若尔盖沙化土地治理土壤微生物群落与功能基因比较研究

【目的】在高寒沙地中建立以赖草和沙生苔草等先锋植物为主的人工草方格,探究其土壤微生物群落动态变化以及养分循环过程。【方法】采用宏基因组测序和qPCR方法进行土壤微生物群落结构组成分析、功能基因注释和绝对丰度测定,并结合土壤理化因子数据进行冗余分析。【结果】人工建立草方格后,沙地土壤中全氮、速效磷以及有机碳含量分别提高了20%-68%、10%-247%、19%-56%;细菌和真菌的群落数量分别提高了17%-81%和2%-95%,与植物促生长相关的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、Solirubrobacter属和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等细菌种类的相对丰度呈上升趋势;氮循环中与氨氧化和亚硝酸盐氧化相关的amoCAB基因簇和nxrAB基因簇显著富集,发现了完全氨氧化的基因标志。【结论】人工建立草方格有效提升了高寒沙地土壤养分和微生物群落数量,促进了养分循环。适度放牧可以增加沙地生态系统的氮汇扩散性,有助于本土先锋植物定植,为今后在同等高海拔地区采取沙地生态修复措施提供理论参考。     

生物启发的细菌表面人造矿物壳:通过仿生矿化保护活细胞

【目的】生物启发的细菌表面仿生矿化人造矿物壳被用于保护活细胞。【方法】将细菌限制在坚固而完整的矿物壳中,有限的物理空间和物质交换使其暂时进行休眠,降低长期保存期间的活力损失以及提高在各种极端环境中的生存能力,并且能够通过酸去除矿物壳而重新激活细菌。【结果】相较于未仿生矿化的细菌(EcN),矿化细菌(EcN@CaCO₃)在32 d的储存实验中活力最高提升262倍;在pH 2.5的强酸环境中存活率提高837倍;在pH 12.0的强碱环境中存活率提高171倍;在80 ℃的高温条件下存活率提高59.1倍;甚至在抗生素溶液中,EcN@CaCO₃中细菌的存活率是EcN的729.7倍。【结论】本研究利用仿生矿化提高了细菌的保存稳定性,使其能在酸刺激下去除涂层恢复活性,也能在极端环境下保留细菌的活力,为微生物在环境生态、食品制造和生物医药等领域的应用提供研究基础。     

森林生态系统DOM的来源、特性及流动

可溶性有机物质（Dissolved Organic Matter)是森林生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库。系统综述了森林生态系统DOM的来源,组成,性质,季节动态;DOM释放与存留机制及影响因素,森林生态系统DOM的流动及干扰对DOM动态影响等,已有研究表明DOM的森林生态系统C、N、P循环,成土作用,污染物迁移等方面起着重要作用。今后森林生态系统DOM的研究应集中于以几方面：（1）确定森林生态系统中DOM源和汇;（2）评价森林水文条件对DOM释放与存留的调节作用;（3）探讨全球气候变化对森林生态系统DOM的影响;（4）可溶性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen),可溶性有机磷（Dissolved Organic Phosphorus)动态与可溶性有碳（Dissolved Organic Carbon）动态的差别。     

群落均匀度分形分析

修正了Frontier和Ricotta等关于有效物种丰富度指数A与物种丰富度指数S之间幂律关系的定义．探讨了A与S之间分形关系的生态学意义．认为分形维数D是群落均匀度测度值在物种数S不断增加的过程中．向其逼近的一个理论值;提出了利用双对数坐标上建立的A与S拟合直线的方程．对群落均匀度的4种变化趋势进行描述的方法。以广东黑石顶自然保护区森林演替系列为例．研究了针阔叶混交林和常绿阔叶林样带上．随着样带观察长度的逐渐增加群落均匀度的变化情况。结果表明．230m长的混交林样带只存在一个线性无标度区间．群落均匀度随样带长度的不断增加而逐渐降低．向分形维数D=0．810趋近。170m长的常绿阔叶林样带存在两个线性无标度区问．在0～25m的尺度域内．随着样带长度的逐渐增加均匀度不断降低．向分形维数D=0．525逼近;在30～170m的尺度域内．随着样带观察长度的增加．群落均匀度也逐渐增加．向分形维数D=0．920趋近。     

缙云山川鄂连蕊茶在不同群落类型中的RAPD分析

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)对常绿阔叶林灌木层广布种川鄂连蕊茶(Camellia rosthorniana)在缙云山3个群落类型(毛竹林、针阔混交林和常绿阔叶林)中的遗传结构和DNA多样性进行了研究。10个引物共扩增出138个产物,其中115个是多态性的,多态位点比率为83．33％。Shannon指数估算的3个种群的遗传多样性为常绿阔叶林0．3345,毛竹林0．3148,针阔混交林0．3085,遗传分化为8．12％;Nei指数计算的3个种群的基因多样性为常绿阔叶林0．2095,毛竹林0．1981,针阔混交林0．1934,遗传分化为7．51％。种群间遗传距离在0．0177～0．0393之间。川鄂连蕊茶在3个群落中的种群大小和生长状况不同,各种群遗传多样性的高低可能是对所处群落生境的适应。     

长期施用稀土对小麦植株中稀土元素含量及分布的影响

在我国施用稀土时间最长的黑龙江花园农场,研究了连续１２ａ叶面喷施稀土对小麦植株及土壤中稀土元素总含量和分布模式的影响。结果表明：连续１２ａ叶施稀土没有造成土壤中元素含量及分布模式的变化;对小麦拔节始期（喷施稀土７ｄ）后叶部的影响较大,Ｌａ,Ｃｅ最明显增高,叶部稀土元素分布模式与“常乐”稀土中的相一致,与土壤中稀土元素分布模式不同,而在小麦拔节始期的根部、小麦成熟期的根、茎、叶、壳等部位稀土元素分布     

棉田生态系统氮营养元素循环的研究

在棉田生态系统Ｎ循环中,低,中,高,超高产棉田Ｎ素的输入与输出不平衡,亏盈值（Ｂｋ）分别为－９．８,－１０．６,－１３．５和－１６．２ｋｇ／ｈｍ＾２,平衡值（Ｂ１）为０．９１１３,０．９４３５,０．９４２９．０．９４５８,每种１季棉花,土壤库现存Ｎ减少２‰～６‰,低,中,高,超高产棉田产物Ｎ输出,分别为棉田生态系统总输出Ｎ的５４．４％,４６．５％,４４．９％和４３．４％,其中经济产品（棉子和纤维）     

大丽轮枝菌甘油-3-磷酸脱氢酶的功能分析

大丽轮枝菌可侵染棉花、马铃薯、番茄等660余种寄主植物,引致黄萎病,造成严重的经济损失。为了深入了解大丽轮枝菌的致病机制,本研究在前期棉花提取物诱导大丽轮枝菌转录组分析的基础上,选择上调差异表达的线粒体甘油-3-磷酸脱氢酶基因VdGut2(VD592＿6958＿Chr4)和非差异表达的胞质甘油-3-磷酸脱氢酶基因VdGpd(VD592＿10256＿Chr2),进行了功能分析。结果表明,两个VdGut2敲除突变体菌株的产孢量较野生型菌株分别下降了32%和41%,病情指数分别下降了70%和51%,菌落生长速率也显著下降;VdGpd过表达菌株产孢量和病情指数较野生型菌株显著下降,但在甘油为唯一碳源的培养基上其菌落生长速率显著上升。因此,VdGut2促进了大丽轮枝菌分生孢子的形成、碳源的利用以及对寄主植物的致病过程,VdGpd抑制了大丽轮枝菌分生孢子的形成和对寄主植物的致病力,却促进了甘油的代谢。     

覆膜对土壤-莴苣体系氮素分布和植物吸收的影响

覆膜种植作为全球广泛采用的农作物栽培方式,能改变土壤的水热生态效应,并影响元素的赋存状态。本文采用野外栽培实验,研究了覆膜对土壤—莴苣体系中氮素分布和植物吸收的规律。相比于不覆膜方式,覆膜对土壤含水率、pH值及脲酶活性的影响不明显,但减少了6.0%的土壤有机质、10.4%的硝态氮和1.3%的全氮含量,增加了6.5%的土壤铵态氮。单因素方差分析表明,土壤有机质及全氮含量的组间差异达到了显著性水平。覆膜方式下,氮素生理群落微生物中反硝化细菌占生理群落总数的77.8%—96.2%,氨化细菌、亚硝化细菌及硝化细菌各占1.8%—16.5%、0.6%—5.1%和0.4%—2.8%。与不覆膜相比,覆膜使氨化细菌平均值减少了28.2%,亚硝化、硝化及反硝化细菌平均值分别增加了119.8%、26.7%和48.7%。莴苣植株中的全氮含量变化规律为叶片>茎部>根部。覆膜使根部全氮含量降低了2.8% ,茎部与叶部则分别增加了10.5%和6.8%。覆膜使莴苣根部全氮的富集系数平均值降低了1.5%,迁移系数TF1（莴苣茎部和根部全氮的比值）和TF2（莴苣叶部和根部全氮的比值）平均值分别提高了12.5%和9.5%,影响较小。相关性分析表明,有机质与土壤全氮呈显著正相关（P < 0.05）,而脲酶、铵态氮及无机氮三者与亚硝化细菌均呈显著负相关（P < 0.05）。     

不同类型拌种剂对花生及其根际微生物的影响

拌种处理对于花生一播全苗和稳定高产非常重要.选用不同类型的4种拌种剂即哈茨木霉菌剂(真菌拮抗剂)、甲基托布津(杀真菌剂)、适乐时(杀真菌剂)、好安威(化学杀虫剂)处理花生种子,通过测定花生农艺性状、品质指标、根际土壤微生物动态等来评价其对花生和环境的综合效应.结果表明:1)各种杀菌剂拌种均能提高花生成苗率,而好安威略差;各拌种剂促进花生株高、叶绿素含量,而单株叶片数适乐时增多,好安威减少,单株分枝数盛花期有所增多(好安威除外),结果期均略减少;单株烂、虫、芽果数均减少,单株秕果数增加,单株饱果数降低(好安威除外),百果重和百仁重提高(哈茨木霉除外),而饱满度降低;最终荚果产量除哈茨木霉略低,其余拌种剂增产效果极显著,甲基托布津、适乐时、好安威比对照分别增产34.58％、25.90％、22.82％.2)哈茨木霉拌种使蛋白质含量、亚油酸含量增幅最大,油份含量增幅较大,油亚比值降幅最大;甲基托布津处理的蛋白质和油份含量降幅最大;适乐时对提高油份含量、油亚比值效果最佳;好安威对品质指标的影响有限.3)从细菌及放线菌与真菌的比值来看,甲基托布津促细菌、抑真菌的效果好且长,对放线菌/真菌比值影响较小;哈茨木霉在前中期促细菌与放线菌、抑真菌的效果明显,但后期效果趋反;适乐时促细菌、抑真菌的效果短促,且一直强烈抑制放线菌;而好安威相比影响较小.4)好安威对根瘤菌具有显著的抑制作用,而哈茨木霉、适乐时、甲基托布津均极显著增加根瘤数量.结论:各拌种剂对花生产量、品质、根瘤、根际微生物产生了较大差异的综合效应,须因地、因时选用;化学杀菌剂甲基托布津的农艺效应、环境微生物效应均最好,唯蛋白质含量、油份含量略有降低,是一种较理想的综合优良拌种剂.