冀北山区不同植被恢复类型根际土壤细菌群落结构及多样性

【目的】研究冀北山区不同植被恢复类型对根际土壤细菌群落结构特征和多样性影响,探索自然和人工恢复对土壤微生物的作用机制,为该区域植被恢复与管理提供理论依据。【方法】以自然恢复的灌草丛、灌木林、次生林以及人工恢复的人工林根面、根际和非根际土为研究对象,通过Illumina Miseq平台对细菌16S rRNA的V3—V4片段进行高通量测序,分析土壤细菌α、β和功能多样性、群落结构组成以及与环境因子的关系。【结果】1)各恢复类型细菌α多样性差异显著(P0.05),次生林土壤细菌丰度和多样性均高于人工林,灌草丛多样性高,丰度最低;灌木林丰度高,多样性最低。不同根际范围土壤细菌α多样性差异不显著(P0.05),整体表现为根面和根际土高于非根际土。2)次生林和人工林土壤细菌群落结构有一定相似性;次生林与灌草丛、灌木林土壤细菌群落结构差异较大。根际土与非根际土细菌群落结构有一定相似性,根面土与根际、非根际土细菌结构差异较大。3)变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门为优势类群。各样地有机质分解菌群(变形菌门、放线菌门和拟杆菌门)丰度差异显著,灌草丛和次生林显著高于其他样地,根面和根际土显著高于非根际土。固碳和固氮菌群(芽单胞菌门和厚壁菌门)分布较均匀。4)土壤田间持水量、有机质和全磷、植被分布均匀度、Simpson多样性指数和丰富度指数是影响土壤细菌群落的主要因素。土壤因子(田间持水量、有机质和全磷)对灌木林和灌草丛非根际土细菌影响极显著,对根面和根际土细菌作用较小;植被因子(植被分布均匀度、Simpson多样性指数和丰富度指数)对乔木林(次生林和人工林)不同根际范围土壤细菌群落影响均达到极显著水平。5)新陈代谢功能在KEGG上的编码基因数量最多,是土壤细菌的优势功能。各土样细菌群落KEGG功能基因序列数量和多样性差异显著,说明各植被恢复类型根际土壤中有许多具有各自独特功能的菌种,但土壤和植被不能决定土壤细菌功能多样性。【结论】恢复方式、植被类型和根系对冀北山区土壤细菌群落结构和多样性均有影响,其中恢复方式对土壤细菌多样性作用更明显,植被类型对土壤细菌群落结构影响更显著。距离根系越近,土壤细菌多样性越高,土壤细菌群落结构与非根际土差异越大。此外,环境因子如土壤养分、水分含量及植被分布状况等均与土壤细菌群落结构及多样性有关。     

泡桐丛枝病发生与代谢组变化的关系（英文）

【目的】通过对泡桐健康苗和丛枝病苗进行代谢组分析,探讨代谢物变化与泡桐丛枝病发生的关系。【方法】利用非靶标的高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)对长度为1.5 cm的健康和植原体感染的毛泡桐组培苗顶芽进行代谢组分析,将上机检测得到的质谱数据用主成分分析和偏最小二乘判别分析法进行分析得到最终差异的荷质比,并将其比对到KEGG代谢物数据库中,通过分析找到植原体感染的毛泡桐组培苗与健康组培苗之间代谢物含量和种类的差异。【结果】毛泡桐病苗和健康苗中有1 612种代谢物发生变化。与健康苗相比,在病苗中有765种代谢物含量下降,847种代谢物含量增多。KEGG代谢通路分析表明,这些代谢物中有460种代谢物参与111个代谢途径,其中变化显著的3个代谢途径为"异喹啉生物碱合成"、"双萜类生物合成"和"黄酮生物合成"。另外,病苗中参与植物激素信号转导的代谢物也发生明显变化。其中在植原体感染的毛泡桐病苗中玉米素、玉米素核苷、赤霉素、二氢玉米素核苷、花葵素、黄芩素和花青色素等含量发生明显变化,表明这些代谢物含量的变化可能与丛枝病发生有一定关系。【结论】通过比较健康苗和病苗中代谢物含量和种类的变化,找出可能与丛枝病发生密切相关的代谢物及其相应的代谢通路,该结果有助于进一步阐明泡桐和其他植物丛枝病发生分子机制,并为泡桐丛枝病有效防治奠定基础。     

黑果枸杞果实发育过程中转录组测序分析

【目的】研究黑果枸杞果实在不同发育阶段基因表达谱的变化情况,为进一步开展黑果枸杞果实发育过程中的分子生物学研究提供基础资料。【方法】以黑果枸杞果实发育过程中青果期、变色期和成熟期的果实为材料,利用新一代高通量测序技术平台Illumina Solexa进行转录组测序和数据de novo组装,并对得到的Unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。【结果】基于转录组测序数据得到N50值为1 743 bp及平均长度为1 262.65bp的黑果枸杞Unigene共有43 573条。在GO、KEGG、KOG、NR和SwissProt数据库上得到注释的Unigene总数为23 723条,占总Unigene的54.44%,有3 726条Unigene在这5个数据库中同时得以注释,但还有19 850个Unigene在这些数据库中没有得到注释。23 559条和17 212条Unigene分别在Nr和SwissProt数据库有同源比对信息。GO数据库中注释到的15 064个Unigene分为细胞组分、分子功能及生物学过程等3大类62个功能组。KOG数据库中注释到的13 128个Unigene功能系统分为25类,其中黄酮类代谢途径所属的Q类(次生代谢产物生物合成、运输和代谢)共获得了520个Unigene注释。以KEGG数据库为参考,将4 951个Unigene定位到215个代谢途径分支,其中有45个Unigene与类黄酮生物合成相关。在黑果枸杞果实转录组中发现16 815个SSR位点:最多的为单核苷酸SSR,占72.92%;最少的是6核苷酸,占0.04%。【结论】共得到43 573条Unigene,有23 723条Unigene在GO、KEGG、KOG、NR和SwissProt 5个数据库中得以注释,筛选出与类黄酮生物合成有关的Unigene 45个,这为与黑果枸杞果实品质有关基因筛选、克隆和功能分析等提供研究基础和理论依据。     

泡桐根系应答铅锌矿胁迫的转录组分析

【目的】白花泡桐Paulownia fortunei (Seem.) Hemsl.为中国南方重要的尾矿造林树种。为了揭示泡桐根系受重金属胁迫后的转录调控机制,明确泡桐根系响应重金属胁迫的相关基因和重要通路。【方法】以生长在铅锌矿、南方红壤的白花泡桐根为实验材料,进行高通量测序,将组装的基因序列在Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、SwissProt、KEGG和GO数据库中进行基因功能注释,同时对在红壤、铅锌矿中差异表达的泡桐根部基因进行了分析。【结果】1)经过测序共得到366 701 960条reads序列,总碱基数为53.90 Gb,GC平均含量达44.58%。将测序所得reads再经Trinity软件组装后得到126 061条基因序列,其中96 133条序列获得了注释信息,占总数的76.25%。2)注释到Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot、KEGG和GO数据库的基因序列数分别为63 938、64 685、68 840、29 886、66 433、28 747、68 840条。3)相对于红壤生长条件,铅锌矿胁迫时泡桐根部分别有154个基因上调和4 143个基因下调表达。4)差异表达基因的GO富集性分析发现,这些基因的功能主要集中于结合(Binding)、细胞器(Organelle)、细胞蛋白代谢(Cellular protein metabolic process)。将差异表达基因在KEGG数据库中比对发现,差异基因主要富集于核糖体、内质网蛋白加工、剪接体、胞吞作用、RNA转运、吞噬代谢、mRNA监测等7个代谢通路。其中,核糖体是最主要的代谢途径。q RT-PCR所检测的6个差异基因表达模式与RNA-seq结果保持一致,证实了RNA-seq结果的可靠性。【结论】本研究提供了泡桐根部在铅锌矿和红壤条件下的转录组信息,并分析了泡桐根部转录组变化情况,为寻找泡桐根部响应重金属胁迫的基因打好基础。     

杨树人工林连作与轮作对土壤氮素细菌类群和氮素代谢的影响

【目的】氮素是影响杨树人工林生产力的最重要元素,研究杨树人工林连作和轮作氮素循环细菌类群演变动态及氮素代谢结构特征,有助于从养分循环角度揭示杨树人工林连作障碍机制。【方法】采用宏基因组测序技术,研究杨树人工林Ⅰ代林地、连作Ⅱ代林地、Ⅱ代林地主伐后轮作花生地和轮荒地土壤中氮素循环细菌类群及氮素代谢随不同连作代数及不同轮作模式的演变规律。【结果】发现参与氮素循环细菌4类11属,其中固氮细菌有拜叶林克氏菌属、慢生根瘤菌、根瘤菌属和弗兰克氏菌属,硝化细菌有硝化杆菌属和亚硝化螺菌属,反硝化细菌有假单胞菌属、罗尔斯通菌属、伯克氏菌属、芽孢杆菌属和链霉菌属,氨化细菌有芽孢杆菌属和假单胞菌属;杨树人工林连作1代后,土壤中参与氮素循环细菌总数增加4.73%,土壤中氮素细菌的种类没有增减,固氮细菌的相对丰度增加53.44%,硝化细菌的相对丰度没有变化,反硝化细菌的相对丰度增加0.14%,氨化细菌的相对丰度增加1.33%;与Ⅱ代林相比,花生地土壤中的氮素细菌的种类没有增减,固氮细菌的相对丰度减少71.14%,硝化细菌、反硝化细菌和氨化细菌的相对丰度分别增加120%,15.63%和20.76%;轮荒地中的土壤氮素循环细菌缺少了硝化细菌,固氮细菌的相对丰度减少79.10%,反硝化细菌和氨化细菌的相对丰度分别增大17.39%和24.56%;杨树人工林连作1代后,土壤中的固氮细菌代谢活性增强,硝化细菌中的硝化杆菌属的代谢活性减弱,亚硝化螺菌属的代谢活性增强,氨化细菌代谢活性减弱;与Ⅱ代林相比,轮作花生地中仅有硝化细菌的代谢活性增加,其他3种氮素代谢功能菌的活性都降低;轮荒地中,所有的氮素循环细菌的代谢活性均比杨树Ⅱ代林地低。【结论】杨树人工林连作1代后,土壤中参与氮素循环的细菌总数增加,但代谢活性降低;轮作花生后,大多数氮素代谢细菌的数量增加,但仅有硝化细菌的代谢活性明显增强;轮作可以改善连作对杨树人工林地土壤硝化细菌生长繁殖和代谢活动的影响。     

基于高通量测序的4种不同树种人工林根际土壤细菌结构及多样性

【目的】研究黄河三角洲4个不同树种人工林根际土壤细菌群落结构及多样性,揭示人工林改善土壤生产力的微生物学机制,为人工林的栽培和管理提供理论依据。【方法】应用高通量测序技术,比较臭椿、榆树、绒毛白蜡和刺槐4种人工林根际土壤细菌群落结构及多样性,并结合根际土壤理化性质进行相关性分析。【结果】1)臭椿、榆树、白蜡和刺槐人工林根际土壤细菌分别有27、26、28和28门,酸杆菌门、变形菌门和放线菌门3门细菌在4种人工林根际土壤中相对丰度大于10%,是根际土壤中的优势群落;硝化螺旋菌门、绿弯菌门、浮游菌门、芽单胞菌门和疣微菌门5门细菌相对丰度超过1%,是根际土壤中的主要群落。4种人工林根际土壤中变形菌门、WS3、蓝藻菌门、广古菌门、厚壁菌门、OD1和软皮菌门7门细菌丰度差异显著。2)4种人工林中刺槐根际土壤细菌多样性最高,物种数、Chao1指数、Shannon多样性指数和Simpson指数分别为1 828.49、2 602.81、8.92和0.95。榆树根际土壤细菌物种数和白蜡根际土壤细菌Chao1指数最低,分别为1 703.36和2 161.69。臭椿根际土壤细菌Shannon指数最低,Simpson指数最高,分别为8.73和0.98。3)榆树根际土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量最低。刺槐根际土壤有效磷含量为3.47 mg·kg-1,显著高于其他3种人工林。臭椿根际土壤pH、碱解氮、速效钾和有机质含量最高,分别为8.52、48.63 mg·kg-1、330.27 mg·kg-1和74.83 g·kg-1,土壤含水量和有机质含量显著高于其他3种人工林。4)人工林根际土壤电导率、含水量、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量与根际土壤细菌多样性相关关系显著,土壤pH与细菌多样性指数无显著相关关系。【结论】黄河三角洲4种人工林根际土壤细菌结构相似,但部分细菌丰度差异显著;刺槐根际土壤细菌多样性最高。土壤电导率、碱解氮、有效磷和速效钾含量是细菌结构和多样性的主要影响因素。     

杨树人工林土壤微生物群落4种提取方法比较

【目的】综合评价4种土壤微生物细胞提取技术的优劣,旨在为阐明土壤微生物群落对林木生长生理的调控作用以及建立林木根际微生物组工程实验体系提供技术依据。【方法】以杨树人工林非根际土壤为材料,使用超声波、搅拌器2种物理分散方法和焦磷酸钠、吗啉乙磺酸一水合物2种化学分散剂对土样进行预处理,并通过2步离心法获得菌体样品。经微生物群落扩增子高通量测序、BIOLOG生态板和真菌板碳源利用比较、真菌和细菌菌落形成单位计数等分析手段,评价不同提取方法所得菌体样品(包括原始土样)在微生物物种多样性、群落结构特征和群落水平生理代谢等方面的差异。【结果】4种提取方法所得菌体样品的操作分类单元(OTU)数量及多样性指数与原始土样相比均呈现不同程度的降低,其中经焦磷酸钠和搅拌器处理后所得样品的微生物群落多样性和结构组成与原始土样最为接近;可培养菌落总数较高,代谢活性(碳源利用能力)相对较强。相反,超声波处理后细菌物种多样性最低,可培养真菌数量显著低于焦磷酸钠和搅拌器2种处理(P0.05),且BIOLOG分析结果表明菌群代谢活性较低。吗啉乙磺酸一水合物处理后所得样品菌群结构与原始土样差异较大,且可培养细菌数量显著低于其他处理组(P0.05)。【结论】4种提取方法对土壤微生物群落结构、组成和代谢活性等方面有不同程度的影响,其中超声波处理和吗啉乙磺酸一水合物溶液处理提取效果较差,采用焦磷酸钠和搅拌器处理能更完整、有效提取土壤菌体细胞并维持菌群较高代谢活力。     

千年桐根部黄酮类化合物生物合成对枯萎病菌侵染的响应

【目的】油桐枯萎病是一种土传的根部真菌病害,严重危害油桐主栽品种三年桐,极大地限制了其规模化栽培。而同属的千年桐具有抗枯萎病能力,其根部防御作用机制的研究可以为抗枯萎病防治和抗性育种提供思路。【方法】利用乙酸乙酯萃取法获得三年桐和千年桐根部提取物;基于高效液相色谱和串联质谱检测病原菌侵染后三年桐和千年桐根部代谢物成分;利用Illumina HiSeqTM2000、检测病原菌侵染过程中三年桐和千年桐根部基因表达变化规律和通路变化,并利用实时定量PCR试验验证基因表达规律;利用R软件包等生物信息学方法进行数据分析。【结果】1)与三年桐相比,千年桐根部提取物对油桐枯萎病菌的生长有明显的抑制作用;2)病原菌侵染后千年桐根部产生的芒柄花苷、橙皮苷等异黄酮和黄烷酮化合物是三年桐的1 000倍以上;3)病原菌侵染后千年桐根部负责黄酮类化合物生物合成的上游关键通路“苯丙烷类生物合成途径”显著富集;4)苯丙烷类生物合成途径中有4个中心基因,包括4-香豆酸CoA连接酶、β-D-木糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和过氧化物酶N1,通过实时定量PCR试验验证在病原菌侵染早期上调表达,且与其他1 625基因具有极高的相关...     

一种马尾松菌根辅助细菌--短芽孢杆菌的筛选及鉴定

【目的】菌根辅助细菌与菌根真菌是林木根际重要的微生物菌群，为探讨二者互作关系，采集马尾松人工林中有外生菌根真菌彩色豆马勃子实体的菌根根际土壤，对分离获得的74株细菌进行菌根辅助细菌的筛选。【方法】通过干皿对抗法筛选获得1株能高效促进外生菌根真菌彩色豆马勃(Pt2)和红绒盖牛肝菌(Xc)生长的菌根辅助细菌 MPt17。【结果】MPt17菌株对 Pt2和 Xc菌丝生长的平均增长率分别为48.6%和25.0%，其胞外代谢产物对 Pt2和 Xc菌丝生长也有明显的促进作用，平均增长率分别为129.6%和29.5%，该菌株的胞外代谢产物对Pt2和 Xc的生物量也有相一致的影响，生物量增长率分别为124.2%和34.2%。盆栽试验结果表明，双接种 Pt2－MPt17处理、双接种 Xc-MPt17处理、单接种 Pt2、单接种 Xc 和单接种 MPt17较未接种处理的马尾松苗高分别提高78.0%，68.2%，32.7%，39.2%和53.4%，地径分别提高46.3%，57.5%，17.5%，23.8%和25.0%。由此可以确定MPt17既是菌根辅助细菌又是根际促生细菌。通过对 MPt17菌株的菌落形态观察、BIOLOG 细菌自动鉴定仪鉴定及16SrDNA序列测定，初步鉴定该菌株为短芽孢杆菌(Brevibacillus reuszeri)，在 GenBank 数据库中的登录号为KF891383。【结论】MPt17菌株与外生菌根真菌 Pt2和 Xc 双接种马尾松幼苗对苗木的生长都具有明显的促进作用，而且 MPt17菌株单接种马尾松幼苗也能在一定程度上促进苗木的生长。通过外生菌根真菌( EMF)－菌根辅助细菌( MHB)－植物三者互作机制进行植物生长研究的方法，对类似研究具有重要意义。     

李园杂草管理方式对土壤细菌群落和生态功能的影响

【目的】分析不同杂草管理方式对位于国家重点生态功能县的李园细菌群落结构和生态功能的影响,为李园土壤健康管理提供参考。【方法】以自然生草、人工生草、除草剂除草的李园和邻近天然槲栎次生林土壤为研究对象,提取土壤细菌DNA,对其ITS基因进行扩增,采用高通量测序和功能预测的方法研究细菌的多样性、群落结构及生态功能。【结果】不同处理OTU数量为2 012～3 522,细菌种类33门、108纲、242目、383科、667属。绿弯菌门、放线菌门、变形菌门和酸杆菌门为主要门类,在各处理中4个门的总丰度达到80%以上。多样性分析显示,天然林Ace和Chao指数显著低于李园的3个处理。群落组成和差异分析显示,天然林土壤酸杆菌优势比较大,病害细菌少,并有少量的有益细菌蛭弧菌;李园的鞘脂单胞菌相关病害的风险大,生草可在一定程度上提高芽孢杆菌等有益细菌的丰度,尤其自然生草比较明显。人工生草还有利于提高李园细菌的多样性,尤其是芽单胞菌的富集比较明显。使用除草剂的李园则主要富集了绿弯菌门的种类,而降低了苔藓杆菌的丰度。功能预测分析显示,土壤细菌新陈代谢最活跃,主要包括碳水化合物代谢和氨基酸代谢等,涉及化能异养、纤...     

橡胶树胶乳高表达的法尼基焦磷酸合成酶的功能

【目的】天然橡胶生物合成途径是典型的植物类异戊二烯代谢途径,MVA代谢途径是天然橡胶与萜类化合物所需的五碳构成单元IPP和DMAPP生物合成的主要途径之一。由2分子IPP和1分子DMAPP聚合形成的法尼基焦磷酸是乳管细胞天然橡胶生物合成的起始前体,厘清该起始物的合成酶酶学性质不仅有助于阐明天然橡胶生物合成机制,同时也为天然橡胶遗传改良提供酶学理论基础。【方法】对橡胶树热研7-33-97基因组中同源的3个预测的法尼基焦磷酸合成酶(HbFPS1、HbFPS2、 HbFPS3)进行序列特征分析,优选胶乳中高表达的2个法尼基焦磷酸合成酶基因构建原核表达载体,经蛋白纯化与MALDI TOF质谱确证,并同时进行体外酶活性检测,最终评价其对体外橡胶合成效率的影响。【结果】橡胶树基因组含有的3个预测的法尼基焦磷酸合成酶都含有特征性的2个保守结构域“DDIMD”和“DDYXD”及相似的三维空间结构,其中胶乳高表达的HbFPS1和HbFPS2基因编码的蛋白氨基酸序列相似性达到95%,说明HbFPS1和HbFPS2 2个冗余基因可能经历了基因组中同源基因的后期拷贝事件。同时HbFPS1和HbFPS2基因能够...     

油茶根腐病根际土壤和根系内细菌群落结构及多样性

【目的】为鉴定根腐病潜在病原菌，改善土壤施肥制度，筛选油茶病害生防菌及研发防控药剂提供参考依据。【方法】采用16S rRNA基因Illumina Miseq高通量测序技术与PICRUSt功能预测相结合的方法，对5个病情等级下油茶根际土壤和根系内细菌群落结构和功能进行分析，并借助冗余分析等方法探讨土壤化学性质与细菌群落结构的关系。【结果】从油茶根际土壤和根系内共获得1 707个OTU，分属于18门257属。患根腐病后，细菌的丰富度指数（Chao1）及均匀度指数（Ace）升高。相较于健康油茶，患病油茶土壤内酸杆菌门的丰度有不同程度的下降，变形菌门的丰度升高；根系内变形菌门的丰度随病情等级的上升，逐级升高。相较于健康油茶，患病油茶土壤内慢生根瘤菌属的丰度有不同程度的增加；根系内苯基杆菌属的丰度随着根腐病病情等级的上升逐级升高。油茶林土壤细菌群落结构的主要影响因子为土壤的pH值、有机质含量、速效磷含量、速效钾含量。发病情况较轻与发病情况较重的油茶根际土壤和根系内细菌群落结构差异较大。油茶根际土壤和根系内细菌以代谢功能为核心，患病导致油茶根系内碳水化合物代谢和氨基酸代谢功能丰度提高，根际土壤内碳...     

油茶根系与内生细菌枯草芽孢杆菌互作早期的转录组分析

【目的】研究油茶-内生细菌互作早期的油茶根系转录组变化规律,为阐明油茶与内生细菌互作的分子机制提供依据。【方法】构建内生细菌枯草芽孢杆菌1-L-29gfp^r与油茶根系互作体系,以不同时间（0、6、12、24 h）的互作体系为研究材料,利用RNA-Seq技术对油茶根部进行转录组测序及分析。【结果】1)转录组测序共产生52 958 922条序列,约46.1 Gb,差异表达基因10 314条（FDR<0.05且|log₂FC|>1）。随着互作时间的延长差异表达基因数量呈高-低-高的趋势,接种6 h后差异表达基因数量为6 306个,其中显著上调3 434个,显著下调2 572个;接种12 h后显著上调903个,显著下调526个;接种24 h后显著上调1 195个,显著下调1 384个。2)GO富集分析表明：接种6 h油茶的生物学过程、分子功能方面变化最为明显,生物学过程中磷酸代谢、含磷化合物代谢、响应激素途径、茉莉酸代谢、响应细菌途径等;分子功能中萜烯合酶活性、双加氧酶活性等;细胞组分中膜固有成分等得到富集。3)KEGG通路分析中差异表达...     

2种白刺对盐胁迫的代谢响应机制

【目的】研究盐胁迫下2种白刺叶片代谢物及其代谢通路的变化,以揭示白刺对盐胁迫的代谢响应机制,为有效提高白刺对盐碱地的持续生物改良及适应性研究提供理论依据。【方法】对唐古特白刺和西伯利亚白刺实生苗进行300 mmol·L-1Na Cl胁迫处理,蒸馏水处理为对照,采用GC-TOF-MS代谢组学方法,分析盐胁迫对2种白刺叶片代谢物及其代谢通路的影响。【结果】1)与未胁迫处理相比,盐胁迫后唐古特白刺叶片存在差异代谢物11种,其中8种显著上调,包括1种脂肪酸、5种有机酸、1种醇和1种碱基衍生物;而西伯利亚白刺叶片中存在差异代谢物108种,其中106种显著上调,包括51种氨基酸、22种糖、11种脂肪酸、8种有机酸、7种醇、5种生物碱以及2种维生素。2)通过KEGG注释可将唐古特白刺的差异代谢物富集到6条代谢通路中,拓扑分析筛选到与代谢物差异相关性最高的关键路径为硫代谢、TCA循环及二羧酸循环;而西伯利亚白刺的差异代谢物可被富集到46条代谢通路中,其中,氨基酸代谢多达13条,筛选到的关键路径为缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成、C5支链二元酸代谢、泛酸和Co A生物合成。【结论】2种白刺对盐胁迫有不同的代谢响应机制。唐古特白刺通过以有机酸为主的11种代谢物参与盐胁迫响应,并通过加强以硫代谢为主的6条代谢通路来应答盐胁迫。西伯利亚白刺通过以氨基酸、糖、脂肪酸为主的108种代谢物参与盐胁迫响应,并通过加强以氨基酸代谢为主的46条代谢通路应答盐胁迫。西伯利亚白刺参与盐胁迫调控的代谢物较唐古特白刺种类更多,代谢途径更广,对盐胁迫的代谢响应更为显著。     

油用凤丹牡丹不同种植时间根际细菌群落多样性变化

【目的】土壤微生物在林业生态系统中具有重要的功能,解析油用凤丹牡丹长期人工种植后根际土壤中细菌群落结构多样性变化情况,为揭示油用凤丹牡丹长期连作后根际病害抑制性土壤形成的机制奠定基础。【方法】试验采集种植2、4、5、10和32年生凤丹牡丹的根际土壤,应用Illumina Mi Seq高通量测序技术,分析土壤细菌16S rRNA基因V3+V4区域的丰富度和多样性指数,研究连作对凤丹牡丹根际细菌群落结构及多样性的影响。【结果】源于不同种植时间(年限)的15个根际土壤样本共获得2 366个涵盖24门、79纲、113目、117科、103属的OTUs。凤丹牡丹根际土壤中心优势菌群为:变形菌门(34%)、酸杆菌门(14%)、浮霉菌门(14%)和放线菌门(10%)等。纲层次上的优势菌群为:变形菌门的δ-变形菌纲(26%)、α-变形杆菌纲(25%)、β-变形菌纲(15%)和γ-变形菌纲(15%);酸杆菌门的酸杆菌纲(44%)和Solibacteres(14%);浮霉菌门的浮霉菌纲(27%)和Planctomycetia(60%);放线菌门的放线菌纲(25%)、酸微菌纲(18%)、嗜热油菌纲(17%)、MB-A2-108(15%)、红杆菌纲(10%)。【结论】不同种植年限凤丹牡丹土壤中细菌优势菌群组成结构变化较小,但菌群多样性呈下降趋势;不同种植年限的土壤具有特异性、高丰度和低丰度细菌种属。随种植年限延长,酸杆菌门等细菌群落逐年积累,绿菌门和纤维杆菌门等特异性菌群出现,放线菌门、变形菌门、浮霉菌门等菌群丰度逐年降低,疣微菌门等菌群消失的现象可能是造成多年连续单一种植凤丹牡丹土壤细菌选择性抑制生长以及土壤病害发生、土壤退化的重要原因之一。凤丹牡丹根际微生物对维持根际土壤微环境具有重要的生态学意义。     

日本落叶松木质部发育相关基因筛选及其共表达网络构建

【目的】鉴定日本落叶松木质部发育相关基因,构建核心基因与木质部发育相关基因的共表达网络,为后期开展日本落叶松木材形成相关研究提供参考。【方法】对日本落叶松木质部、韧皮部和针叶3个组织进行二代和三代转录组测序,利用R软件的DEseq2包筛选木质部相对韧皮部和木质部相对针叶的差异表达基因,通过整合2组差异基因获得木质部特异表达基因,借助GO、KEGG及BLASTN等生物信息学分析手段探索基因功能,利用WGCNA分析构建木质部特异表达基因共表达网络。【结果】共获得2 596个木质部特异的高表达和低表达基因;GO分析结果显示这些基因在代谢过程、细胞过程、定位膜、细胞、细胞组件、催化活性、位点结合和转运活性等分类中显著富集; KEGG分析结果显示这些基因在淀粉和蔗糖代谢、类黄酮生物合成和代谢途径通路中显著富集,在苯丙烷代谢途径及淀粉和蔗糖代谢途径中分别富集到38个和196个基因;鉴定出木材形成相关基因,包括木质素合成相关基因PAL4、CCR1、C4H、HCT、COMT1、PER12、PER52、CYP98A3、LAC12和LAC17等,纤维素和半纤维素合成相关基因DEC、CEL1、Csl、CTL2和SPS3等; 2 596个木质部特异的高表达和低表达基因经WGCNA分析后筛选出与木质部发育相关基因关联度较高的17个核心基因。【结论】筛选的日本落叶松木质部发育相关基因参与半乳甘露聚糖合成、木葡聚糖合成、纤维素微纤丝形成、细胞壁纤维素合成、次生细胞壁形成过程、纤维伸长过程、调控合成木质素的碳代谢流、木质素生物合成及降解、木质素单体聚合、木质素单体甲基化和细胞程序化死亡等木材形成相关生物学过程;在共表达网络中筛选出的17个核心基因可作为今后研究的重点来探索其在木材形成过程中的具体功能。     

偏肿革裥菌在木质环境下转录组构建与相关基因表达分析

【目的】对白腐菌偏肿革裥菌在木质和非木质环境下的转录组进行测序,为白腐菌降解木材的机制研究提供支持。【方法】采用高通量测序技术对木屑和非木屑处理条件下的菌丝样本进行转录组测序。利用eggNOG、GO、KEGG等数据库对转录本进行注释和比较分析,预测和筛选出偏肿革裥菌与木材降解有关的基因。应用荧光定量PCR(qPCR)检测mnp2等11个与木质素降解相关的差异基因在木屑处理5天条件下的表达量,结合转录组数据对这些基因的表达量变化趋势进行分析。【结果】偏肿革裥菌转录组测序共得到38.9 Gb Clean Data,各样品Clean Data平均达到6.49 Gb,各样品的Reads与参考基因组的比对效率在71.23%~74.25%之间。使用edgeR软件进行差异表达分析,得到差异表达基因898个,其中上调351个、下调547个。差异基因被注释到GO数据库的有251个,注释到KEGG数据库的有223个,注释到eggNOG数据库的有704个。eggNOG分析表明,差异基因表达多聚集在能量产生和转换、转录后修饰、蛋白质代谢、伴侣关系、次生代谢物的生物合成、碳水化合物的运输和分解代谢等功能分类下。GO分析表明,显著性富集与频率较高的生物过程是丙酮酸代谢过程、类异戊二烯生物合成过程、天冬氨酸家族氨基酸代谢过程和木质素分解过程。在KEGG通路分析中,差异基因分布到86个不同的生物途径,差异基因显著富集的代谢通路主要为:碳代谢、柠檬酸循环、芳香化合物降解、乙醛酸代谢。qPCR结果表明在木屑处理条件下基因mnp2、mnp3、lip9、lip2、laccase1和nadp的表达量明显上调;mnp10 s、mrp、cyp450-1、GroES1和GroES2的表达量明显下调,qPCR与转录组测序结果在表达量差异倍数上存在较小偏差,但整体趋势一致,可以证明转录组测序结果是正确可靠的。【结论】偏肿革裥菌降解木材与碳代谢、芳香化合物降解等通路密切相关;与木质素分解等生物过程密切相关。根据基因功能注释的结果得到11个与白腐菌降解木质素相关的重要差异表达基因。     

IBA对四种樟科植物绿枝扦插生根的影响

阴香、刨花楠、香叶树和樟树是常见的园林绿化树种,具有较高的观赏价值和经济用途。为阴香、刨花楠、香叶树和樟树苗木的快速繁殖提供理论依据,以阴香、刨花楠、香叶树、樟树的1 a生半木质化枝条为材料,研究不同浓度IBA对其绿枝扦插生根的影响。结果表明,阴香、刨花楠、香叶树和樟树生根能力差异显著,IBA能够显著促进四种樟科植物插穗生根（p<0.05）,但不同树种最适IBA浓度不同。阴香、香叶树和刨花楠插穗生根最适IBA浓度为2000 mg·L-1,生根率分别为84.95%、78.26%和78.16%,根数分别为6.33、1.33和10.17,根长分别为17.90cm、4.42cm和4.32cm。樟树插穗生根最适IBA浓度为3000 mg·L-1,生根率（85.42%）和根数（9.67）达到最大。由隶属函数综合评价得出4个树种生根效果,香叶树的隶属函数均值最大（0.56）,生根效果最好,其次是樟树（0.54）和阴香（0.53）,均值较小的是刨花楠（0.46）,生根效果最差。     

毛棉杜鹃根际与非根际土壤微生物群落多样性

【目的】通过研究深圳梧桐山毛棉杜鹃土壤理化性质、根际与非根际土壤微生物群落特征,为探究毛棉杜鹃根际土壤微生态提供理论依据。【方法】以毛棉杜鹃根际(R)与非根际(NR)土壤为研究对象,测定其土壤理化指标,同时利用高通量测序技术分析土壤细菌、真菌群落特征。【结果】1)根际与非根际土壤均为微酸性,且根际明显低于非根际(P<0.05),根际土壤速效磷显著高于非根际土壤(P<0.05),根际土壤有机质、全氮、碱解氮等均高于非根际土壤,但无显著性差异。2)根际细菌分别注释到23门291种,非根际注释到25门305种;而根际真菌注释到8门520种,非根际真菌注释到8门,518种。3)根际与非根际优势细菌门均为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、绿弯菌门等。土壤优势真菌均为子囊菌门、担子菌门以及被孢菌门等。毛棉杜鹃根际与非根际优势细菌目,主要为Subgroup＿2、酸杆菌目、Solibacterales、根瘤菌目等。根际与非根际优势真菌目主要是散囊菌目、肉座菌目、蜡壳耳目等。4)丰富度指数及多样性指数结果表明：根际与非根际细菌、真菌无显著性差异,而β多样性分析则表明,根际与非根际在土壤细菌以及真...     

广西桉树人工林根际土壤微生物群落功能多样性

为了揭示广西主要桉树人工林种植区桉树根际土壤微生物群落的功能多样性差异,借助BIOLOG检测法,比较了广西5个地区的桉树根际土壤微生物的群落特征。结果表明:各样点土壤微生物碳源平均颜色变化率排序为梧州样点(WZ)田林样点(TL)吴圩样点(WX)鹿寨样点(LZ)宁明样点(NM);5个地区的根际土壤中微生物群落碳源利用类型和微生物代谢多样性指数(丰富度和多样性)具有明显的分异,对根际土主成分1起分异作用的碳源为糖类及其衍生物、氨基酸类和羧酸类物质;5个地区的桉树根际土壤微生物群落功能性之间的差异显著,梧州样点土壤微生物活性和功能多样性最高。