不同氮效率水稻生育后期根表和根际土壤硝化特征

通过田间试验研究了不同氮效率粳稻品种4007(氮高效)和Elio(氮低效)生育后期在N0(0 kgN hm-2)、N180(180 kgN hm-2)和N300(300 kgN hm-2)水平下根表、根际和土体土壤pH值、铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)含量、硝化强度和氨氧化细菌(AOB)数量.结果表明无论是齐穗期、灌浆期还是成熟期,根表土壤pH值均显著低于根际和土体土壤.土壤pH值范围在5.95至6.84之间变化.土壤NH+4-N含量随水稻生长显著下降,且随施氮量增加而显著增加.根表土壤NH+4-N有明显亏缺区,且随距水稻根表距离增加,NH+4-N含量逐渐升高.土壤NO-3-N含量随水稻生长显著增加,施氮处理均显著高于不施氮处理,但N180和N300处理差异不显著.NO-3-N含量表现为根际>土体>根表.水稻根表和根际土壤硝化强度随水稻生长显著下降,而土体土壤硝化强度随时间延长小幅增加.施氮显著提高4007水稻根表土壤在齐穗和收获期硝化强度以及Elio在齐穗期根际硝化强度,但在施氮处理N180和N300中无显著差异.在整个采样期间,土壤硝化强度均表现为根际>根表>土体.水稻根表和根际AOB数量随水稻生长而显著降低,而土体土壤AOB数量无显著变化.例如,根表土壤AOB数量在齐穗期、灌浆期和收获期分别为16.7×105、8.77×105个g-1 dry soil和8.01×105个g-1 dry soil.根表和根际土壤AOB数量无显著差异,但二者显著高于土体土壤AOB数量.就两个氮效率水稻品种而言,土壤pH值基本无差异.4007土壤NH+4-N含量均显著高于Elio.在齐穗期水稻根表、根际和土体土壤NO-3-N含量在N180水平下均表现为Elio显著高于4007.而在灌浆期和收获期,水稻根表、根际和土体土壤则表现为4007显著高于Elio.在所有采样期,两个水稻品种土体土壤硝化强度和AOB数量在3个施氮量下均无显著差异.Elio根表和根际土壤硝化强度和AOB数量在水稻灌浆期之前一直显著高于4007,而在灌浆期之后则显著低于4007,且最终产量和氮素利用率(NUE)显著低于4007,这可能是由于4007灌浆期后硝化作用强,根际产生的NO-3-N含量高,从而4007根吸收NO-3-N的量也高造成的.因此水稻灌浆期和收获期根表和根际硝化作用以及AOB与水稻高产及氮素高效利用密切相关.     

杨树人工林根际古菌群落随细根生长的演变

研究细根不同生长时期根际土壤古菌群落组成结构差异,对深入了解林木细根与土壤微生物互作关系具有重要理论意义.依据细根表面颜色,采集杨树一级细根不同生长时期(白色新生根、黄色成熟根、褐色衰老根)根际土壤并提取微生物总DNA,采用特异性引物对古菌16S rDNA V4-V5区进行扩增,利用Illumina MiSeq平台进行古菌高通量测序分析.结果表明: 新生根和衰老根根际土壤古菌群落操作分类单元(OTU)丰富度相似,而成熟根根际土壤古菌群落OTU数量较少.新生根和成熟根根际土壤共同含有134个OTU;成熟根和衰老根根际土壤共同含有87个OTU,新生根和衰老根根际土壤共同拥有90个OTU.α多样性分析表明,成熟根根际土壤古菌群落Chao1指数和ACE指数显著低于新生根和衰老根根际土壤,而衰老根根际土壤古菌群落Simpson指数和Shannon指数显著低于新生根和成熟根根际土壤.PERMANOVA分析表明,新生根和衰老根根际土壤古菌群落组成有显著差异.物种注释显示,杨树根际土壤共包含12个古菌属,其中新生根5个、成熟根10个、衰老根6个.β多样性指数表明,杨树根际土壤古菌群落相似度随着细根的生长逐渐下降,不同生长阶段细根根际土壤的古菌群落结构有较大差异.其中,占绝对优势的古菌为氨氧化古菌Candidatus_Nitrososphaera,其相对丰度超过70%.且随细根生长发育,该类古菌在根际土壤中的丰度呈现上升趋势,表明其可能与细根的生长发育关系密切.     

红壤区不同产量籼稻品种苗期根表和根际土壤硝化特征

以不同产量籼稻品种中旱22(ZH,高产品种)和禾盛10号(HS,低产品种)为材料,采用根际培养箱(三室)--速冻切片技术研究了红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长、氮素积累和氮素利用率(NUE)、根孔隙度(POR)、根际土壤矿质态氮含量和硝化强度.结果表明,ZH苗期生长、氮素吸收及NUE均显著优于HS,且ZH单株不定根数量及根系通气组织发育程度(用POR表示)均显著高于HS.ZH根际和土体土壤中铵(NH+4)含量始终低于HS,而硝(NO-3)含量则始终高于HS,但二者根表土壤NH+4和NO-3含量均无显著差异.ZH和HS硝化强度最大发生部位均是在距根表2 mm的根际土壤,分别为:0.48 μmol kg-1h-1和0.31 μmol kg-1h-1.随着距根表越远,硝化强度就越弱,直至距根表10～20 mm处土壤硝化强度就接近于土体土壤.ZH根际土壤硝化强度始终显著高于HS,但二者根表和土体土壤硝化强度均无显著差异.与不种水稻的CK相比,根际土壤硝化强度提高了约2～3.5倍.尽管红壤水稻土硝化作用很弱,但红壤区水稻根际硝化作用与水稻苗期生长和氮素营养密切相关.     

功能基因在反硝化菌群生态学研究中的应用

具有反硝化功能的微生物分布非常广泛,与系统分化无关,因此16SrRNA不适合分析环境中的反硝化群落。目前,利用功能基因分析环境样品中的反硝化群落成为研究热点。本文介绍了反硝化过程的分子生物学基础,比较了环境样品中反硝化菌群落结构的分子生物学手段,简述了目前环境样品中反硝化菌群落研究的主要内容,并探讨了该领域研究的不足及展望。虽然到目前为止,群落结构和功能的关系还未建立,但反硝化菌群落的研究必将为应用反硝化菌解决环境问题提供基础数据。     

西藏青稞根际细菌群落结构及多样性

【目的】分析西藏不同种植区青稞根际土壤细菌群落结构及其影响因素,揭示特定环境下根际细菌生物标志物,为发掘研究优异根际促生菌及其作用提供参考。【方法】采用16S rRNA基因高通量测序技术和数据统计分析,比较了西藏5个市青稞种植区根际土壤细菌群落组成和结构差异,分析了青稞根际细菌生物标志物及群落结构变化的驱动因素。【结果】通过测序45个根际土壤样品获得10 715个操作分类单元（operational taxonomic units,OTUs）,共43门、1 244属、2 783种,其中放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）、厚壁菌门（Firmicutes）、芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、粘球菌门（Myxococcota）和髌骨细菌门（Patescibacteria）为优势菌门,相对丰度占比94.92%-96.56%。五个市的根际细菌群落结构存在明显的差异,组间差异大于组内差异（R=0.226 9,P=0.001）,其中放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和髌骨细菌门丰度存在显著性差异（P<0.05）。五个市青稞根际土壤存在潜在生物标志物,拉萨和山南只有3个和6个特有细菌进化支,共现网络更为复杂、OTUs间联系更为紧密。变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门是青稞根际土壤中主要的关键细菌门,内生菌门、Methylomirabilota和蓝细菌分别是林芝市、日喀则市和山南市的特有关键类群。青稞根际细菌群落结构的变化主要与环境因子pH、全钾（total potassium,TK）、速效钾（available potassium,AK）、碳磷比（C：P）和海拔有关,其中TK是影响根际土壤细菌群落最重要的因子（r²=0.621 4,P=0.001）。【结论】西藏青稞根际细菌多样性丰富,5市间存在显著差异,且不同生长区青稞根际具有特有的生物标志物,为进一步研究特有根际细菌在青稞生长和环境适应中的作用,发掘优异根际促生菌提供参考。     

施N对不同水稻品种N肥利用率及根际硝化作用和硝化微生物的影响

发生在水稻根际的硝化作用对水稻的氮素（N）营养受到人们越来越大的关注。在田间条件下研究了不同N效率粳稻品种（4007、武运粳7号和Elio）在无肥（0kgN/hm^2）、中肥（180kgN/hm^2）和高肥（300kgN/hm^2）水平下籽粒产量、吸N量、N肥利用率、根际土壤铵态氮（NH4^＋-N）和硝态氮（NO3^--N）含量、硝化强度和氨氧化细菌（AOB）数量。结果表明不同水稻品种的籽粒产量在3个N处理中差异极显著,4007在中肥处理中获得最高产量11117kg/hm^2,而Eilo在所有处理中籽粒产量均最低。各品种地上部吸N量随施N量增加而增加,但各品种之间差异不显著。不同水稻品种N肥利用率差异显著,4007显著高于武运粳7号和Elio。本试验根据不同品种水稻在不施N肥水平下的籽粒产量与N肥利用率的大小,将3个品种分为N肥高效敏感型（4007）、N肥高效不敏感型（武运粳7号）和N肥低效不敏感型（Elio）。在水稻中后期干湿交替的水分管理条件下,无肥和中肥区的水稻根际土壤以NO3^--N为主;而在高肥区则以NH4^＋-N为主。随着施N量增加,水稻根际土壤铵、硝态N含量也随之增加。NH4^＋-N含量在无肥、中肥和高肥水平下分别为0.88、0.94mg/kg和13.5mg/kg,而NO3^--N含量分别为1.61、1.73mg/kg和2.33mg/kg。不同水稻品种根际土壤硝化强度之间差异极显著,在3个施N水平下均表现为4007〉武运粳7号〉Elio。其平均值分别为6.94、5.46μg/（kg·h）和2.42μg/（kg·h）。在3个施N水平下,Elio根际土壤AOB数量均显著低于4007和武运粳7号。4007根际土壤AOB数量在高肥水平下达最大值2.02×106个/g土,而最小值为中肥水平下Elio的根际土壤（1.89×105个/g土）。相关性分析表明,水稻根际土壤硝化强度在无肥、中肥和高肥条件下与产量呈极显著正相关关系（r=0.799,0.877,0.934）,而且在中肥条件下与水稻N肥利用率显著相关（r=0.735）。水稻根际土壤AOB数量分别和硝化强度以及水稻籽粒产量呈极显著正相关关系。试验结果表明,水稻根际的硝化作用较大程度上决定着水稻籽粒产量或水稻N肥利用率。     

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。     

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。     

根际效应对大豆田土壤线虫群落组成及多样性的影响

根际作为重要的环境界面是植物与环境之间物质能量交换的场所,关于根际效应的研究已成为土壤生态学的新兴热点领域,然而有关大豆根际效应对土壤动物多样性影响的研究报道并不多见。在三江平原选择连续耕作15a的大豆田,对大豆根际区与非根际区土壤线虫群落结构组成进行了对比分析。结果表明:大豆根际区土壤线虫总数、辛普森多样性指数(Dom)显著高于非根际区,根际区的物种数(S)、物种丰富度指数(SR)显著低于非根际区。说明大豆根际效应增加土壤线虫的丰度,但降低了线虫群落结构的复杂性。大豆根际区植物寄生线虫(PP)、食真菌线虫(FF)和食细菌线虫(BF)数量显著高于非根际区,而PP类群的比例在根际区却显著低于非根际区。这一研究结果表明食微线虫(FF和BF)类群在大豆根际区的比例增加更显著。食真菌与食细菌线虫数量比值(F/B)指示大豆根际区细菌生物量相对高于真菌生物量。研究结果丰富了农田土壤线虫多样性的研究内容,并为我国东北大豆田线虫病害的防治及定制相应的农业管理措施提供参考。     

旱地红壤反硝化功能基因丰度对长期施肥的响应

农田施肥会影响土壤微生物驱动的氮素转化和氧化亚氮(N₂O)排放。基于32年的长期肥料定位试验,研究了旱地红壤反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZ I和nosZ II)对不同长期施肥处理的响应及其关键影响因素。试验包括6个处理,分别为不施肥(CK)、单施化肥、化肥+花生秸秆、化肥+水稻秸秆、化肥+萝卜菜和化肥+猪粪。结果表明: 与单施化肥相比,化肥和有机物料配施可以有效缓解红壤酸化、提高土壤有机碳含量,其中以化肥和猪粪配施的效果最好。长期施肥对nirK基因丰度没有显著影响,但显著影响nirS基因丰度;与CK相比,长期单施化肥可显著增加nirS基因丰度,增幅达426%,但与单施化肥相比,化肥和有机物料配施降低了nirS基因丰度。旱地红壤中nosZ I基因丰度远高于nosZ II基因丰度,表明nosZ I在酸性红壤中占主导地位;长期施肥对nosZ II基因丰度没有显著影响。但长期施用化肥+猪粪显著提高了nosZ I基因丰度,增幅为138%。逐步回归分析表明,有效磷含量是影响nosZ I基因丰度的关键环境因子,而nosZ II基因丰度则主要受硝态氮含量的影响。化肥和猪粪配施处理的(nirS+nirK)/(nosZ I+nosZ II)值最低,表明化肥和猪粪配施可能会降低旱地红壤的N₂O排放能力。     

Importance of denitrifiers lacking the genes encoding the nitrous oxide reductase for N2O emissions from soil

Analyses of the complete genomes of sequenced denitrifying bacteria revealed that approximately 1/3 have a truncated denitrification pathway, lacking the nosZ gene encoding the nitrous oxide reductase. We investigated whether the number of denitrifiers lacking the genetic ability to synthesize the nitrous oxide reductase in soils is important for the proportion of N₂O emitted by denitrification. Serial dilutions of the denitrifying strain Agrobacterium tumefaciens C58 lacking the nosZ gene were inoculated into three different soils to modify the proportion of denitrifiers having the nitrous oxide reductase genes. The potential denitrification and N₂O emissions increased when the size of inoculated C58 population in the soils was in the same range as the indigenous nosZ community. However, in two of the three soils, the increase in potential denitrification in inoculated microcosms compared with the noninoculated microcosms was higher than the increase in N₂O emissions. This suggests that the indigenous denitrifier community was capable of acting as a sink for the N₂O produced by A. tumefaciens. The relative amount of N₂O emitted also increased in two soils with the number of inoculated C58 cells, establishing a direct causal link between the denitrifier community composition and potential N₂O emissions by manipulating the proportion of denitrifiers having the nosZ gene. However, the number of denitrifiers which do not possess a nitrous oxide reductase might not be as important for N₂O emissions in soils having a high N₂O uptake capacity compared with those with lower. In conclusion, we provide a proof of principle that the inability of some denitrifiers to synthesize the nitrous oxide reductase can influence the nature of the denitrification end products, indicating that the extent of the reduction of N₂O to N₂ by the denitrifying community can have a genetic basis.     

贵州省普定县不同植被演替阶段的物种组成与群落结构特征

通过对贵州省普定县喀斯特地区不同植被演替阶段群落的调查, 研究了植被演替过程中群落物种组成和群落结构的变化。结果表明, 该地区的植被主要处于5个演替阶段, 即次生乔木林、乔灌过渡林、藤刺灌丛、稀灌草丛以及火烧干扰后的蕨类植物群落。本次调查共记录到植物365种, 隶属89科218属。其中, 蕨类植物31种, 隶属14科23属; 种子植物334种, 隶属75科195属。物种分布较多的科主要有蔷薇科、菊科、禾本科、百合科、忍冬科、唇形科、莎草科、樟科、葡萄科和水龙骨科。随着正向演替的推进, 物种丰富度增加, 群落结构趋于复杂化。藤刺灌丛与乔灌过渡林群落层次不明显, 次生乔木林分层明显。从藤刺灌丛向次生乔木林演替的过程中, 小径级个体所占比例明显降低, 高于1.3 m植物的总密度、乔木密度和藤本密度都先升高后降低, 而灌木密度呈逐渐降低的趋势。对喀斯特地区植被的恢复提出了参考措施。     

Bacterial function and community structure in reactors treating biopolymers and surfactants at mesophilic and thermophilic temperatures

Microbial communities capable of degrading biopolymers and surfactants typically found in graywater were selected in continuous-flow bioreactors operated at 30, 44, 53, or 62°C. The effect of temperature upon microbial activity and community composition was determined. Microbial respiration of the organic components of the medium (including linear alkylbenzene sulfonate) was detected in samples from each reactor. The microbial community in each reactor was adapted to the operating temperature. Nucleic acid-based analyses of community composition showed that distinct consortia were present at each temperature. Community complexity was inversely related to temperature. The specific maintenance rate was twofold higher at 62°C than at the lower temperatures. Under starvation conditions, microbes in the 62°C system lost membrane integrity 30- to 100-fold faster than microbes at lower temperatures. Received 02 April 1999/ Accepted in revised form 17 May 1999     

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素.研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制.本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演...     

Effects of rhizosphere oxygen concentration on root physiological characteristics and anatomical structure at the tillering stage of rice

Oxygen is essential for all aerobic organisms. Higher plants need oxygen to sustain metabolism and growth. After experiencing anaerobic stress for a period of time, most plant tissues will be damaged. This study examined the physiological characteristics and anatomical structures in the root tips of rice seedlings (cultivars Xiushui09 and Chunyou84) in response to different rhizosphere oxygen environments. The results showed that moderate oxygen (MO: 2.5–3.5 mg L⁻¹) increased the dry weight accumulation and formation of rice roots (including length, surface area, number of tips) in both genotypes. Compared to under normal conditions (NC), the magnitudes of increase in these four variables were 4.67, 66.40, 35.44 and 49.50% in Xiushui09 and 12.25, 15.59, 13.57 and 13.48% in Chunyou84, respectively. Low oxygen (LO: 0–1.0 mg L⁻¹) stress decreased the root surface area but increased root volume and average diameter. LO and high oxygen (HO: >6.8 ± 0.21 mg L⁻¹) stress each damaged the apical cells' ultrastructure, reduced the number of organelles, and increased electrical conductivity. Meanwhile, the root activity and respiration of rice seedlings decreased; the abscisic acid content increased compared to levels under NC. Under MO treatment, the cell membrane was not damaged, the root tip organelles were rich, the soluble protein content, root activity, respiration rate and gibberellic acid content increased compared to levels under NC; the magnitudes of these increases were 24.76, 36.00, 8.00 and 283.00% in Xiushui09 and 4.78, 40.00, 15.45 and 49.35% in Chunyou84, respectively. In conclusion, MO optimised rice root morphology and enhanced root physiological activity.     

旱直播条件下强弱化感潜力水稻根际微生物的群落结构

运用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,以强化感水稻品种PI312777和弱化感水稻品种Lemont为材料,研究了旱直播模式下5叶期和7叶期化感水稻根际土壤微生物的组成和结构。结果显示:HaeⅢ和MspⅠ2种内切酶分别检测到9—87个TRFs、15—89个TRFs,各个样本的TRFs排序间存在极显著差异,表明各样本的微生物的相对丰富度存在极显著差异。用物种丰富度(S)、香隆指数(H)、Simpson多样性指数(D)、均匀度指数(E)评价了6个样本中TRFs的多样性,香隆指数最能体现2个酶切片断中TRFs的多样性,PI7中TRFs多样性最高。聚类分析和主成分分析表明旱作条件下强弱化感潜力水稻在生育前期(5叶期以前)根际微生物群落的组成与结构相似性较大,而7叶期强弱化感水稻及对照之间微生物群落差异较大,表明水稻根际微生物的组成既受生育期的影响又受水稻品种的影响。7叶期的化感水稻根际微生物呈现最大物种丰富度和香隆-威尔指数多样性,在其特有的34个菌中有7个属于粘细菌目,另外还有一些滑行菌和一些与氮循环相关的细菌等。粘细菌可能通过次生代谢产物抑制伴生杂草种子的萌发,降低杂草的密度从而提高化感水稻的化感作用潜力。     

水稻种子的细菌含量和群落结构及其影响因素分析

【目的】种子是植物微生物群代际传递的重要途径,但种子携带的微生物群落尚缺乏系统的研究。本研究以水稻种子为模型,定量分析种子的细菌含量、测定种子的细菌群落结构、探究地域与品种对细菌含量及群落结构的影响和鉴定水稻种子的核心菌群。【方法】选取18个水稻品种,每个品种分别来自中国海南和天津2个地域,共36组样本。每组样本包含5或10个DNA样本,每个DNA样本由3粒种子提取的总DNA构成。使用细菌特异性16S rDNA介导的荧光定量PCR技术测定种子的细菌含量,并分析影响因素;使用16S rDNA扩增子测序技术测定种子的细菌群落结构,并用生物信息学方法分析了影响因素和核心菌群。【结果】本研究测定了1 080粒水稻种子的细菌含量,发现经过表面除菌的水稻种子内部存在共栖细菌,平均每克种子的细菌含量为1.53×10⁶。水稻品种对种子的细菌含量有显著影响,而地域无影响。测定180个扩增子文库的细菌群落结构,发现水稻种子的菌群与水稻植株有相似之处,均以变形菌门为主要的细菌门类;地域对水稻种子的细菌群落结构有重要影响,不同地域的水稻种子在主坐标分析(principal co-ordinate analysis, PCoA)中有明显分离;而粳稻和籼稻之间无显著差异。还发现水稻种子存在核心菌群,且相对丰度高达总菌群的85.56%。【结论】本研究系统地揭示了水稻种子的细菌含量、群落结构及其影响因素,为利用种传微生物促进水稻健康提供了数据和方法支持。     

溴甲烷熏蒸对土壤反硝化作用及nosZ型反硝化微生物群落结构的影响

【目的】探究溴甲烷熏蒸对土壤反硝化作用的影响及机制。【方法】本研究采用nos Z-PCR-RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法、nos Z-MPN-PCR(Most-Probable-Number-PCR)计数法和土壤硝酸根的消灭率方法研究溴甲烷熏蒸对土壤nos Z型反硝化细菌群落结构、数量及反硝化活性的影响。【结果】实验结果说明溴甲烷熏蒸剂熏蒸土壤100 d土壤的反硝化作用与对照无显著差异(P>0.05)。溴甲烷熏蒸土壤和对照土样nos Z型反硝化细菌群落的Margalef指数,Shannon-Wiener和Evenness指数无显著差异(P>0.05)。溴甲烷熏蒸土壤和对照土壤中存在Uncultured bacterium partial rhodopsendomonas、pseudomonas fluorescens、Herbacspirillum、Mesorhizobium和Bradyrhizobium,并且此6种微生物均是试验土样和对照土样的优势种群;对照土壤中检测到Azospirillum、Rhizobium melibei和Nitrosospira multiformis,在溴甲烷熏蒸土壤中未检测到;而溴甲烷熏蒸土壤中检测到Uncultured Azospirillum,Mesorhizobium在对照土壤中未检测到。通过nos Z-MPN-PCR计数法得出反硝化细菌数量比对照低1.4倍。【结论】说明溴甲烷熏蒸100d土壤的nos Z型反硝化微生物群落组成和反硝化细菌数量发生变化,而土壤的反硝化作用与对照无显著差异。     

长白山林线过渡带树岛土壤微生物群落结构和生态功能

林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区（P<0.05）,与微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区（P<0.05）。相反的,与微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。