高通量扩增子测序分析生防细菌对丹参根际和根表土壤真菌群落多样性的影响

利用高量测序方法探究生防细菌对丹参植株根际和根表土壤真菌群落多样性的影响。

向丹参植株根部施入生防细菌DS-R5,培养45 d后采集根际和根表土壤样品提取总DNA,扩增样品基因组DNA的V4―V5区后进行双端测序,利用生物信息学解析生防细菌对丹参植株根际和根表土壤真菌群落多样性的影响。

菌株DS-R5处理后增加了根际和根表土壤真菌群落的多样性和丰度;根际土壤共有物种种类大于根表土壤,说明菌株DS-R5处理后根际土壤处理与对照物种种类更接近,而对根表土壤中的微生物物种影响较大。真菌群落结构组成分析结果表明,不同土壤样品在门水平上共有优势真菌主要有子囊菌门、接合菌门、担子菌门和未分类;相比根表土壤对照样品,根表土壤处理样品中子囊菌门丰度下降了13.0%,接合菌门丰度升高了69.2%;根际土壤处理样品相比根际土壤对照样品,子囊菌门和接合菌门丰度分别升高了5.9%和8.9%,但二者差异无统计学意义。在属水平上,根表土壤样品经菌株DS-R5处理后提高了有益菌属的丰度,同时降低了有害菌属的丰度。

丹参植株施入生防细菌后,改变了根际土壤和根表土壤中微生物群落结构和多样性,本研究结果可以为利用生防细菌防控丹参根腐病提供理论参考。

     

滴灌对苜蓿根际土壤细菌多样性和群落结构的影响

【背景】细菌作为土壤微生物中的重要类群,能够有效促进土壤物质循环和能量流动,细菌多样性以及群落结构能够反映土壤的质量状况。【目的】了解滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌群落结构及多样性变化,探讨土壤环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】基于细菌16Sr RNAV3-V4区高通量测序技术,分析比较滴灌与自然降雨两种模式下生长的苜蓿根际与非根际土壤中细菌多样性和群落分布规律,然后采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)探讨土壤环境因子与细菌多样性的关系。【结果】苜蓿根际土壤中细菌多样性丰富,滴灌根际土壤中细菌多样性显著高于自然降雨根际土壤;土壤样品中共检测到细菌46门53纲116目220科469属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,25.27%-34.42%),其中α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,11.41%-18.97%)为优势亚群,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,1.00%-4.54%)为优势属。相较于自然降雨,滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌的6个门和16个属的群落结构发生显著变化;此外,RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响不同,滴灌根际土壤中9个细菌属的丰度与全磷、全钾、有效磷、碱解氮、有机质、土壤中性磷酸酶以及土壤脲酶的含量显著正相关。【结论】滴灌作为新型节水技术,在促进植物生长、提高产量、节约成本的基础上增加了植物根际土壤中细菌多样性和丰度,该结果为新型灌溉体制的改革以及土壤微生物资源的开发利用提供科学数据。     

施肥对东北春玉米根际土壤细菌群落结构的影响

目的：研究施肥对东北春玉米根际土壤细菌群落结构的影响,为东北春玉米土壤改良提供科学依据。方法：设置CK（对照,复合肥,65 cm小垄种植）、KF处理（配方施肥,65 cm小垄种植）、BMP处理（配方施肥,130 cm大垄双行种植）3个处理,采用高通量测序技术,比较不同处理间土壤细菌群落结构组成和多样性。结果：CK、KF、BMP 3个处理共鉴定出1 372种细菌群落。在不同大小的垄间施用不同比例的肥料种植春玉米,均能提高土壤根际细菌群落组成和群落多样性;各处理土壤细菌指数排序为BMP> KF> CK;CK丰富度指数和Shannon指数与处理KF、BMP存在显著差异。优势细菌门水平结构组成分析中均表现为以变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）等为优势的细菌门类,优势细菌属水平结构组成分析中均表现为鞘氨醇单细胞属（Sphingomonas）、念珠菌固体杆菌属（Candidatus Solibacter）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）等为优势菌属;各处理土壤细菌群落在门水平上的PCA分析中...     

呼和浩特市大青山白桦根际土壤细菌群落结构研究

采用高通量测序技术对天然次生林生态系统演替过程中先锋树种白桦的根际土壤细菌多样性及群落结构进行了分析。研究结果表明:白桦根际土壤细菌隶属于28门、90纲、126目、213科、286属,在3个采样地中排名前8的优势细菌门的相对丰度均大于1%,分别为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。各样地中前3个门的相对丰度之和均在60%以上。对白桦根际土壤细菌的α多样性指数、门水平的聚类热图以及PCoA聚类结果的分析表明,3个采样地中,小井沟(B2)和哈达门森林公园(C2)白桦根际土壤细菌的物种组成更为接近,与井儿梁(A2)的物种组成有一定差异;且小井沟和哈达门森林公园的物种多样性及丰度(ACE指数)显著高于井儿梁,表明细菌对不同环境的适应能力有明显差异。对细菌群落结构与土壤理化性质的RDA分析及相关性分析表明,环境因子对白桦根际土壤细菌的影响顺序为:全氮TN酸碱度pH含水量WC速效钾AK硝态氮NN铵态氮AN有机质OM有效磷EP,其中,TN、pH和WC是白桦根际土壤优势细菌的主要影响因子。研究结果为深入认识森林生态系统中根际土壤细菌的群落结构和影响因子提供了理论依据。     

不同种植模式下丹参根际土壤微生物群落结构变化

采用MiSeq高通量测序技术对连作、轮作、套作3种种植模式下丹参根际土壤中细菌的16S rDNA基因V3—V4区片段和真菌18S rDNA基因V4区片段进行了测序,研究了细菌和真菌群落结构的变化,并分析了其与土壤因子的关系,从根际微生态系统的变化阐释了丹参连作障碍的发生机理。总体上,细菌和真菌群落的大部分Alpha多样性指数在3种种植模式之间没有显著差异,但呈现轮作套作连作的趋势。与连作相比,轮作显著提高了细菌群落的香农-威纳指数和丛枝菌根真菌的侵染率。从细菌群落的组成上看,轮作模式下芽单胞菌门的相对丰度显著低于连作和套作。相反,轮作和套作时浮霉菌门和拟杆菌门的相对丰度则高于连作。轮作和套作模式下,真菌群落中的接合菌门、壶菌门和子囊菌门的相对丰度显著高于连作。另外,不同种植模式下微生物之间的相互作用关系也有明显差异,轮作甚至会造成真菌之间的相互关系发生逆转。连作模式下检出了丹参枯萎病的病原菌镰刀菌,而有益菌枯草杆菌属的数量却呈下降趋势,这可能是引起丹参病害加剧的原因之一。主坐标成分分析表明,微生物群落在3种种植模式之间没有发生显著的分化,前两个主坐标成分的总解释能力均小于30%,表明没有显著的主导因子。轮作和套作可以提高土壤pH和部分矿质营养,降低ORP。但是,土壤性质的变化仅影响细菌群落,对真菌群落的影响不明显。套作模式下,总钾和有效钾会提高细菌和真菌群落的多样性;轮作和连作模式下的真菌群落则刚好相反,它们更适应低钾和高ORP的环境。研究结果表明,轮作和套作可以在一定程度上改善土壤质量,提高根际细菌群落多样性,改变微生物群落组成,以及微生物-微生物、微生物-丹参之间的相互关系,这些可能是缓解丹参连作障碍的重要原因。     

基于高通量测序的裕民红花根际土壤细菌群落特征分析

【背景】新疆裕民县是我国最大的红花种植基地,其独特的地理环境和气候条件适合红花生长且有利于红花良好品质的形成。【目的】探究新疆裕民县山地栽培红花不同生育期的根际土壤细菌群落及其与环境因子之间的关系,为揭示道地药材"道地性"的本质与规律提供科学依据。【方法】在3块裕民栽培红花样地中分别采取营养生长期与生殖生长期的根际、非根际土壤,测定其土壤性质,并提取基因组DNA对16S rRNA基因的V4高变区进行PCR扩增构建文库,经过Illumina HiSeq高通量测序平台测序后使用生物信息学技术分析土壤细菌的丰富度、多样性指数和群落结构,然后分析多样性指数与环境因子之间的相关性。【结果】从36个红花土壤样品中共得到10303个细菌操作分类单元(Operationaltaxonomicunit,OTU),分属于47门102纲201目381科738属405种,其中放线菌门(Actinobacteria,32.9%)和变形菌门(Proteobacteria,28.7%)是优势菌群。方差分析显示丰富度指数Chao1与多样性指数Shannon在4个样品分组的细菌群落中无显著差异,而主坐标分析(Principal coordinates analysis,PCoA)和属水平的物种丰度分布情况表明各样地之间的细菌群落构成差异明显。【结论】经分析,红花根际土壤中存在大量适应环境变化的细菌,这些细菌的存在可能对红花道地性的形成有积极作用。此外,土壤性质、植物的生长阶段和根系分泌物可能通过影响红花根际细菌群落来致力于红花道地性的形成。     

大豆不同生育期根际土壤细菌群落结构的变化

为了解大豆根际细菌群落结构多样性及根际细菌群落结构的变化,该研究以大豆苗期和成熟期的根际土壤为材料,采用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA V3+V4区序列,探究大豆不同生育期根际土壤细菌群落结构的变化。对原始数据进行拼接、过滤、去除嵌合体序列和聚类分析等数据处理,并对OTU进行分类学注释。在此基础上运用ANOVA分析物种组成变化,Alpha多样性指数研究细菌多样性变化。结果表明:细菌丰富度和多样性在不同生育期有显著变化,其中成熟期土壤中的细菌丰富度和多样性指数均明显高于苗期; 变形菌、放线菌、酸杆菌是大豆根际的优势菌门,其含量在不同生育期也有显著变化; 假诺卡氏菌属、糖丝菌属、鞘氨醇单胞菌属是大豆根际的优势菌属,这些菌属中的部分菌群属于根际促生菌,具有潜在的促生效应。这些结果证实大豆的生育期对根际土壤细菌群落结构有重要影响。     

香蕉假茎生物炭对根际土壤细菌丰度和群落结构的影响

【目的】将香蕉假茎生物炭施加到土壤,探讨香蕉假茎生物炭对香蕉根际土壤微生物的影响。【方法】以香蕉假茎生物炭(BPB)0、1%、2%、3%的质量比与土壤均匀混合。盆栽培养3个月后分离香蕉根际土壤。采用16S rRNA高通量测序技术对根际土壤细菌群落结构和丰度进行表征。【结果】提高BPB施用量可增加土壤有机质、有效钾、有效磷含量,提高土壤pH值,但降低有效氮浓度。在1%BPB样品中获得2278个OTUs,其显示细菌群落中的最大多样性。施加3%的BPB处理土壤,拟杆菌门、疣微菌门和厚壁菌门的相对丰度显著增加;放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门明显减少。主成分分析发现,1%BPB和2%BPB处理的样本之间土壤细菌群落相似。【结论】施加不同比例BPB改变了根际土壤中细菌丰度和群落结构,且高比例添加改变更加明显。     

大兴安岭4个树种根围土壤细菌群落结构

为探明寒温带森林生态系统中土壤细菌多样性和群落结构以及对土壤理化性质变化的响应,利用高通量测序技术对大兴安岭根河地区白桦(Betula platyphylla)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和偃松(Pinus pumila)的根围土壤...     

丛枝菌根真菌和根瘤菌互作对苜蓿根际土壤细菌群落结构的影响及PICRUSt功能预测分析

【背景】紫花苜蓿是优良的豆科牧草,可以与丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌和根瘤菌形成共生关系,接种AM真菌和根瘤菌可以促进土壤氮、磷循环以及提高苜蓿产量。【目的】探究接种AM真菌和根瘤菌对苜蓿根际细菌群落结构和功能的影响。【方法】采集6个不同处理组苜蓿根际、非根际土壤样品,基于细菌16S rRNA基因V3?V4区进行高通量测序,分析比较不同处理组苜蓿根际、非根际土壤中细菌群落分布的规律,并采用PICRUSt软件对不同处理组间菌群功能进行预测。【结果】36个土壤样品中共检测到3 849个OTU,分属于50门59纲132目249科595属398种。其中主要的优势菌门为Proteobacteria (52.81%?81.46%)、Bacteroidetes (7.83%?19.68%)及Actinobacteria (2.21%?16.4%)。与不接种相比,接种根内球囊霉和摩西球囊霉分别提高了Gammaproteobacteria和Bacteroidia有益菌的丰度,接种根瘤菌提高了固氮菌(Alphaproteobacteria)的丰度。PICRUSt功能预测表明,细菌菌群共有35个子功能,菌群功能丰富,代谢为最主要的功能,并且接种根瘤菌可增加氨基酸代谢,从而有利于植株N素循环,而接种AM真菌可能对于N循环有一定的抑制作用,相比于单接种AM真菌,双接种AM真菌和根瘤菌处理组碳水化合物代谢更强,从而更有益于植株的氮、磷循环。【结论】接种AM真菌和根瘤菌可分别提高苜蓿根系与氮、磷循环有关的不同有益菌的丰度,从而更有益于植株的氮、磷循环,该结果为提高植株养分吸收、提高苜蓿产量以及菌肥开发利用提供了科学依据。     

一株促进丹参生长和提高丹酚酸含量的活性内生真菌

利用菌根接种技术,丹参幼苗接种固体培养的SMF34菌株后,在温室和试验田条件下栽培,比较处理组和对照组在表观性状、生物量、总酚酸和丹酚酸B含量间的差异,结果处理组丹参均优于对照组。该活性菌株经形态和分子鉴定为拟青霉属Paecilomyces sp.真菌。提示该活性菌对丹参生长发育和丹酚酸含量的提高具有促进作用,是一株具有很好应用和研究价值的真菌。     

腐殖酸对丹参生长的促进作用及其机理的研究

本文旨在研究腐殖酸对丹参生长的促进作用及其机理以提高丹以的产量和品质。水培试验研究表明：20ppm－80ppm腐殖酸促进了丹参根干物质的积累,80ppm时达到了最大,丹参根重比对照增加了49％,其作用机理是：通过提高根系活力,增加根系吸收能力,促进谷氨酸合成酶的活性、提高氮同化的效率,促进丹参根系分泌酸性磷酸酯酶以及改变体内酸性和中性磷酸酯酶的活性,以充分利用内的磷而适应低磷环境。     

镉胁迫对丹参生长及有效成分积累的影响研究

采用盆栽试验方法,研究了镉（Cd2＋）对丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）的生长及其有效成分积累的影响。结果表明,镉胁迫下丹参的生长受到了显著抑制,体内Cd2＋残留量、可溶性蛋白含量和膜脂过氧化程度显著增加,叶绿素含量降低。与对照相比,镉胁迫下丹参叶片水溶性酚酸类化合物咖啡酸和迷迭香酸的含量显著降低（P〈0．05）,原儿茶酸含量增加,丹参素、原儿茶醛和丹酚酸B的含量也降低,但变化均不显著（P〉0．05）。而根系中这6种酚酸类化合物含量均降低,其中迷迭香酸的含量变化极显著（P〈0．01）。镉胁迫下丹参根系脂溶性丹参酮类化合物二氢丹参酮、丹参酮I和隐丹参酮含量均显著降低,而丹参酮lIA含量变化不显著。丹参叶片中水溶性酚酸类化合物合成关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）和酪氨酸氨基转移酶（TAT）的活性显著降低,而肉桂酸4一羟化酶（C4H）和4一香豆酸CoA连接酶（4CL）的活性显著升高。这些结果均说明镉胁迫可以降低丹参的产量和质量。     

丹参田花期昆虫群落结构及多样性研究

为明确丹参田花期昆虫群落结构,本文采用马氏网对丹参花期的昆虫进行收集,分类鉴定后开展群落结构及多样性分析。结果表明,丹参花期共收集到昆虫5 438头,隶属于膜翅目Hymenoptera、双翅目Diptera、半翅目Hemiptera、鳞翅目Lepidoptera、鞘翅目Coleoptera、直翅目Orthoptera、脉翅目Neuroptera 7目52科,双翅目、膜翅目昆虫为优势类群,群落丰盛度、丰富度指数较高,Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数较为稳定,Simpson优势度指数较低,可见丹参田花期昆虫种群结构较为稳定。     

丹参离体微繁技术研究

以丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)离体幼茎、叶、叶柄为外植体,对其丛生芽、不定芽的诱导和增殖、生根、移栽等方面进行系统研究,探讨了有关丹参的离体快速微繁技术。试验表明：MS 6-BA1．0mg／L是诱导初代培养的芽产生丛生芽的最佳培养基,其诱导生芽率为100％,丛生芽增殖的最佳培养基为MS 6-BA1．0mg／L NAA0．01mg／L;以叶为外植体,用MS 6-BA 0．5～2．0mg／L诱导不定芽可取得较好效果,其诱导生芽率为100％,不定芽增殖的最佳培养基为MS 6-BA1．0mg／L,其增殖倍数达24倍;诱导生根较好的培养基为1／2MS 0．1mg／L IBA,移栽先水培再土培,成活率可达100％。     

镉胁迫对丹参生理特性和代谢特征的影响

采用盆栽实验以及液相色谱-质谱联用技术,对镉(Cd)胁迫下丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)的生理和代谢特征进行研究。结果显示：Cd胁迫下丹参根中的Cd、脯氨酸和可溶性蛋白含量均显著增加;丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量显著下降;还原型谷胱甘肽(Glutathione, GSH)含量和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性变化不显著;过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性显著下降,但过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性显著增加。同时也发现丹参代谢物含量发生了变化,共筛选出51个差异标志代谢物(主要是有机酸和氨基酸);L-脯氨酸和L-组氨酸的差异倍数(Fold change, FC)均大于2.5,是上调较多的氨基酸;3,4,5-三甲氧基苯甲酸和迷迭香酸FC值均大于5,是上调较多的有机酸;Cd与差异标志代谢物(尤其是氨基酸和有机酸)呈显著正相关。研究结果说明丹参可积累一定量的Cd,高浓度的Cd胁迫可引起丹参膜脂过氧化,限制其抗氧化酶的活性,影响其代谢过程。丹参主要通过调节氨基酸和有机酸代谢,上...     

温州市境内城市河流底泥氨氧化菌富集培养物微生物群落结构分析

【背景】城市河流底泥含有丰富的微生物资源,底泥表面更是硝化作用的主要位点之一,其表面微生物在河流生态系统氮的转化过程中发挥着重要作用。【目的】以温州市境内的城市河流水系温瑞塘河茶山段舜岙河和横江河的4条河道作为采样点,比较分析4种不同环境下城市河流表层底泥氨氧化菌富集培养物的微生物群落结构。【方法】通过野外采样及室内培养对底泥中氨氧化功能菌进行富集培养,采用高通量测序技术分析微生物群落的组成、丰度和多样性。【结果】富集培养后主要优势类群为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。4个样品共涉及氨氧化细菌3个属,分别为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus),涉及氨氧化古菌1个属为Nitrososphaera,其中所有样品均以Nitrosomonas为主。不同底泥富集样品氨氧化微生物可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)组成存在明显差异,栽种有水生植物的河道底泥样品DA2具有最高的氨氧化细菌OTU数量和相对丰度,而存在生活餐饮污染的河道底泥样品DA4具有最高的氨氧化古菌OTU数量和相对丰度;相较于滞留水体,采自相对流动水体的富集样品DA2、DA4具有更高的氨氧化微生物OTU数量和相对丰度。【结论】阐述了4种不同环境下城市河流底泥氨氧化菌富集培养物微生物群落结构的多样性,确定了富集培养之后的优势类群,为氨氧化微生物培养源的选择提供了参考,也为城市河流底泥中氨氧化菌进一步的筛选分离及其生理生态特征的研究提供了科学依据。