Bt和Bar基因转化对水稻不同组织生态位微生物群落组成及潜在功能影响

【目的】转Bt基因和Bar基因植物的微生态效应是环境安全评价的重要因素,但关于Bt基因和Bar基因转化引起的水稻基因型改变对水稻不同组织生态位微生物群落组成和潜在功能的影响还无系统研究。【方法】以转Bt基因和Bar基因水稻T1C-1及其亲本对照Minghui63为研究对象,基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS高通量测序技术,分析抽穗期T1C-1和Minghui63根际土壤微生物以及根、茎、叶内生菌的群落结构和潜在功能。【结果】细菌和真菌群落多样性在水稻不同组织生态位之间发生显著变化,地下部分组织生态位(根际土壤和根系)微生物多样性显著高于地上部分(叶和茎)。T1C-1显著影响叶片内生真菌的香农指数和辛普森指数,而对茎和根的内生菌以及根际土壤微生物多样性无显著影响。叶片内生真菌曲霉菌属(Aspergillus)和篮状菌属(Talaromyces)相对丰度在T1C-1显著增加,推测其参与碳素代谢、能量代谢和转录作用酶合成等过程。T1C-1和Minghui63微生物群落关联网络分析表明,T1C-1的平均聚类系数和平均度显著高于Minghui63,因而T1C-1提高了相关微生物群落网络复杂程度。通过重建未观测状态对群落进行系统发育研究(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states, PICRUSt2),对叶片内生真菌功能酶基因进行功能预测,相对于Minghui63,T1C-1显著改变了碳素代谢、脂类代谢和能量代谢等途径。【结论】相较于根际土壤,叶片内生真菌的群落组成和潜在功能对T1C-1更敏感。尽管如此,T1C-1并未导致叶片内生真菌的多样性指数降低。为了更准确地评估转基因植物的微生态效应,我们需要加强对不同组织生态位内生菌多样性的关注。     

甘肃典型高寒草原退化植物瑞香狼毒对根际土壤微生物群落的影响研究

[目的] 瑞香狼毒（Stellera chamaejasme L.）为瑞香科狼毒属（Stellera）多年生草本植物,是我国草地退化的标志性植物之一。本研究旨在探究甘肃高寒草原主要毒草瑞香狼毒根际微生物群落结构及其与土壤环境因子和酶活性之间关系,为治理因瑞香狼毒入侵引起的草地退化提供理论依据。[方法] 采用Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃不同地区高寒草原的瑞香狼毒根际土壤微生物组成及多样性进行分析,并进一步分析土壤理化性质和酶活性与微生物群落的相关性。[结果] 不同地区瑞香狼毒根际土壤pH随海拔升高呈现上升趋势,土壤中大量和微量营养元素含量以及土壤酶活性的变化各异。在门水平上,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）在根际土壤真菌中占优势地位;放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）在根际土壤细菌中属于优势类群。海拔2964 m样地的真菌和细菌OTU（operational taxonomic unit）数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点（海拔2373、2608、2733、3280 m）。RDA（redundancy analysis）分析结果显示,瑞香狼毒根际土壤微生物不同,受土壤环境因子的影响不同;相关系数表明,土壤真菌多样性与土壤钾、磷、铁、钙、钼、海拔、土壤水分、过氧化物酶呈正相关,与土壤温度、多酚氧化酶、脱氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶呈负相关;土壤细菌与土壤pH、钾、磷、镁、钙、土壤水分呈负相关,与多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶呈正相关。[结论] 甘肃省不同地区高寒草原瑞香狼毒根际微生物群落组成和多样性差异明显,土壤理化性质与土壤真菌具有较强的正相关关系,而土壤酶则更多地影响着土壤细菌群落的组成和多样性。     

转HrpN的工程菌E4对水稻根际细菌群落结构的影响*

采用单一碳源回收菌群的方法与ERIC PCR方法相结合 ,检测水稻 (Oryzasativa L )根际施用转基因微生物E4(EnterobacteriacloacaeE4)后 ,其根际微生物的群落结构和多样性的变化 ,进而推测转基因微生物E4在田间施用的安全性。结果表明 :转基因微生物E4施用到水稻根际后 ,水稻根际的代谢指纹图谱和DNA指纹图谱都发生了改变 ,采用southernblot ting检测显示 :E4成为根际的优势菌 ,这对植物生长有利 ,应该不会造成不利的影响     

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。     

药用植物刺山柑不同部位细菌群落结构及其多样性

【目的】研究传统药用植物刺山柑（Capparis spinosa L.）不同部位细菌群落结构、物种组成和多样性特征,为药用植物微生物资源的开发及微生物与宿主互作提供理论依据。【方法】本研究以刺山柑地上部植物组织（果实、茎）和地下部土壤（根际土壤、非根际土壤）为研究材料,采用高通量测序技术分析刺山柑不同部位细菌的16S rRNA基因多样性,比较其细菌群落结构和物种组成特征。【结果】刺山柑4种样本共获得的3 649个操作分类单元（operational taxonomic unit,OTU）,属于34门、88纲、248目、464科和1 051属。土壤样本的细菌多样性大于植物组织,细菌群落多样性以根际土壤、非根际土壤、茎和果实的顺序逐渐降低,果实内生细菌群落多样性始终最低,显著低于根际土壤。不同部位相对丰度较高的细菌门如下：植物组织中以变形菌门为主,根际土壤中为变形菌门和放线菌门,非根际土中为厚壁菌门和放线菌门。无色杆菌属（Achromobacter）、欧文氏菌属（Erwinia）、肠球菌属（Enterococcus）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、乳杆菌属（Lactobacillus）和克雷伯氏菌属（Klebsiella）主要存在于刺山柑植物组织中。游动球菌属（Planomicrobium）、库克菌属（Kocuria）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、链霉菌属（Streptomyces）、微枝形杆菌属（Microvirga）和节杆菌属（Arthrobacter）主要分布于土壤中。β多样性分析结果表明,刺山柑植物组织和土壤的细菌群落结构具有显著差异,同类型样本的细菌群落结构相似。【结论】刺山柑土壤样本中细菌群落的多样性和丰富度均高于植物组织,刺山柑不同部位的细菌群落组成不同。本研究对刺山柑不同部位细菌群落结构进行了初步分析,鉴定了各部位细菌群落中的核心菌群,为以后挖掘刺山柑的功能研究和利用提供了准确的微生物信息。     

紫花针茅根际和体内真菌群落结构及与土壤环境因子的相关性研究

[目的] 探究青藏高原不同地区高寒草原紫花针茅根际和体内真菌群落的组成、多样性等特征,及与土壤环境因子（理化性质和酶活性）间的相互关系。[方法] 从青藏高原不同地区采集紫花针茅样品,应用土壤化学方法分析根际土壤理化性质和酶活性,并采用Illumina Miseq高通量测序技术,解析根际土壤和体内真菌群落组成和丰度、Alpha多样性和菌群结构,同时分析了紫花针茅根际真菌种群多样性与土壤环境因子的相关性,厘清了影响紫花针茅根际真菌区系的土壤环境因素。[结果] 三个采样地的根际土壤呈中性偏碱,土壤理化性质和酶活性变化各异。高通量测序共得到314801条有效序列和4491个OTUs;XZ样地的紫花针茅真菌多样性和丰富度相对偏低,GS样地最高。在门分类水平上,子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota是主要内生真菌类群,占总菌群的88.28%。不同采样地区紫花针茅体内真菌群落结构存在明显差异,而根际土壤真菌群落结构差异不大。相关性分析表明,紫花针茅真菌多样性与土壤pH、有效钾、铁、钙、镁、多酚氧化酶、过氧化物酶和脱氢酶呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关,而与海拔、土壤酸性磷酸酶呈极显著负相关。RDA分析发现,紫花针茅根际土壤真菌不同,影响的土壤环境因子也不同。[结论] 青藏高原高寒草地紫花针茅根际和体内栖息着丰富的真菌群落,其组成和多样性受多种土壤环境因子影响,且影响不同真菌群落的主要土壤环境因子也不同。本研究对于有益微生物资源的开发、利用及保护具有重要意义,并为紫花针茅草原保育和合理开发利用提供科学依据。     

施用韩国假单胞菌(Pseudomonas koreensis)CLP-7对连作烟田土壤质量及微生物群落功能多样性的影响

针对目前连作导至植烟土壤酸化和根茎病害发生重的问题,田间条件下,研究了嗜酸性韩国假单胞Pseudomonas koreensis CLP-7对酸化植烟土壤pH、养分、酶活性及微生物群落功能多样性的影响。结果表明:CLP-7可以提高酸化植烟土壤pH;同时,CLP-7显著提高根际土壤速效钾、有效磷、铵态氮、硝态氮和有机质含量,其中有机质含量增加最显著;根际土壤脲酶、蔗糖酶活性呈上升趋势且均高于未施菌土壤,过氧化氢酶活性变化不明显。CLP-7处理不同时间的土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,施菌30 d时Shannon指数、Simpson指数,Richness及McIntosh指数均达到最高;所有处理的Pielou指数变化较小。微生物碳代谢主成分分析结果显示,施菌30 d时,根际土壤微生物对碳源利用与其他处理差异显著,主要为羧酸类和糖类碳源;随着施菌时间增加,微生物对氨基酸类、羧酸类、双亲化合物类、聚合物类和糖类利用率明显提高,说明CLP-7有利于提高连作烟田根际土壤微生物对碳源的利用能力。综上所述,P.koreensis CLP-7能够明显提高土壤pH、土壤酶活性,增加土壤养分含量和土壤微生物群落功能多样性,进而改善酸化植烟土壤质量,在微生物修复酸化土壤和减轻根茎病害发生的烟草绿色防控中具有较大的应用潜力。     

嫁接对铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物特性和酶活性的影响

采用盆栽试验方法,研究了嫁接（以黑籽南瓜为砧木）对铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物生物量、微生物种群数量和土壤酶活性的影响.结果表明： 铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）含量显著下降,基础呼吸和代谢熵显著上升,但嫁接黄瓜根际土壤MBC和MBN含量显著高于自根黄瓜,而基础呼吸和代谢熵则显著低于自根黄瓜.铜胁迫下,根际土壤放线菌和自生固氮菌的数量显著下降,真菌数量显著上升,而细菌数量变化不显著;嫁接黄瓜根系土壤细菌、放线菌、自生固氮菌的数量显著高于自根黄瓜,而真菌数量显著低于自根黄瓜.嫁接黄瓜根际土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性在铜胁迫下显著高于自根黄瓜.试验结果证明嫁接使铜胁迫下黄瓜根际土壤微生物环境和酶活性得到了改善和提高,从而提高了黄瓜植株对铜胁迫的抵抗力.     

EM复合菌对新疆色素辣椒生长及根际细菌群落的影响

【背景】Effective microorganisms （EM）复合菌在我国农业种植上的应用越来越广泛,但对色素辣椒的促生作用与根际细菌群落结构的影响未见报道。【目的】评估EM复合菌对新疆色素辣椒的促生长作用,并分析其对色素辣椒根际细菌群落组成的影响。【方法】通过随水灌溉方式将EM复合菌接种到色素辣椒根部,在收获期测定辣椒生长指标、土壤养分和酶活活性,明确EM复合菌对辣椒生长和土壤质量的影响;利用16S rRNA基因高通量测序技术测定EM复合菌对辣椒根系细菌群落组成和结构的影响。【结果】与对照组相比,EM复合菌的施用使辣椒株高、鲜重、单个果重和单株结果数分别提高23.89%、85.41%、42.31%和46.04%;土壤中碱解氮和速效磷含量分别提高5.83%和13.39%,土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性分别提高11.47%、9.42%和21.43%;施用EM复合菌显著改变辣椒根际微生物群落的α多样性和β多样性,提高有益菌群变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,其中变形菌门黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）的相对丰度增加119.32%;在属的水平上,施用EM复合菌显著增加了藤黄色杆菌属（Luteitalea）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、鞘脂单胞菌属（Sphingobacterium）和盐单胞菌属（Halomonas）的相对丰度,尤其是藤黄单胞菌属的丰度提高244.17%,同时显著降低黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度。此外,与土壤理化指标呈正相关的微生物菌群相对丰度也显著升高。【结论】EM复合菌能够通过提高土壤营养成分与酶活活性,调控根系微生物群落结构,富集大量在盐碱地生存能力较强的有益菌群,进而起到促进色素辣椒生长的功效。     

微生物菌剂对楸树幼苗生长及根际土细菌群落结构的影响

为探究球毛壳ND35微生物菌剂对楸树幼苗生长及土壤肥力的作用机制，本研究楸树幼苗为研究对象，采用室内盆栽试验，设计0（CK），10（T1），15（T2），20（T3）4种微生物菌剂施用量，测定幼苗生长情况、土壤微生物组成结构、土壤酶和土壤养分等特征。研究结果如下：（1）球毛壳ND35微生物菌剂可显著促进楸树幼苗的生长，株高、地径、地上及地下生物量显著提高（P<0.05），T2处理下促生效果最好。（2）施用球毛壳ND35微生物菌剂可显著提高土壤中有机质、硝态氮、铵态氮含量及脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性（P<0.05）。（3）球毛壳ND35微生物菌剂可显著影响土壤细菌群落组成，提高细菌群落的丰富度和多样性，使土壤中β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的相对丰度显著下降，α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）的相对丰度呈显著提高，可使土壤中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）的相对丰度显著提高21.88%-103.56%（P<0.05），芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度提高66.28%-65.97%（P<0.05），酸杆菌属（Acidibacter）的相对丰度提高12.76%-38.06%。（4）冗余分析（RDA）结果表明，土壤硝态氮、铵态氮、有机质是影响土壤细菌群落分布和多样性的重要环境因子，土壤细菌群落结构的改变会显著影响土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性。因此，施用球毛壳ND35微生物菌剂可通过影响植物根际土壤的化学性质及生物性质，促进楸树幼苗的生长。这一研究结果为楸树繁育提供了新的指导方向，亦为将其用于困难立地及退化生态系统植被恢复提供基础理论指导。     

高寒草甸黄帚橐吾种群根际/非根际土壤可培养微生物群落特征

黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）是高寒草甸常见的毒杂草,被认为是指示一个地区草地植被退化的重要物种,研究其根际/非根际土壤微生物在不同海拔梯度上的群落特征具有重要意义。以甘南州高寒草甸不同海拔梯度黄帚橐吾根际/非根际土壤可培养微生物为研究对象,采用稀释涂布平板法和最大可能数法（MPN）测定了土壤微生物的数量及土壤理化因子的变化。结果表明：细菌在微生物总数中占比最大,根际微生物数量随海拔升高呈先增加后减小的变化,非根际则表现为递增的趋势,微生物功能群在根际和非根际土壤中均逐渐增加;根际土壤的微生物和功能群数量均高于非根际土壤。RDA分析发现,土壤温度、有机碳、电导率、pH、全氮、全磷、速效氮及脲酶对根际/非根际土壤微生物数量及功能群变化影响较大。通径分析可知：根际土壤中,细菌和真菌受速效氮和有机碳影响较大,放线菌主要受土壤温度和电导率的影响;根际土壤固氮菌和氨化细菌决策系数速效氮 > 有机碳 > 全氮;根际和非根际土壤中硝化细菌的影响因子各不相同,根际土壤决策系数最大和最小分别为全磷和全氮,非根际则是pH和脲酶。     

AM真菌对采煤沉陷区黄花菜生长及根际土壤养分的影响

于陕北黄土沟壑采煤沉陷区内布设试验小区,对黄花菜(Hemerocallis citrina Baroni)接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)—摩西管柄囊霉菌,通过测定黄花菜光合性能、植株生长、抗逆性、土壤养分含量、根际微生物数量等,揭示AM真菌对黄花菜生长和土壤养分的影响。结果表明,黄花菜种植3—5个月后,接种AM真菌显著提高了黄花菜株高、冠幅及其根系菌根侵染率、菌丝密度。与不接种对照区相比,接种AM真菌后黄花菜叶片的光合速率、可溶性糖含量和过氧化氢酶活性分别提高了51%、12%、79%。接种AM真菌处理区黄花菜根际土壤的电导率、有机质、碱解氮和速效钾含量等均显著高于对照区,细菌数量和磷酸酶活性的菌根贡献率分别达77%和24%。表明采煤沉陷区扰动土壤接种AM真菌具有增强土壤微生物活性、改善土壤肥力和提高黄花菜植株抗逆性的作用,对促进陕北黄土沟壑采煤沉陷区经济作物生长和提高土壤质量具有重要现实生态意义。     

刈割对草原化荒漠区驼绒藜(Krascheninnikovia ceratoides)根际土壤特性的影响

在休眠期对草原化荒漠中自然生长的驼绒藜(Krascheninnikovia ceratoides)进行不同频度的刈割处理(连年刈割、隔年刈割、对照),通过测定根际土壤理化性质、土壤微生物数量及土壤酶活性等指标,分析和讨论了不同频度的刈割处理对驼绒藜根际土壤特性的影响。结果表明:(1)连年刈割和隔年刈割都显著提高了根际土壤含水量,隔年刈割使根际土壤全碳含量显著上升、有机质含量显著下降,但刈割对根际土壤pH值和全氮含量的影响不明显;(2)刈割对根际土壤微生物总量的影响不明显,但显著影响细菌、真菌和放线菌的组成,连年刈割使真菌数量显著增加,隔年刈割使放线菌数量显著增加,驼绒藜根际土壤中放线菌所占比例最大,其数量表征了土壤的贫瘠程度;(3)刈割对根际土壤过氧化氢酶和中性磷酸酶活性有显著影响,两种刈割处理会显著提高土壤过氧化氢酶活性、降低土壤中性磷酸酶活性,而对土壤多酚氧化酶、脲酶、转化酶和碱性磷酸酶活性的影响不显著。总之,隔年刈割对植物根际土壤养分供给及土壤分解者的活性更加有利,而且土壤理化因子对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响不显著。刈割对驼绒藜根际土壤特性影响的规律性不强,可能是由于半灌木刈割利用的时间较短,根际土壤各个测量指标之间尚未形成显著的相关性。     

Effects of root-knot nematodes on cucumber leaf N and P contents, soil pH, and soil enzyme activities

A pot experiment was conducted to study the effects of inoculation with root-knot nematodes on the cucumber leaf N and P contents, and the rhizospheric and non-rhizospheric soil pH and enzyme activities. The rhizospheric soil pH didn't have a significant decrease until the inoculation rate reached 6000 eggs per plant. With the increase of inoculation rate, the leaf N and P contents, rhizospheric soil peroxidase activity, and rhizospheric and non-rhizospheric soil polyphenol oxidase activity all decreased gradually, rhizospheric soil catalase activity was in adverse, non-rhizospheric soil pH decreased after an initial increase, and non-rhizospheric soil catalase activity had no regular change. After inoculation, rhizospheric soil urease activity decreased significantly, but rhizospheric and non-rhizospheric soil phosphatase activity and non-rhizospheric soil peroxidase activity only had a significant decrease under high inoculation rate. In most cases, there existed significant correlations between rhizospheric soil pH, enzyme activities, and leaf N and P contents; and in some cases, there existed significant correlations between non-rhizospheric soil pH, enzyme activities, and leaf N and P contents.     

Resistance to the rice leaf bug, Trigonotylus caelestialium, is conferred by Neotyphodium endophyte infection of perennial ryegrass, Lolium perenne

Neotyphodium fungal endophytes form mutualistic symbiotic associations with many grasses of the subfamily Pooideae, including important forage and turfgrass species. This relationship provides a competitive advantage to the host plant by increasing abiotic/biotic stress tolerance, such as its resistance to drought, diseases, and insect pests. The insect deterrent effects of endophytes are now receiving attention in Japan, as insect pests growing in meadows are causing problems in adjacent rice paddies. One of the most serious problems is the kernel spotting of rice grains caused by the rice leaf bug, Trigonotylus caelestialium Kirkaldy (Heteroptera: Miridae), which reproduces on Lolium species grown as forage. To determine the potential of Neotyphodium endophytes to reduce the invasion of rice crops by T. caelestialium from adjacent Lolium crops, we carried out choice and no‐choice feeding tests using endophyte‐infected and endophyte‐free clonal perennial ryegrass (Lolium perenne L.) (Poaceae). Our experiments revealed that the presence of the Neotyphodium endophyte strongly deterred the feeding of both first‐instar larvae and adults of T. caelestialium. These results show the potential of Neotyphodium endophytes to reduce the number of T. caelestialium in forage fields and grasslands, and thus to reduce the damage to rice grains caused by this insect pest.     

荒漠草原区土壤粒径组成对柠条根际土壤微生物数量及酶活性的影响

柠条(Caragana korshinskii)是荒漠草原区主要的造林绿化树种,研究其根际土壤微生物和酶活性与不同土壤类型土壤粒径组成的关系有重要意义,然而土壤粒径对荒漠草原柠条根际土壤微生物数量和酶活性的影响知之甚少,探讨土壤颗粒组分与微生物数量、土壤酶活性之间的关系,以及土壤颗粒组成对荒漠草原区固沙灌木植物柠条根际土壤微生物数量及酶活性的影响,可为揭示荒漠草原土壤退化及生态修复提供参考。以宁夏荒漠草原区土壤粒径组成差异显著的灰钙土、红黏土、风沙土环境下栽植的柠条为研究对象,研究不同土壤颗粒组成对根际土壤微生物数量及酶活性的相互关系与影响。结果表明:土壤微生物的数量表现为细菌放线菌真菌。根际土壤中的细菌、真菌数量显著高于非根际,且在3种不同类型的土壤中随着细砂粒的增多,真菌和放线菌数量逐渐降低,而细菌数量呈先增大后减小的趋势;根际与非根际土壤的蔗糖酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶活性均呈现出灰钙土红黏土风沙土的趋势,红黏土根际土壤中的脲酶活性显著高于灰钙土与风沙土;除过氧化氢酶外,土壤酶活性表现为根际高于非根际,在3种不同类型的土壤中随着细砂含量的增加,土壤酶活性均呈递减趋势。土壤颗粒组成与微生物数量之间没有明显的相关性,而与土壤酶活性之间显著相关,土壤酶活性与黏粒、粉粒呈正相关,与细砂、中砂呈负相关关系,根际土壤中酶活性更高,能够为植物及微生物提供更多的营养。     

The host niches of soybean rather than genetic modification or glyphosate application drive the assembly of root-associated microbial communities

Plant roots significantly influence soil microbial diversity, and soil microorganisms play significant roles in both natural and agricultural ecosystems. Although the genetically modified (GM) crops with enhanced insect and herbicide resistance are thought to have unmatched yield and stress resistance advantages, thorough and in-depth case studies still need to be carried out in a real-world setting due to the potential effects of GM plants on soil microbial communities. In this study, three treatments were used: a recipient soybean variety Jack, a triple transgenic soybean line JD321, and the glyphosate-treated JD321 (JD321G). Three sampling stages (flowering, seed filling and maturing), as well as three host niches of soybean rhizosphere [intact roots (RT), rhizospheric soil (RS) and surrounding soil (SS)] were established. In comparison to Jack, the rhizospheric soil of JD321G had higher urease activity and lower nitrite reductase at the flowering stage. Different treatments and different sampling stages existed no significant effects on the compositions of microbial communities at different taxonomic levels. However, at the genus level, the relative abundance of three plant growth-promoting fungal genera (i.e. Mortierella, Chaetomium and Pseudombrophila) increased while endophytic bacteria Chryseobacterium and pathogenic bacteria Streptomyces decreased from the inside to the outside of the roots (i.e. RT → RS → SS). Moreover, two bacterial genera, Bradyrhizobium and Ensifer were more abundant in RT than in RS and SS, as well as three species, Agrobacterium radiobacter, Ensifer fredii and Ensifer meliloti, which are closely related to nitrogen-fixation. Furthermore, five clusters of orthologous groups (COGs) associated to nitrogen-fixation genes were higher in RT than in RS, whereas only one COG annotated as dinitrogenase iron-molybdenum cofactor biosynthesis protein was lower. Overall, the results imply that the rhizosphere host niches throughout the soil–plant continuum largely control the composition and function of the root-associated microbiome of triple transgenic soybean.     

庞泉沟自然保护区常见禾本科植物内生真菌分布及其影响因素

以庞泉沟自然保护区4种不同群落类型林地和灌丛下的优势禾草为研究对象,调查不同禾草内生真菌感染率,研究内生真菌感染的禾草种群与原生生境的土壤理化性质、土壤酶活性及土壤微生物群落结构的相互关系。结果发现,影响紫羊茅、中亚薹草和野燕麦染菌率的主要因子是土壤水分含量和碳氮比,且土壤C、N、S以及土壤水分含量与紫羊茅的内生真菌染菌率成正相关,土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶与紫羊茅的感染率显著正相关,但中亚薹草与紫羊茅的结果相反。丝盖伞科是华北落叶松林和油松林土壤微生物群落的优势真菌,但不同染菌植被群落类型下的优势细菌微生物群落组成不同。总体看来,4种森林群落类型下禾草内生真菌染菌率与土壤理化性质相关性不同,且受到的生态因子影响大小也有差异,内生真菌感染导致各植被群落类型的土壤微生物群落结构具有差异,其优势土壤真菌和土壤细菌组成不同,这有助于进一步认识原生生境下不同感染率的禾草种群对土壤微生物群落结构的影响及其在生态系统中的各异生态学功能。     

溶磷细菌和丛枝菌根真菌接种对南方红豆杉生长及根际微生物和土壤酶活性的影响

以南方红豆杉实生苗为材料,采用盆栽实验探讨了高效溶磷细菌草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)CHW10B与丛枝菌根真菌缩球囊霉(Glomus constrictum)单独和双接种条件下,其植株生长、根际土壤可培养微生物数量、土壤酶活和土壤微生物功能多样性变化,在微生态水平揭示接种对南方红豆杉生长的影响及其机制。结果表明:(1)各接种处理对南方红豆杉幼苗均有促生长作用,接种处理苗高、地径和生物量均较对照显著增加,并以双接种促进效果最好。(2)各接种处理提高了南方红豆杉根际土壤可培养细菌、真菌和放线菌含量,增加了土壤微生物碳源利用率,改变了土壤中物种的丰富度和均一度,增加了土壤中的生物多样性。(3)各接种处理促进了南方红豆杉根际重要土壤酶(酸性磷酸酶、脱氢酶、转化酶)活力的增加,且双接种的促进作用最为明显。可见,溶磷细菌(草木樨中华根瘤菌CHW10B)和丛枝菌根真菌(缩球囊霉)具有协同作用,两者同时接种可显著提高南方红豆杉根际土壤微生物数量及土壤酶活力,提高土壤微生物碳源利用率和土壤肥力,增加土壤中的生物多样性,从而达到间接促进宿主植物南方红豆杉生长的目的。     

Two cultivated legume plants reveal the enrichment process of the microbiome in the rhizocompartments

The microbiomes of rhizocompartments (nodule endophytes, root endophytes, rhizosphere and root zone) in soya bean and alfalfa were analysed using high‐throughput sequencing to investigate the interactions among legume species, microorganisms and soil types. A clear hierarchical filtration of microbiota by plants was observed in the four rhizocompartments – the nodule endosphere, root endosphere, rhizosphere and root zone – as demonstrated by significant variations in the composition of the microbial community in the different compartments. The rhizosphere and root zone microbial communities were largely influenced by soil type, and the nodule and root endophytes were primarily determined by plant species. Diverse microbes inhabited the root nodule endosphere, and the corresponding dominant symbiotic rhizobia belonged to Ensifer for alfalfa and Ensifer–Bradyrhizobium for soya bean. The nonsymbiotic nodule endophytes were mainly Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Bacteroidetes. The variation in root microbial communities was also affected by the plant growth stage. In summary, this study demonstrated that the enrichment process of nodule endophytes follows a hierarchical filtration and that the bacterial communities in nodule endophytes vary according to the plant species.