大数据时代土壤微生物地理学研究综述

土壤蕴含极为丰富的微生物多样性,它们在物质分解、元素生物地球化学循环、植物生产力和生物健康中扮演着关键角色。理解土壤微生物的生物地理分布格局、形成机制与群落构建规则,有助于预测在全球变化背景下土壤微生物组的功能演变及其对陆地生态系统的调控影响。自21世纪以来,土壤微生物生物地理学在各种大型国际微生物计划的推动下逐步形成了分子生物学技术耦合大数据分析的模式,实现了多种尺度上的关联研究。阐述了土壤微生物在分布格局和群落构建规则方面的研究进展,重点介绍了分子生物学技术和大数据分析在土壤微生物生物地理研究中的应用,对土壤微生物生物地理学未来在微生物分类分辨率、模型验证与构建和功能基因地理学的发展方向进行了展望。     

氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究.结果表明最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显著正相关.不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显著或极显著正相关.相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标.通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源.     

氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究。结果表明：最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显正相关。不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显或极显正相关。相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标。通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源。     

陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理

陆地生态系统存在许多常年性或季节性缺氧环境,如:湿地、水稻土、湖泊沉积物、动物瘤胃、垃圾填埋场和厌氧生物反应器等。每年有大量有机物质进入这些环境,在缺氧条件下发生厌氧分解。甲烷是有机质厌氧分解的最终产物。产生的甲烷气体可通过缺氧-有氧界面释放到大气,产生温室效应,是重要的温室气体。产甲烷过程是缺氧环境中有机质分解的核心环节,而甲烷氧化是缺氧-有氧界面的重要微生物过程。甲烷的产生和氧化过程共同调控大气甲烷浓度,是全球碳循环不可分割的组成部分。对陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理研究进展进行了概要回顾和综述。主要内容包括:新型产甲烷古菌即第六和第七目产甲烷古菌和嗜冷嗜酸产甲烷古菌的发现;短链脂肪酸中间产物互营氧化过程与直接种间电子传递机制;新型甲烷氧化菌包括厌氧甲烷氧化菌和疣微菌属好氧甲烷氧化菌的发现;甲烷氧化菌生理生态与环境适应的新机制。这些研究进展显著拓展了人们对陆地生态系统甲烷产生和氧化机理的认识和理解。随着新一代土壤微生物研究技术的发展与应用,甲烷产生和氧化微生物研究领域将面临更多机遇和挑战,对未来发展趋势做了展望。     

土壤拟杆菌与梭菌分解多糖类有机物质的研究进展与展望

土壤有机质的分解需要一系列环境微生物的参与,包括上游微生物进行有机质的初步分解、中间微生物的再分解利用和下游微生物的最终代谢过程.由微生物分泌的胞外水解酶将复杂有机质转变为简单有机质是整个分解过程的关键.近年来,针对肠道复杂有机质的微生物分解研究取得了显著进展,本文首先比较了有机质分解过程在人体肠道、反刍动物瘤胃和土壤...     

互营氧化产甲烷微生物种间电子传递研究进展

甲烷是重要的温室气体,也是典型的可再生性生物质能源。目前约70%的大气甲烷排放来源于产甲烷微生物过程。在产甲烷环境中,产甲烷菌与互营细菌形成互营关系,从而克服有机质厌氧分解反应的热力学能垒,实现短链脂肪酸和醇类物质的互营氧化产甲烷过程。该过程中,种间电子传递是关键步骤。本文首先概述了甲烷的研究意义及微生物互营降解有机质产甲烷的过程,然后分别综述了种间H2转移、种间甲酸转移和种间直接电子传递这3种种间电子传递机制的起源、发展、研究现状和未来所需要解决的研究问题。     

序言

<正>土壤是人类赖以生存和发展的物质基础。当前,世界粮食安全、环境污染、淡水资源紧张、能源短缺、气候变化、生物多样性锐减等各种问题并存,土壤资源的不合理利用和管理是导致这些问题的重要原因之一。因此,保护土壤资源并促进其持续高效安全利用已成为当前国际社会高度关注的议题。2013年联合国粮农组织大会通过决议将每年12月5日定为世界土壤日,并宣布2015年为"国际土壤年",主题为"健康土壤带来健康生活",提倡对全球土壤资源的保护     

水稻土中脂肪酸互营氧化的研究进展

水稻田是温室气体甲烷(CH4)的重要释放源之一,有机质在水稻土中通过厌氧分解途径最终产生CH4和CO2.短链脂肪酸互营氧化是水稻土有机质降解的关键环节,但是由于互营微生物独特的生理生态特性,目前人们对于参与该过程的微生物群落及功能了解甚少.稳定同位素探针(SIP)技术被认为是实现环境中参与物质转化微生物种类与功能相耦合的有力工具.本文首先讨论互营过程的热力学基础和互营微生物的种间相互作用模式,然后简要讨论了互营过程的环境影响因子,最后详细综述稳定同位素探针技术在水稻土短链脂肪酸互营氧化过程中的相关研究.目前的研究表明:参与水稻土脂肪酸互营氧化过程的互营细菌种类丰富、多样性高;除已知互营细菌的作用外,大量未培养、功能未知的细菌类型也可能参与短链脂肪酸的互营氧化;对于互营细菌的伙伴而言,新型产甲烷胞菌属(Methanocella)类型的古菌在不同脂肪酸互营降解过程中均起主要作用,揭示了这类产甲烷古菌在水稻土厌氧产甲烷过程中的重要作用.