与非根际土壤β-葡萄糖苷酶(βG)和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性的分布模式。结果发现:1)3种植物在根尖和根伸长区都存在酶活性热点区,最大根际酶活性热点区范围为苜蓿>莎草>玉米;2)玉米βG和NAG根际酶活性热点范围在根尖与根伸长区范围相近约为1.13 mm,苜蓿根际βG热点区范围是根伸长区(1.98 mm)>根尖(1.19 mm),而NAG热点区范围是根尖(0.91 mm)>根伸长区(0.59 mm),莎草根际βG和NAG活性热点区范围均是根尖(1.38—1.86 mm)>根伸长区(0.93—1.16 mm);3)豆科植物苜蓿的根系和根际微生物偏好碳需求,这可能与豆科植物的固氮功能有关,缓解氮养分需求;而莎草根系和根际微生物偏好氮养分,这与喀斯特土壤氮养分限制有关。总体上,苜蓿根际酶活性热点范围最广,根系和根际微生物偏好碳需求,而且其...     

基于Biolog-ECO方法的两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落特征

【背景】土壤微生物是草原生态系统的重要组成部分,在调节植物生长、促进土壤结构的形成及维持草原生态系统功能和稳定性等方面有着不可替代的作用。【目的】探究内蒙古自治区四子王旗两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落代谢功能的多样性。【方法】利用Biolog-ECO微平板法分析四子王旗荒漠草原中阿德格和格根塔拉2个样地中短花针茅、冷蒿、细叶葱、阿尔泰狗娃花和银灰旋花5种植物根际土壤微生物群落多样性特征。【结果】两种不同草原中5种不同植物根际土壤中可培养微生物数量存在显著性差异(P0.05),阿德格草原中短花针茅根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物根际,格根塔拉草原中阿尔泰狗娃花根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物;两样地不同植物根际土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均表现为格根塔拉样地高于阿德格样地,而且呈"S"型变化。培养96 h后格根塔拉草原5种植物的Shannon指数与Simpson指数高于阿德格草原,同时银灰旋花根际土壤微生物多样性指数在两个草原中差异极显著;两个草原不同植物根际土壤微生物对碳源的利用主要是氨基酸类和碳水化合物碳源,对于L-天门冬酰胺、r-羟基丁酸、L-丝氨酸和D-半乳糖醛酸等碳源的功能微生物显著富集,根际土壤微生物的AWCD和多样性指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数呈极显著正相关性(P0.01),均匀度指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数量呈显著负相关性(P0.05)。【结论】不同植物根际土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异,而且根际土壤微生物数量越高,微生物碳代谢能力、微生物群落多样性越丰富。     

三叶鬼针草与不同本地植物竞争对土壤 微生物和土壤养分的影响

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)对我国农牧业生产造成了重大的损失。本文主要研究三叶鬼针草入侵与不同本地植物竞争对土壤微生物群落结构和土壤养分的影响。利用磷脂脂肪酸方法(phospholipid fatty acids, PLFAs)测定土壤微生物群落组成, 同时测定土壤养分和酶活性, 并利用Canoco4.5软件分析了土壤微生物、土壤养分和土壤酶活性的相关性。结果表明: (1)三叶鬼针草对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、丛枝菌根真菌等土壤微生物具有较强的聚集能力, 且其根际土壤聚集的微生物类群与本地植物种类密切相关。(2)三叶鬼针草入侵显著增加了入侵地土壤的有机碳含量, 降低了铵态氮的含量; 土壤中的速效钾、速效磷和硝态氮的含量则与本地植物种类密切相关。(3)相关性分析表明, 16:00和16:1 ω5c对铵态氮的含量影响较大, 而三叶鬼针草入侵地16:00和16:1 ω5c的含量显著高于裸土对照, 进而推测这一状况导致了铵态氮含量的降低。(4) 15:1 anteiso A和18:1 ω5c与速效钾的含量呈显著正相关, 而其含量在狗尾草(Setaria viridis)中显著高于其他处理, 三叶鬼针草与狗尾草混种处理中土壤中速效钾的含量高于其他处理。以上结果说明, 三叶鬼针草通过改变土壤微生物群落结构影响了土壤酶活性和土壤养分, 且这种改变与入侵地本地植物种类有关。     

3种菊科入侵植物不同生长时期的土壤酶活性和养分变化

【目的】黄顶菊、三叶鬼针草和豚草是我国危害较严重的3种菊科入侵植物。了解3种菊科植物生长过程中土壤养分和酶活性的变化,可以为研究其入侵机制提供依据。【方法】在中国农业科学院植物保护研究所廊坊中试基地开展同质园实验,比较分析了黄顶菊、三叶鬼针草和豚草3种菊科入侵植物在幼苗期、旺盛生长期和生殖生长期根际土壤养分和酶活性的变化。【结果】3种外来菊科植物的生长时期对土壤养分和酶活性存在显著影响。3种外来植物入侵域的土壤速效磷、硝态氮含量以及磷酸酶活性随生长时期变化都表现出先升高后降低的趋势,均在旺盛生长期达到最大值。入侵域土壤速效磷和硝态氮含量的变化趋势与狗尾草明显不同。3种外来植物入侵降低了土壤速效钾含量,提高了土壤脲酶、磷酸酶活性。【结论】3种外来菊科植物的入侵改变了土壤养分和酶活性,创造出更有利于自身生长和繁殖的条件,以利于其进一步扩张。     

pH对不同富集能力植物根际土壤溶液中镉形态的影响

为了解不同p H对土壤溶液中Cd形态分布的影响,采用Visual MINTEQ 3.0模型和阳极溶出伏安法(ASV)研究土壤p H分别为4.0、5.5、7.0和8.5时镉超富集植物东南景天和非富集植物垂盆草根际土壤溶液中Cd的形态分布。模型计算结果表明:随着p H的升高,2种植物土壤溶液中Cd2+的比例均逐渐减小,其中东南景天根际土壤溶液中Cd2+占总溶解性Cd的比例为46.1%~3.2%,垂盆草为60.9%~9.9%;当土壤p H≥5.5时,土壤溶液中Cd形态主要以有机络合态(Cd-DOM)为主;2种植物相比,4个p H水平下垂盆草土壤溶液中Cd2+比例均高于东南景天,但东南景天中有机络合态Cd所占比例较大。基于ASV法的测定结果表明:东南景天土壤溶液中电活性Cd占总溶解性Cd的比例从最小(p H 8.5时)的5.5%到最大(p H 4.0时)的79.6%,而垂盆草的变化范围为11.8%~86.7%;电活性Cd的测定结果与Visual MINTEQ 3.0模型计算结果显著相关(R2=0.80),从而互相验证了实验测量和模拟计算的可靠性。     

不同植物对黄顶菊根际土壤微生物和土壤养分的影响

[目的] 不同植物对外来入侵植物的抵御能力不同,研究不同植物对入侵植物根际土壤生态的影响可为筛选入侵植物的竞争替代植物提供科学依据。[方法] 利用同质园试验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置黄顶菊单种、黄顶菊与不同植物（地肤、苘麻、苏丹草、反枝苋）混种处理,采用磷脂脂肪酸分析方法来研究不同植物对黄顶菊根际土壤微生物群落结构的影响,并结合土壤养分的变化探究不同植物对黄顶菊根际土壤生态的影响。[结果] 与黄顶菊单种相比,地肤和苘麻降低了黄顶菊根际微生物的总含量,改变了黄顶菊根际微生物群落结构。地肤、苘麻能竞争性抑制黄顶菊对铵态氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长。[结论] 不同植物的抵御能力与其土壤生态有关,替代植物通过改变黄顶菊根际土壤微生物,抑制黄顶菊对氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长,实现对黄顶菊的替代控制。     

不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响

在南方典型稻田设置连续4年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验,监测施用不同有机肥条件下土壤及水稻植株镉(Cd)、锌(Zn)含量的变化,研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响.结果表明: 施用有机肥(猪粪、鸡粪、稻草)对土壤全Cd、有效态Cd含量及Cd活性皆无显著影响,但有增加土壤Cd全量的趋势,且显著增加土壤全Zn、有效态Zn含量及Zn活性.施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米Cd含量,降Cd效果为猪粪>鸡粪>稻草,猪粪处理水稻稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降37.5%、44.0%、36.4%;鸡粪处理水稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降22.5%、33.8%、22.7%;而稻草处理水稻米Cd含量比对照下降7.5%,但茎、叶Cd含量比对照分别增加8.2%、22.7%;施用猪粪、鸡粪降低稻米Cd含量主要是降低了水稻植株对土壤Cd的富集,而施用稻草则主要是降低了水稻茎Cd向稻米的转运.施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量,施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%,但对水稻稻米、叶Zn含量无显著影响.Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用,土壤及水稻茎Zn含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对Cd的吸收积累,且随土壤有效态Zn/Cd含量比值的增加,Zn、Cd竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累Cd的主控因子,而Zn、Cd竞争吸收才是影响水稻吸收积累Cd的主控因子.     

药用植物根系土壤可培养粘细菌的分离鉴定

[目的]对药用植物根系土壤可培养粘细菌进行分离与鉴定,探讨药用植物根系土壤粘细菌资源多样性.[方法]采集华南植物园和南岭国家森林公园22种药用植物根系土,利用辅助菌诱导分离技术分离样品中可培养粘细菌;通过菌株显微形态和菌落形态观察,结合16S rDNA基因序列分析,确定分离粘细菌菌株的系统发育地位.[结果]分离获得50株粘细菌,分属于3个科,7个属,其中粘球菌属(Myxococcus)18株,珊瑚球菌属(Corallococcus)11株,孢囊杆菌属(Cystobacter)7株,原囊菌属(Archangium)8株,标桩菌属(Stigmatella)1株,软骨霉状菌属(Chondromyces)4株,匣状球菌属(Pyxidicoccus)1株.粘球菌属和珊瑚球菌属分布最为广泛.[结论]研究发现药用植物根系土壤可培养粘细菌与土壤pH和有机碳含量等环境因子有一定的相关性.粘细菌更适宜在有机质丰富、pH近中性的环境中生长;粘球菌属和珊瑚球菌属的菌株对pH适应性较强,而粘球菌属和孢囊杆菌属的菌株对土壤有机碳含量依赖性不强,在贫瘠土壤中仍有分布.本研究对后续粘细菌资源的开发和利用提供良好的实验材料和理论基础.     

黑龙江省药用植物根际土壤真菌多样性

为了解黑龙江省药用植物根际土壤真菌的种群结构和区系分布特点,于2010年7月份和10月份,在黑龙江省的伊春、铁力、绥化、哈尔滨、牡丹江和佳木斯6个中药材产区共采集土壤样品220份,所采集的药用植物种类主要有五味子、平贝母、刺五加、党参、防风、柴胡、桔梗、黄芩等14种.经稀释平板法和土壤颗粒平板法分离共获得1016株真菌,经形态鉴定归为35属86种,其中接合菌7属10种,占7.78％;子囊菌1属2种,占0.69％;无性型真菌27属74种,占70.76％,其余20.77％的菌株为不产孢真菌.试验结果表明,黑龙江省药用植物根际土壤真菌的种群多样性丰富,其中青霉属Penicillium、曲霉属Aspergillus、木霉属Trichoderma、镰孢菌属Fusarium是优势种群,粘帚霉属Gliocladium、金孢属Chrysosporium、毛霉属Mucor、枝孢属Cladosporium、枝顶孢属Acremonium、根霉属Rhizopus是亚优势种群.不同药用植物根际土壤真菌区系的结构和组成存在一定的差异.除无孢类群外,青霉属Penicillium、曲霉属Aspergillus、木霉属Trichoderma和镰孢菌属Fusarium是14种药用植物根际土壤真菌的优势菌群.五味子、平贝母和柴胡是黑龙江省种植的主要中药材,它们在6个采样地点间的真菌种群的多样性水平存在差异,其中伊春地区的多样性指数(H’=2.9574)和丰富度指数(R=5.6683)最高,而佳木斯地区的均匀度指数(J=0.9200)最高.不同地区的相似性水平也存在差异,其中牡丹江与绥化的药用植物根际土壤真菌种群组成之间的相似性系数最高(Cj=0.6315),牡丹江与哈尔滨的相似性最低(Cj=0.3704).     

辽宁地区药用植物根际土壤真菌多样性的研究

作者于2007和2008年的5-10月间在辽宁省的丹东、凤城、清原、桓仁等药材产区采集土壤样品200余份,通过采用稀释平板法和土壤颗粒平板法进行土壤真菌的分离和培养,共分离和鉴定出27属54种真菌,其中接合菌2属3种、子囊菌1属1种、无性型真菌24属50种。分离到的部分真菌种类是重要的药用植物病原菌,如Cylindrocarpon destructans、Fusarium oxysporum和F.solani。研究发现,Penicillium paxilli、P.expansum、Trichoderma atroviride及T.viride的分离频率最高,是辽宁省4个调查地区药用植物根际土壤真菌的优势菌群。     

不同耐盐植物根际土壤盐分的动态变化

以甘肃秦王川引大灌区盐渍化土壤为研究背景,用盆栽根袋法对4种耐盐植物根际和非根际土壤pH和盐分离子的动态变化进行了分析比较。结果表明:4种待测植物随着培养时间的延长土壤pH和EC值呈降低趋势。新疆大叶(Medicago Sativa L.cv.Xinjiangdaye)、向日葵(Helianthus annuus)和霸王(Zygophyllum xanthoxylum)生长90 d后根际土壤pH明显低于非根际,而裸麦(Hordeum vulgare var. vulgare)根际较非根际pH差异不大。霸王和新疆大叶根际土壤EC值较非根际高,而裸麦和向日葵的根际与非根际差异不大。4种供试植物根际K⁺均出现亏缺,Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、SO^2-₄和Cl^-在新疆大叶、霸王和向日葵3种植物根际均出现富集,对于裸麦:Ca²⁺、Mg²⁺和SO^2-₄ 3种离子在植物根际富集,而Cl^-和Na⁺在根际亏缺。随着待测植物培养时间的增加Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺和Na⁺/Mg²⁺ 这3个比值呈降低趋势,说明Na⁺相对于K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的含量降低,生物措施对Na⁺的移除效果较显著。     

不同土壤水分条件下酸性硫酸盐土硫形态转化特征

以4种土壤湿度、3种干湿交替周期和原状土自然风干8个处理进行酸性硫酸盐土室内模拟实验,对模拟过程内土壤6种硫形态和pH等指标的动态变化过程的跟踪测定和分析结果表明,水分条件对酸性硫酸盐土中水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫的形态转化制约作用显著．淹水环境和过分干燥环境都不利于黄铁矿的氧化及水溶性硫和交换性硫的形成．潮湿但含水量不饱和环境有利于黄铁矿硫向水溶性硫和交换性硫的转换．在3种周期的干湿交替处理中,单一排干期水溶性硫和交换性硫土壤含量平均上升幅度分别为0．90～1．63g·kg^-1和0．58～1．47g·kg^-1,而黄铁矿硫含量下降幅度为1．29～3．20g·kg^-1．淹水期黄铁矿硫含量相对稳定而水溶性硫和交换性硫含量明显下降,并在排水过程中造成总硫的部分流失．硫形态转化量和硫的淋失量受到干湿交替周期的显著影响．同时分析了黄钾铁钒硫、有机硫和元素硫的动态．     

Asymmetric syntheses of pipecolic acid and derivatives

Summary Results in the field of asymmetric synthesis of pipecolic acid derivatives are reviewed. Three sections describe the asymmetric syntheses of the title compounds (i) from the chiral pool (-amino acids or carbohydrates) (ii) using a chiral auxiliary either derived from terpenes,-amino acids, tartaric acid, an amine or-amino alcohols (iii) by means of asymmetric catalysis.