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。     

小麦/蚕豆，玉米/蚕豆和小麦/玉米间作对根际细菌群落结构的影响

利用PCR-DGGE技术研究了小麦/蚕豆、玉米/蚕豆和小麦/玉米间作对作物根际细菌群落结构的影响.结果表明：间作能够提高作物根际细菌群落多样性、改变根际细菌群落结构组成.其中,小麦/蚕豆间作对根际细菌群落结构的影响最为突出,作物花期时小麦/蚕豆间作显著提高和改变两种作物根际细菌多样性和群落结构组成.玉米/蚕豆间作主要表现出对苗期玉米根际细菌多样性的显著提高和群落结构组成的改变.小麦/玉米间作对作物根际细菌群落结构的影响程度较弱.同时,3种间作体系都具有不同程度的产量优势.结果证明了间作体系中地上部植物多样性与地下部微生物多样性存在紧密联系.     

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。     

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。     

雅鲁藏布江下游沿岸湿地建群种植物根际土壤细菌群落结构和多样性特征

了解雅鲁藏布江大峡谷沿岸不同植被根际土壤细菌群落结构和多样性特征对于揭示该区植被与土壤的相互作用具有重要科学意义。采用Illumina Miseq高通量测序技术,研究了雅鲁藏布江沿岸自然分布和生长的艾草Artemisia argyi H. Lév.&Vaniot、白刺花Sophora davidii(Franch)、八宝Hylotelephium erythrostictum(Miq.)H. Ohba、黄刺玫Rosa xanthina Lindl4种典型植被根际土壤细菌群落结构和多样性,并结合植物根际土壤养分含量进行相关性分析。雅鲁藏布江沿岸4种植物根际土壤中共有28门、84纲、156目、262科、599属土壤细菌,其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门是雅鲁藏布江岸边植物根际土壤的优势菌群,相对丰度较高,其次为拟杆菌门、芽单胞菌门、疣微菌门。在门水平上,4种植物根际土壤细菌的群落结构组成表现为黄刺玫和艾草相似,而八宝和另外三种植物相差较大。土壤细菌OTUs(操作分类单元)数和Chaol均以艾草为最高,其值分别是6695和8000.02,以白刺花为最低,其值分别是4563和5113....     

银北盐渍化土壤中6种耐盐植物根际细菌群落结构及其多样性

土壤微生物对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用。对盐渍化土壤中植物根际微生物群落组成和多样性进行研究,有助于发现新的重要微生物功能类群或者功能潜力,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建都具有十分重要的意义。通过高通量测序和分离培养方法,对宁夏银北地区盐渍化土壤中的6种耐盐植物根际细菌的群落结构和多样性进行了分析。结果表明:所有土壤样品共检测到31门(亚门) 67纲253科400属细菌类群,不同植物根际微生物群落组成相似,但丰度各有差异,厚壁菌门、变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为主要优势类群;在纲水平芽孢杆菌纲相对丰度最高,其次为α-变形菌、γ-变形菌和梭菌纲;在属水平上,芽孢杆菌属以极高的丰度(15.57%—53.85%)占据绝对优势,其次是鞘氨醇单胞菌属、不动杆菌属和节杆菌属。6种植物根际细菌的群落结构组成表现为芨芨草和柽柳相似,柳枝稷、苜蓿与枸杞相似,苦豆子则与另外5种差别最大。分离培养出的110株根际细菌多数具有较强的盐碱耐受性和一种以上生物学活性,分别隶属于芽孢杆菌属、假单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、节杆菌属和中华根瘤菌属,在属水平上多样性单一,其中芽孢杆菌属是优势属。传统的分离培养和高通量测序结果都反映出银北地区盐渍化土壤中定殖着许多有重要生态功能的微生物类群,可用于进一步筛选和利用根际微生物改良盐碱土壤。     

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...     

耐铜植物茵陈蒿根际细菌群落结构及影响因素

采用Mi Seq高通量测序技术对耐铜植物茵陈蒿根际的细菌16S r DNA基因V3—V4区片段进行了测序,研究了细菌群落结构的变化,并分析了其与土壤环境因子的关系。研究表明,采样点Cu3中细菌群落的多样性、丰富度、均匀度、ACE指数、Chao1指数等均显著低于Cu1和Cu2,但Cu3的覆盖度高于Cu1。排名前10的优势细菌门总相对丰度均在95%以上,其中8个优势细菌门在3个采样点中是相同的,包括Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Verrucomicrobia(疣微菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)和Unclassified(未分类门)等。采样点Cu1中变形菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度显著高于其他两个采样点,而酸杆菌门、放线菌门、疣微菌门、绿弯菌门(Chloroflexi)和未分类门则刚好相反,表明细菌对胁迫环境的适应能力有明显差异。主坐标和冗余分析表明,3个采样点的细菌群落结构发生了明显改变。土壤环境因子与细菌群落的变化关系密切,8个因子的特征值共解释了97.5%的总方差。其中,总铜、总磷、p H、有效磷和有机质为显著性因子,可以解释93.9%的群落变化,但影响不同采样点细菌群落的主导因子有所差异。     

甘肃省野生羊肚菌根际细菌群落与土壤环境因子相关性研究

[背景]羊肚菌是全球广泛分布的物种,具有重要的经济和科研价值,其根际微生态系统各要素间的相关性研究相对较少.[目的]探究甘肃省不同地区野生羊肚菌根际土壤中细菌群落-土壤理化性质及细菌群落-酶活性相关性.[方法]采用Illumina MiSeq高通量测序技术,对细菌群落组成进行测量,进而分析其多样性,最终揭示细菌群落-土...     

纳米银对潮土玉米根际真菌群落结构和多样性的影响

根际真菌是土壤生态系统的重要组成部分,本研究采用土壤盆栽方法,以纳米银(silver nanoparticles,Ag NPs)为研究对象,利用Illumina高通量测序技术对不同Ag NPs施加水平下(0.025、0.25、2.5mg/kg)潮土玉米根际真菌群落结构进行分析。结果表明,潮土玉米根际土壤真菌群落主要由子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、芽枝菌门Blastodimycota、壶菌门Chytridiomycota、球囊菌门Glomeromycota和接合菌门Zygomycota等组成,其中以子囊菌门真菌为优势类群。Ag NPs在2.5mg/kg施加水平下显著降低了(P0.05)玉米根际土壤溶解性有机碳(DOC)含量,改变了根际土壤真菌群落结构,使真菌群落结构发生显著分异(P0.05),主要表现为降低了根霉菌属Rhizopus、镰刀菌属Fusarium、被孢霉属Mortierella等的相对丰度。相关性分析表明土壤DOC含量的变化与Ag NPs处理下根际土壤真菌群落结构分异存在显著的(P0.05)相关性。     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.     

土壤理化性质驱动烤烟根际细菌群落的组配及其共现性网络互作

【目的】解析土壤微生物在植物根际的组配机制对于认识和维护农田生态系统的稳定性至关重要。【方法】通过Illumina高通量测序和生物信息学分析方法明确了我国主要种植烟草生态区烤烟根际土壤细菌群落与土壤理化性质的互作关系。【结果】烤烟根际细菌类群主要为放线菌纲(Actinobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和嗜热油菌纲(Thermoleophilia)。细菌群落组成按生态区聚类,且样本空间距离和细菌群落相似度显著负相关。共现性网络分析表明,烤烟根际细菌群落间协同作用大于拮抗作用,武陵秦巴生态区、黄淮平原生态区、南岭丘陵生态区和沂蒙丘陵生态区细菌群落高度模块化,小单胞菌属(Micromonospora)为南岭丘陵生态区和黄淮生态区细菌共现性网络的网络中心,Bryobacter和气单胞菌属(Arenimonas)为南岭丘陵生态区细菌网络的模块核心,其菌群特性而非相对丰度决定了其在稳定细菌网络中的重要作用。冗余分析结果证实pH、有效铁、交换性镁和有效锰能显著影响烤烟根际细菌群落结构。【结论】烤烟根际细...     

Studies on the improvement in iron nutrition of peanut by intercropping with maize on a calcareous soil

Both rhizobox and field experiments were conducted to investigate nutritional interactions between peanut and maize in intercropping systems for Fe acquistion. Field observations indicated that Fe deficiency chlorosis symptoms in peanut grown in monoculture were more severe and widespread compared to those of peanuts intercropped with maize. This indicated a marked improvement in the iron nutrition of peanut intercropped with maize in the field and was further studied. In experiments with rhizoboxes, roots of maize and peanut were either allowed to interact with each other or prevented from making contact by inserting a solid plate between the root systems of the two species. A field experiment for four cropping treatments were examined: peanut grown separately in monoculture, normal peanut/maize intercropping, peanut/maize intercropping with solid plates between the root systems of the two crop species and peanut/maize intercropping with 30 μm nylon nets between the root systems. The results show that the chlorophyll and HCl-extractable Fe concentrations in young leaves of peanut in the intercropping system with unrestricted interactions of the roots of both plant species were much higher than those of peanut in monoculture. In the nylon mesh treatment, the beneficial effects of the maize extended to row 3. The improvement of Fe nutrition in the intercropping system got reduced but not diminished completely in the treatment with nylon net. It is suggested that the improvement in the Fe nutrition of peanut intercropped with maize was mainly caused by rhizosphere interactions between peanut and maize. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

种植模式和坡位对茶园土壤细菌群落结构及功能类群的影响

茶树（Camellia sinensis L.）种植是亚热带丘陵山区主要的土地利用类型,茶园种植模式是影响土壤细菌群落结构的主要人为因素。为揭示种植模式和坡位对土壤细菌群落结构和功能的影响,选取两种不同种植模式（常规和有机种植模式）和3个坡位（上、中、下坡位）表层土壤（0-20cm）为对象,采用野外调查、Illumina Miseq高通量测序和PICRUSt2功能预测相结合的研究方法,研究不同种植模式和坡位下土壤细菌群落结构和功能特征,阐明土壤理化性质对土壤细菌群落结构的影响,预测土壤细菌功能特征。研究结果表明：（1）与常规种植模式相比,有机种植模式茶园土壤细菌Alpha多样性有所降低,其中中坡位常规茶园土壤细菌Sobs和Simpson指数显著高于有机茶园（P<0.05）;从坡面尺度看,两种种植模式下土壤细菌Alpha多样性指标均以中坡位最高,其中常规茶园中坡位土壤细菌Ace和Simpson指数均显著高于下坡位（P<0.05）。（2）各样地茶园土壤细菌共获得29个门82个纲190个目316个科517个属929个种,主要细菌优势门为绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacterita）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）。土壤细菌群落优势属以AD3、热酸菌属（Acidothermus）、norank_f__norank_o__Elsterales和norank_f__Xanthobacteraceae为主。（3）主坐标分析（PCoA）显示,不同种植模式的茶园土壤细菌群落结构存在明显差异,常规种植模式下不同坡位之间的土壤细菌群落结构有显著差异（P<0.05）,有机种植下不同坡位之间的土壤细菌群落结构无显著差异。置换多元方差分析（PERMANOVA）结果表明不同种植模式的土壤细菌群落结构差异显著（P<0.05）,而不同坡位土壤细菌群落结构无显著差异（P>0.05）,说明种植模式对茶园土壤细菌群落结构的影响更大。组间群落差异分析（LEfSe）表明,57个差异物种对种植模式非常敏感,不同种植模式富集了不同的细菌类群。（4） PICRUSt2功能预测共获得6个一级功能层和46个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和环境信息方面功能活跃。有机种植模式提高了土壤细菌碳水化合物代谢、氨基酸代谢、膜运输、信号转导、脂质代谢及外源生物降解与代谢功能。（5）相关分析和冗余分析结果表明,土壤碱解氮、速效磷、全磷、全钾和pH是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要影响因子。总体而言,有机种植模式改变了茶园土壤细菌群落结构和代谢功能,增加土壤有益细菌的数量,有利于保持茶园土壤可持续的生态环境。     

西北半干旱区紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和细菌群落的影响

我国西北半干旱区土地贫瘠,土壤pH和碳酸盐含量高,容易形成盐碱地,抑制土壤微生物活性,导致土壤养分匮乏。为了改善西北干旱地区土壤健康状况,本研究通过连续3年田间试验,探讨了紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和根际土壤细菌群落结构的影响。结果表明: 根际土壤中,间作紫花苜蓿有机质含量显著大于单作紫花苜蓿,而pH及速效钾含量显著低于单作紫花苜蓿;间作小黑麦有机质、碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著大于单作小黑麦。细菌序列数、种群分类单元(OTU)、丰富度和多样性均表现为间作大于单作。在门水平上,变形菌门和拟杆菌门分别占总分类单元的31.1%～33.4%和22.4%～32.2%,且间作下拟杆菌门比例高于单作。放线菌门数量在单作下显著大于间作,酸杆菌门数量在小黑麦间作下显著大于单作,疣微菌门数量在紫花苜蓿间作下显著大于单作。在属水平上,噬冷菌属、黄杆菌属、Gp6和Chryseolinea数量均表现为单作大于间作,纤维弧菌属相反。相关性分析表明,变形菌门、拟杆菌门与pH呈显著负相关,拟杆菌门与有机质、全氮、碱解氮呈显著正相关;而绿弯菌门、浮霉菌、酸杆菌门、疣微菌门和芽单胞菌门与有机质和碱解氮呈显著负相关。紫花苜蓿-小黑麦间作是改善西北半干旱区土壤的一种有效措施。     

十字花科作物根肿病对根际土壤微生物群落的影响

为探究根肿病对十字花科作物根际土壤微生物多样性的影响,以罹病大白菜和健康株根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术对2组样本的细菌16S rDNA和真菌ITS基因进行序列测定,分析了样本间的微生物群落结构和组成差异,同时测定根际土壤理化性质,探讨根肿病、土壤微生物群落、土壤环境因子三者的相关性。研究表明:1)患病植株根际土壤pH和总磷、总钾、碱解氮、速效钾含量显著低于正常植株根际土,而交换性钙含量明显增加。2)根肿病的发生降低了根际土壤中细菌种群的丰富度和多样性程度,但对根际土壤中的真菌α-多样性无明显影响。3)变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等是所测土壤样本的主要优势细菌种群,其中患病植株根际土壤中拟杆菌门丰度显著高于健康植株根际土壤,放线菌门丰度则显著降低(P<0.05)。优势细菌纲为γ-变形菌纲、拟杆菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲、酸杆菌纲等,2组土壤样本间多种优势细菌纲相对丰度差异显著。4)根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和壶菌门,其相对丰度在患病和健康株根际土壤样本中均有明显差异。主要真菌纲为散囊菌纲、被孢霉纲、锤舌菌纲等,并且土壤样本间的多种优势真菌纲相对丰...     

Microbial community composition and functional diversity in the rhizosphere of maize

This study investigates the small-scale stratification of bacterial community composition and functional diversity in the rhizosphere of maize. Maize seedlings were grown in a microcosm with a horizontal mesh (53 M) creating a planar root mat and rhizosphere soil. An unplanted microcosm served as control. Thin slices of soil were cut at different distances from the mesh surface (0.2–5.0 mm) and analysed for bacterial community composition by PCR-DGGE (polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) of 16S rDNA and tested for activities of different enzymes involved in C, N, P and S cycling. Bacterial community composition and microbial functional diversity were affected by the presence of the maize roots. The bacterial composition showed a clear gradient up to 2.2 mm from the root surface, while no such gradient was observed in the unplanted pot. Invertase and phosphatase activities were higher in the close vicinity of maize roots (0.2–0.8 mm), whereas xylanase activity was unaffected. This study shows that the changes in bacterial community composition and functional diversity induced by roots may extend several millimetres into the soil.     

花生与药材套种对土壤微生物区系的影响

通过茅苍术、京大戟、黄姜（盾叶薯蓣）、半夏和阔叶麦冬5种药用植物与花生套种的盆栽试验,测定了不同时期花生土壤中的细菌、放线菌、霉菌和酵母菌数量,探讨利用药用植物套种花生缓解花生连作障碍的可行性.结果表明：茅苍术组和京大戟组抑制土壤霉菌效果最好,在花生花针期分别比对照组减少了53.87%和29.59%;在花生收获后的土壤中霉菌数量增加,有利于物质循环和养分还田.茅苍术、京大戟和半夏组土壤中细菌数量增加. 在花生花针期,5种药用植物套作组土壤中酵母菌数量均高于对照.霉菌形态鉴定结果表明,在茅苍术、京大戟和黄姜套作组中均未检测出花生常见病原菌.药用植物和花生套种可以有效调节土壤微生物区系.