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。     

黄河三角洲不同类型盐生植物土壤真菌群落结构特征

盐生植物种类及其所具有的不同耐盐调节方式影响着根际微生物群落的结构与组成。为明确不同类型盐生植物根际与非根际土壤中真菌群落结构与组成的差异及其与土壤环境间的相互关系,该研究采集了黄河三角洲地区芦苇、盐地碱蓬、獐毛3种不同类型盐生植物0～20 cm土层的根际和非根际土壤,通过高通量测序对其真菌群落多样性和结构进行了分析,以探究真菌群落特征与土壤理化因子间的关系。结果表明：(1)3种不同类型盐生植物根际土壤真菌群落丰富度显著大于各自非根际土,且獐毛根际土壤真菌群落丰富度显著大于芦苇和盐地碱蓬的根际土。(2)距离热图分析表明,芦苇和盐地碱蓬非根际土壤真菌群落间的相似性最大。(3)土壤真菌多样性和丰富度与土壤总碳、总氮、有效磷、pH呈正相关关系,与土壤盐分含量呈负相关关系。(4)3种不同类型盐生植物的根际与非根际土壤中,球囊菌门(Glomeromycota)均为绝对优势门,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)为优势属。(5)RDA分析表明,土壤盐分含量是影响土壤真菌群落结构的重要因子,球囊菌门丰度与土壤总氮、总碳、有效磷、有机碳、pH呈正相关关系,与盐分呈负相关关系。(6)植物土壤真菌群...     

基于高通量测序分析大豆和油菜根际微生物群落结构的差异

根肿病是由芸薹根肿菌侵染引起的专性寄生性土传病害,严重制约着油菜等十字花科作物的可持续生产.前期研究发现,大豆作为前茬作物可以显著降低后茬油菜根肿病的发生和危害,"豆-油轮作"模式是一种值得探索和应用的根肿病防治新途径.为了解开大豆作为前茬防治根肿病发生的机理,本研究基于扩增子测序技术探究大豆与油菜根际土壤微生物的群落结构差异.结果表明:大豆和油菜根际土壤微生物类群在门水平的优势类群相同,包括变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、放线菌门、子囊菌门、接合菌门、担子菌门和壶菌门等丰度都较高.但相比于油菜根际土壤,大豆根际土壤富含具有生防作用和促进植物生长的微生物,如黄杆菌属、鞘脂单胞菌属、芽孢杆菌属、链霉菌属、假单胞菌属、木霉属和盾壳霉属等;而一些植物病原细菌(如肠杆菌、黄单胞菌)和真菌(炭疽菌和尾孢菌)含量则低于油菜根际土壤;另外,大豆根际土壤中还富含具有固氮功能的根瘤菌属、慢生根瘤菌属和丛枝菌根真菌(如球囊霉属).可见,大豆根际土壤利于有益微生物生长并可抑制病原菌繁殖.大豆和油菜根际微生物组差异为大豆-油菜轮作防治根肿病提供了理论依据,并为根肿病的防治提供了一些潜在的生物防治资源.     

高通量测序解析多环芳烃污染盐碱土壤翅碱蓬根际微生物群落多样性

【目的】以多环芳烃(PAHs)污染盐碱土壤为对象,分析比较翅碱蓬根际与非根际土壤细菌群落多样性,为植物-微生物联合修复PAHs污染盐碱土壤提供依据。【方法】在胜利油田油井附近采集翅碱蓬根际土壤和无翅碱蓬生长区域的裸地表层土壤,基于高通量测序技术分析样品中微生物群落结构,并进一步运用Real-time PCR解析土壤中PAHs双加氧酶基因丰度。【结果】翅碱蓬根际土壤盐含量为22.51 g/kg,明显低于裸地土壤的40.03 g/kg,土壤pH值差别不大,分别为8.20和8.22;根际土壤有机质和总氮含量分别为24.41 g/kg和1.59 g/kg,C/N值为15,裸地土壤有机质和总氮含量分别为18.80 g/kg和0.71 g/kg,C/N值为26;高通量测序得到根际和裸地土壤样品优质序列分别为53 854条和30 312条,在97%相似水平下,根际土壤样品所得OTU数、Chao 1指数和ACE指数分别为5 934、11 461和15 555,分别高于裸地土壤对应指数的值(4 262、8 262、11 186),序列分析结果显示,根际土壤包含细菌32门758属,多于裸地土样28门676属,翅碱蓬根际土壤群落结构多样性均高于裸地土壤;PAHs污染盐碱土壤中存在丰富的微生物资源,有Thioalkalispira、Halothiobacillus、Thiohalophilus等多种嗜盐碱或耐盐碱微生物,并在根际土壤中检测到了PAHs双加氧酶基因(PAH-RHDα)。【结论】Thioalkalispira、Halothiobacillus、Thiohalophilus等嗜盐碱或耐盐碱微生物是胜利油田PAHs污染盐碱土壤中的优势菌属;翅碱蓬能有效降低根际土壤盐含量并改善C/N值,增加微生物群落结构多样性,提高PAHs关键功能基因的丰度,有助于促进嗜盐碱PAHs降解微生物在PAHs污染盐碱土壤的生物修复中发挥作用。     

黄河三角洲滨海湿地微生物多样性及其驱动因子

微生物在湿地的生物地球化学循环和生态功能调节中发挥着重要作用,对全球气候变化具有重大影响,对维持全球生态系统的健康至关重要。以黄河三角洲滨海湿地为研究对象,通过采集代表性植被群落的土壤表层和部分植物根系,探究土壤微生物群落组成、根际微生物、环境因子及其内在的关联性和影响机制。研究结果表明不同植被覆盖地区微生物多样性存在差异,芦苇区和柽柳区微生物丰度高于泥滩区、碱蓬区和棉田,海漫滩微生物丰度高于河漫滩地和泥滩。土壤微生物菌群结构和多样性显著高于根际：土壤细菌的香农指数约为4-5.5,根际微生物的香农指数约为0-4。土壤细菌主要为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,占样品总数的90%以上;而根际细菌主要是蓝藻门、变形菌门和放线菌门,二者在属水平上的菌群结构差异更加明显。环境因子的含量与生境类型有关,SO₄^2-和NO₃^-的相关性最高,植被覆盖区土壤中Mn⁴⁺、Fe³⁺和水解氮的含量低于滩涂裸地。冗余分析（RDA）表明,pH值在小空间尺度上对湿地土壤中细菌群落的影响较小,环境因子在门和属水平的解释率分别为89.7%和86.8%,其中K（23.4%）、NO₂^-（11.8%）、Mn⁴⁺（9.8%）和Na（8.0%）是解释门水平微生物区系结构变化和组成的主要因子。研究为理解湿地微生物多样性与湿地生态系统功能之间的影响机制提供了一个生态学视角,有助于了解黄河三角洲滨海湿地土壤和植物根际的细菌分布特征,对黄河三角洲退化滨海湿地的生物修复具有重要的指导意义。     

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。     

黄河三角洲滨海湿地芦苇、碱蓬混生群落空间点格局分析

为了解黄河三角洲滨海湿地芦苇、碱蓬群落内的种群相互关系、多样的生态策略, 通过重复取样的调查方法, 运用多种汇总统计函数分析了黄河入海口处以黄河河道为基轴向北延伸至海边的三个不同区域的芦苇和碱蓬混生种群的种群结构和空间点格局。结果表明: 黄河边碱蓬和芦苇在全部尺度上趋于聚集分布; 中部滩涂湿地碱蓬在2-35 cm尺度上呈现聚集分布, 在1cm以及36-45cm尺度上呈现随机分布, 在其他尺度呈现均匀分布,芦苇在3-4 cm以及15 cm、20 cm尺度上呈现聚集分布, 其他尺度上呈现随机分布; 近海区域碱蓬在全部尺度上呈现随机分布, 芦苇在0-16 cm、21-25 cm以及44-46 cm尺度上呈现随机分布, 在其他尺度呈现聚集分布。黄河边芦苇和碱蓬种群种间关系趋于负相关, 种群之间相互排斥, 在中部滩涂湿地和近海区域两种群无关联, 仅在近海区域28-31 cm尺度出现正相关关系。黄河边两种植物的点格局分布以及种间关系与其他两个区域存在明显差异,需进一步开展相关实验深入了解黄河三角洲滨海湿地环境因素对芦苇、碱蓬混生群落点格局的影响。     

植物根际微生物群落构建的研究进展

植物根际是指植物根系与土壤的交界面,是根系自身生命活动和代谢对土壤影响最直接、最强烈的区域,其物理、化学和生物性质不同于土体土壤。在这个区域里,与植物发生相互作用的大量微生物,被称为根际微生物。根际微生物在植物的生长发育和植物病虫害的生物防治等方面都具有十分重要的意义。本文总结了根际微生物群落构建的研究现状,介绍了根际微生物的经典和最新的研究方法,包括根箱法、同位素技术以及高通量测序、菌群定量分析、高通量分离培养等方法在根际微生物研究中的应用,讨论了植物根系分泌物(碳水化物、氨基酸、黄酮类、酚类、激素及其信号物质)和土壤物理化学性质对根际微生物群落的影响,概述了根际微生物-植物的互作机制,以及根际微生物群落对植物的促生作用、提高植物抗逆性和抑制作用,并对根际微生物群落研究中存在的问题和未来发展方向进行了展望。     

重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

应用磷脂脂肪酸和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳分析技术研究湿地植物根际微生物群落多样性

以天津大学校内两个相邻的小型湖泊(青年湖和爱晚湖)为研究区域, 通过采样分析, 利用磷脂脂肪酸(PLFA)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术, 研究了湿地植物种类(芦苇(Phragmites australis)和东方香蒲(Typha orientalis))和生长方式(单生和混生)对根际微生物生物量和群落结构的影响。PLFA分析结果表明, 植物根际微生物生物量大于非根际(爱晚湖芦苇除外); 植物种间的差异较大, 东方香蒲根际沉积物中微生物生物量大于芦苇根际; 种内根际微生物受植物的生长状况影响较大, 采样期间两个湖泊中东方香蒲的生长状况(株高)相似, 根际微生物生物量相差不大, 而爱晚湖芦苇由于与东方香蒲共生, 受到东方香蒲的抑制, 使得根际微生物生物量明显低于单独生长的芦苇; 革兰氏阳性细菌数量小于革兰氏阴性细菌的数量, 且根际的革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌的比值小于非根际。沉积物中的细菌群落结构主要与植物种类有关, 同一种植物的根际细菌群落结构差异较小(这些根际细菌聚为一类); 不同植物的根际细菌群落结构差异较大。     

广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征

【背景】近年来,油茶低效林面积较大,根际土壤微生物影响林木抗性和生长,对林业可持续发展具有重要意义。【目的】了解广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征。【方法】利用高通量测序分析油茶根际土壤微生物群落组成。【结果】油茶根际土壤细菌有26门77纲201目377科593属676种,真菌有14门50纲121目266科502属631种。油茶根际土壤中的优势细菌为酸杆菌门和变形菌门,优势真菌为子囊菌门和担子菌门。两种油茶根际土壤微生物组成差异显著,本地油茶根际土壤的细菌多样性显著高于引种油茶。在门水平上,脱硫杆菌门细菌和罗兹菌门、被孢霉门真菌的相对丰度在两种油茶间差异显著,Amorphotheca在本地油茶根际土壤中特异性富集。两种油茶根际土壤细菌碳代谢相对丰度差异显著,真菌以腐生营养型为主,其次为病理营养型和共生营养型。本地油茶根际土壤中显著富集土壤腐生菌,而共生营养型真菌(尤其是丛枝菌根真菌)相对丰度(6.43%)显著低于引种油茶中(21.83%)。此外,有机质和养分含量是影响油茶根际土壤微生物群落的关键因子。【结论】本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落组成和结构差异显著,Amorp...     

典型农田土壤中丛枝菌根真菌-根际细菌互作及与氮磷利用的关系

在农业生态系统中,土壤微生物是土壤-作物系统养分循环的重要驱动力,其中丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizalfungi,AMF)能够促进作物对养分的吸收,适应逆境胁迫。【目的】进一步揭示AMF和根际细菌群落的跨界网络互作,挖掘与作物氮磷利用显著相关的关键微生物类群,揭示关键类群的生态网络特征。【方法】利用Illumina测序技术对3种典型农田旱地土壤(黑土、潮土和红壤)中AMF和根际细菌群落结构进行分析;构建互作网络并利用偏冗余分析、相关性分析探究了与氮磷利用相关的潜在关键类群。【结果】3种土壤中AMF与根际细菌均以正相互作用为主。不同土壤中AMF与根际细菌互作关系差异明显,在红壤中跨界互作最为密切,其中球囊霉属真菌(Glomus)与根际细菌中的放线菌(Actinobacteria)和变形菌(Proteobacteria)之间的交互作用最多。而在黑土中主要体现为根际细菌的界内互作。与氮磷利用率显著相关的关键微生物类群主要属于球囊霉属真菌、放线菌和α变形菌。【结论】典型旱地土壤中AMF与根际细菌的正相互关系对作物氮磷利用有潜在促进作用,关键类群在有机质和养分贫乏的红壤中可能起到更重要的作用。     

田菁根际促生菌的筛选及其促生耐盐效果

【目的】为探究盐生植物田菁及其根际功能微生物改良盐碱地的效果,本研究从黄河三角洲盐碱区田菁根际土壤中分离促生菌,并明确其耐盐促生效果。【方法】采用选择培养方法从田菁根际土壤中分离固氮菌、解磷菌以及解钾菌,并进行16S rRNA分子生物学鉴定。之后对菌株的耐盐及促生特性进行测定,筛选性状优良菌株进行玉米促生作用研究。【结果】共分离得到105株根际促生菌,其中N102兼具多种促生特性且耐盐性达15%。田菁种子发芽试验表明,N102可显著提高田菁发芽率(47%,P<0.05)、芽长(48.5%,P<0.05)和根长(60%,P<0.05);玉米盆栽试验结果表明,N102对盐胁迫下玉米的株高、根长、叶绿素含量、地上部干重以及根干重具有显著的促进作用。经系统发育分析,N102与Enterobacter soli ATCC BAA-2102 (NR117547)序列相似度为99.30%,鉴定属于Enterobacter属。【结论】菌株N102具有多种植物促生耐盐特性,具有开发成有效促进盐碱地作物生长的微生物肥的良好前景。     

长江三峡上游水域细菌群落结构与功能预测

[目的]揭示三峡附近支流和长江干流细菌群落组成,共现网络特征和对网络有重要作用的中心节点微生物,进一步研究三峡上游水域细菌群落的代谢功能.[方法]本研究于长江北岸四条一级支流和附近干流(香溪河、大宁河、朱衣河、梅溪河、长江干流)采集水样,基于16SrRNA基因Pacbio测序技术和生物信息学方法分析细菌群落结构,Tax...     

海草根际微生物与海草植株的互作效应

【目的】本文以三亚湾泰来草根际沉积物为主要研究对象,研究室内培养条件下泰来草根际沉积物微生物对于高温处理和海草定殖的响应。【方法】通过对培养过程中水体物理化学参数(如pH、溶解氧、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐)的监测以分析环境因子的变化;16S rRNA扩增子测序研究微生物群落结构的动态响应;通过荧光定量分析16SrRNA基因丰度变化。【结果】研究表明高温处理组在培养35 d后海水中磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐含量以及pH均要高于模拟原位环境的对照组,高温处理组根际沉积物微生物丰度在培养过程中呈现先上升后降低的趋势,同时,高温处理组根际微生物中初始阶段由厚壁菌门(32.4%)、变形菌门(22.92%)和梭杆菌门(27.21%)占据优势,培养一段时间后,厚壁菌门和梭杆菌门大幅度减少,逐渐被蓝细菌门和放线菌门所替代,最终由变形菌门(51.1%)占据主导地位,其中,属于硫还原细菌的脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae)和硫氧化细菌的螺杆菌科(Helicobacteraceae)的细菌丰度不断提高。【结论】揭示了海草的定殖会提高高温处理后沉积物的多样性,并塑造和改善其根际沉积物微生物群落组成。     

自然林下与田间根腐三七根际微生物群落特征及比较分析

【背景】三七根际微生物群落特征与其土传根腐病害密切相关,而针对自然林下根腐三七的相关研究鲜见报道。【目的】比较分析自然林下与田间根腐三七根际土壤微生物群落的组成特征,结合土壤理化性质与酶活性分析,为三七根腐病害防治与仿野生栽培提供科学依据。【方法】采集自然林下与田间根腐三七根际土壤,利用高通量测序技术,分析土壤细菌与真菌群落的物种组成与多样性,并测定土壤理化性质和酶活性。【结果】自然林下与田间根腐三七根际土壤中细菌和真菌群落组成具有明显差异,自然林下根腐三七根际土壤中担子菌门(Basidiomycota)、酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度较高,而田间根腐三七根际土壤中子囊菌门(Ascomycota)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度较高。在属分类水平,镰刀菌属(Fusarium)是自然林下根腐三七根际土壤中的优势菌群,相对丰度为17.30%,而癣囊腔菌属(Plectosphaerella)是田间根腐三七根际土壤中的优势菌群,相对丰度为22.55%;Candidatus Ba...     

贵州典型煤矸石堆场微生物群落结构及功能特征

【背景】煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响。【目的】探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征。【方法】选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析。【结果】细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为Candidatus＿Thermoplasmatota和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera)。不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他2个样点丰富。煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到6条固碳途径、6条氮代谢途径和3条硫代谢途径。主要的固碳基因为ACAT和E2.2....     

不同时期艾比湖湿地盐角草群落土壤固氮微生物的多样性分析

【目的】研究新疆艾比湖湿地不同季节盐角草根际和非根际土壤固氮微生物的多样性和丰富度与环境因子的相关性,以期探究在荒漠化和盐渍化不断严重的艾比湖湿地中随着季节变化的固氮微生物群落对恢复生态功能起到的潜在作用,为后续的湿地保护和退化恢复工作提供理论支持和数据基础。【方法】应用Illumina HiSeq PE250测序技术,分析6个土壤样本固氮微生物的多样性,结合相关的理化因子并利用RDA分析法探究土壤理化性质和固氮微生物菌落结构及丰富度的相关性。【结果】艾比湖湿地盐角草植物根际土壤的固氮微生物多样性高于非根际土壤,7月的土壤固氮微生物多样性高于10月和4月的土壤。土杆菌属(Geobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)等为盐角草根际和非根际土壤中的共同优势菌属。这些固氮微生物优势菌属隶属于变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria),且相对丰富度占比为85%和10%,其余各菌门共占比较少,仅为5%。土壤中固氮微生物的优势菌群与碱解氮(AN)、全氮(TN)、速效钾(AK)和有效磷(TP)呈显著相关。【结论】随着时间的推移土壤样本中固氮微生物的多样性和群落结构也发了改变,同一时期植物根际与非根际土壤中固氮微生物的群落结构并不相同。土壤的环境因子与固氮细菌的群落结构和丰富度的相关性研究可以为艾比湖湿地的退化恢复提供数据基础和理论支持。     

黄渤海海草分布区日本鳗草根际微生物群落结构特征及其功能分析

日本鳗草(Zostera japonica)是亚洲特有的海草种类,具有重要生态价值。近年来,黄渤海海草分布区中的日本鳗草海草床持续退化,引起了研究人员的广泛关注。【目的】基于根际微生物的分布与日本鳗草的健康生长密切相关的设想,本文旨在探究黄渤海海草分布区日本鳗草根际细菌群落结构多样性并分析其与海草健康生长的内在联系。【方法】选取黄渤海海草分布区中东营、威海、大连3个地点的日本鳗草根际与非草区表层沉积物,采用高通量测序技术(Illumina HiSeq PE300)解析根际微生物群落特征,并结合相关环境参数分析其环境功能。【结果】日本鳗草根际表层沉积物中主要存在的细菌类群有:变形菌门(Proteobacteria)所占比例为41.1%,蓝细菌门(Cyanobacteria)占15.4%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占12.6%,放线菌门(Actinobacteria)占9.3%。不同地点之间以及样品类型(海草床根际与非根际)之间的微生物群落存在显著差异,主要表现为根际富含硫酸盐还原菌和固氮菌。环境因素:TN (total nitrogen)、TC (total carbon)、TOC (total organic carbon)、黏土(Clay)、砷(As)与根际群落组成与分布显著相关。【结论】从功能的角度来看,不同地点、不同样品类型之间的差异物种多与硫、氮代谢相关,硫酸盐还原菌对维持日本鳗草的生态健康起关键作用;日本鳗草根际微生物群落分布与环境因子、空间分布有一定相关性。     

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。