DGGE法与常规培养法对稻田蓝细菌多态性分析结果比较

研究运用蓝细菌和硅藻16SrDNA特异引物,将晚季水稻生长后期稻田土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后,以DGGE技术对PCR产物进行分析结果表明,14条DGGE带经克隆测序,经NCBI基因库比对得晚季水稻生长后期存在10种蓝细菌,包括4种Leptolyngbya、1种Chamaesiphon、1种Nostoc、1种Oscillatoria、2种Syne-chococcus和1种Chroococcidiopsis。同层不同位置土壤中蓝细菌种群亦有所不同,但每个取样点都有一些特有的蓝细菌种类。用常规方法对同一稻田土壤样品进行分离培养,根据蓝细菌鉴定图谱观察到类似Lyngbya、Oscillatori-a、Chroococcidiopsis及Nostoc的蓝细菌,但显微镜下无法准确分类。比较结果表明采用DGGE法比常规培养法能更准确进行蓝细菌多态性鉴定。     

天目山毛竹入侵阔叶林后土壤细菌群落16S rDNA V3区片段PCR的DGGE分析

天目山国家级自然保护区是公认的基因库。毛竹入侵天然林并替代原天然林,导致地上植物多样性下降。为了解毛竹入侵天然林后地下土壤微生物多样性的变化,分别采集了毛竹纯林、竹阔混交林和原始天然阔叶林下的土壤样品,应用建立于16S rDNA V3区片段的变性梯度凝胶电泳(DGGE)和克隆测序比对来研究土壤细菌结构的变化。结果表明,3块林地土壤16S rDNA V3区片段高达30条以上,不同林分下土壤16SrDNAV3区片段的DGGE带谱差异不大,但各有特征条带。毛竹林与阔叶林土壤的细菌结构相似度高于其与竹阔混交林的相似度。通过DGGE条带的克隆测序比对发现,调查区土壤细菌主要属于变形菌门(Proteobacterium)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线细菌属(Actinobacterium)和一些未命名的菌种,并且多数属无法纯培养的物种。本试验结论为:天目山自然保护区内土壤细菌多样性丰富,不同林分下的土壤细菌有各自的特征种,但非优势种;毛竹入侵未导致土壤细菌结构以及多样性发生显著变化。     

土壤微生物多样性研究的DGGE/TGGE技术

分子生物学技术比传统的培养方法可得到土壤微生物种群多样性更全面的信息。变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)和温度梯度凝胶电泳(Temperature gradient gel electrophoresis, TGGE)可分离PCR扩增的DNA片段,已成为研究土壤微生物群落多样性的重要手段。本文综述了DGGE/TGGE技术在土壤微生物多样性研究中的应用进展,分析了该方法的主要影响因素及其优点和存在的问题。     

土壤微生物多样性研究的DGGE/TGGE技术进展

分子生物学技术比传统的培养方法可得到土壤微生物种群多样性更全面的信息。变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和温度梯度凝胶电泳(Temperature gradient gel electrophoresis,TGGE)可分离PCR扩增的DNA片段,已成为研究土壤微生物群落多样性的重要手段。本文综述了DGGE/TGGE技术在土壤微生物多样性研究中的应用进展,分析了该方法的主要影响因素及其优点和存在的问题。     

西宁地区春小麦土壤微生物根际效应的研究

本文研究了西宁地区春小麦主要生育期根际微生物的变化规律。结果表明，在春小麦分蘖期至开花期根际效应显著，土壤根际微生物的生态分布具有特定的规律。     

喀斯特生态系统中乔木和灌木林根际土壤微生物生物量及其多样性的比较

我国喀斯特区域面积分布较广,而喀斯特生态系统的退化已成为当前西南地区面临的严重的生态问题。本研究选取贵州中部两种不同植被类型的生态系统—乔木林和灌木林,以乔木林中的白栎、园果化香和灌木林中的火棘、竹叶椒等主要优势树种为对象,研究不同的植物树种对根际土壤微生物生物量及其细菌群落结构的影响。结果显示:乔木林系统中根际土壤微生物生物量碳、氮显著性高于灌木林,植物的根际效应在乔木林中表现更为显著;同时乔木林中的优势树种通过根系分泌物的作用显著提高根际土壤细菌多样性指数,而灌木林中优势树种的根际土壤微生物量及多样性均未表现出明显的根际效应。因此,植被的演替通过改变土壤微生物的特性影响植物-微生物-土壤之间的物质和能量循环,进一步影响喀斯特生态系统的稳定和健康功能。     

适于变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析的草莓根际土壤微生物的DNA模板制备

根际土壤中微生物DNA的有效提取是土壤微生物变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析的基础.研究对比了十二烷基硫酸钠(SDS)高盐抽提法、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法和预洗处理的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)法3种DNA提取方法对4个栽培地块草莓(Fragaria ananassa Duch.)根际土壤微生物总DNA提取的效果.结果表明,SDS高盐抽提法和预洗处理的PVP法从不同土样中提取的微生物总DNA片段长度大于23 kb,DNA均量分别达到32.94和43.06 靏/g;其中预洗处理的PVP法提取DNA的A260/A280和A260/A230比值平均为1.1623和0.8135,比SDS高盐抽提法(1.1238和0.5901)分别高出0.0385和0.2234,对土壤样品中蛋白质和腐植酸的去除效果较好;CTAB法提取的总DNA非常少.纯化后的DNA,分别采用细菌F341/R534和真菌FR1/FF390引物进行PCR扩增,成功获得细菌16S rDNAV3区和真菌18S rDNA目的片段,对其PCR扩增产物进行DGGE分析,4个土壤样品均得到清晰的DGGE图谱.草莓根际土壤微生物DGGE分析中DNA模板制备采用预洗处理的PVP法和SDS高盐抽提法均可成功获得,预洗处理的PVP法效果最好,而CTAB法制备效果较差.     

气候条件和作物对黑土和潮土固氮微生物群落多样性的影响

固氮微生物是土壤氮素的主要贡献者之一。利用在黑龙江海伦(寒温带)、河南封丘(暖温带)和江西鹰潭(中亚热带)设置的2种农田土壤(黑土、潮土)的置换试验,研究了不同气候、土壤和种植条件对固氮微生物多样性的影响。通过直接从土壤中提取DNA,对固氮酶基因nifH PCR扩增并进行DGGE电泳的分析方法研究了2种类型土壤在3种不同水热条件下固氮微生物群落多样性的变化特征。研究结果表明,在置换到不同气候条件下3年后,土壤类型是决定固氮微生物结构及多样性的主要影响因子,其次是短期气候条件变化的影响,最后是种植玉米的影响。土壤固氮微生物多样性、优势度与土壤C/N及碱解氮含量呈显著正相关(p<0.01),与pH呈显著负相关;多元回归分析及典范对应分析均表明土壤碱解氮含量是影响固氮微生物多样性的决定因素。水热条件与土壤固氮微生物多样性没有线性相关关系,暖温带条件下黑土固氮微生物多样性最高,而潮土最低。种植玉米提高了土壤固氮微生物多样性。     

两种不同退耕还林模式下的土壤微生物特性研究

在四川省洪雅县两种主要退耕还林模式的桦木（Betula luminifera）林地、苦竹（Pleioblastus amarus）林地和农耕地（对照）中，系统研究了土壤中3大类微生物数量组成、季节性动态变化、垂直分布特征以及两种林木的根际效应。主要研究结果为：①在土壤微生物3大类区系组成中，细菌数量占绝对优势（95％以上），放线菌数量次之，真菌数量最少；②土壤3大类微生物数量及微生物总数的季节变化趋势在两种退耕还林地中基本相似，而农耕地与两退耕地之间差异较大；⑧微生物在土壤剖面中的分布趋势是表层（0～15cm）〉亚表层（15～30cm）〉深层（30cm以下），尤其是个体生物量较大的真菌、放线菌数量的这种变化趋势明显，且苦竹林模式表层微生物数量高于同层次的桦木和农耕地;④在桦木和苦竹林地中，3大类微生物各季的平均R／S值都在1～2之间，即两林木都具有较强的根际正效应；⑤从微生物学角度评价两退耕还林地的生态效益是：苦竹林模式优于桦木林模式。     

水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的遗传多样性分析

利用PCR—RFLP检测了水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的nifH基因。对54个阳性克隆的nifH 限制性内切酶Mnl I的RFLP图谱进行UPGMA聚类分析和最大似然法分析，结果表明了8对相似的带型(相似性> 50%)和2对同源性为100%的带型分别来源于水稻根际土壤及根组织内外，3种特有的带型均来源水稻根际土壤和3种特有带型来源于水稻根组织内外。证明了水稻根际土壤和水稻根组织的固氮微生物具有显著的多样性，也初步显示了土壤中某些固氮微生物能定植于水稻根内或根表。     

福建黄泥田肥力质量特征与最小数据集

黄泥田为福建省主要中低产田类型之一,约占水稻土面积的30%。为解析关键限制因子及开展黄泥田肥力质量评价,进而实施针对性的改良措施,采用配对采样方法,采集福建省20对典型黄泥田与邻近同一微地貌单元内高产灰泥田表层土壤,分析了两种土壤类型28项属性因子指标差异及其原因,并采用主成分分析等方法构建福建省黄泥田肥力质量评价因子最小数据集,通过加权指数法分别计算最小数据集土壤肥力质量指数与差异显著因子构成的重要数据集土壤肥力质量指数。结果表明,与灰泥田相比,黄泥田的有机质含量低19.1%,全氮、全磷、全钾含量分别低14.8%、29.9%和25.4%,碱解氮、有效磷和速效钾含量分别低17.8%、56.7%和39.3%,CEC、交换性钙、交换性镁含量分别低12.9%、50.6%和30.8%,有效铁、有效硼和有效锌含量分别低25.6%、33.3%和44.1%。黄泥田的物理性黏粒、0.001 mm黏粒和容重分别较灰泥田高20.8%、25.6%和12.3%,而孔隙度低19.3%。黄泥田过氧化氢酶活性较灰泥田高20.4%,脲酶活性较灰泥田低40.4%。用主成分分析方法从上述19项有显著差异的因子构成的重要数据集中归纳出累计贡献率达76.22%并能反映黄泥田综合肥力特征的6个主成分,建立了由CEC、全钾、有效磷、有效硼和孔隙度5项因子组成的黄泥田肥力评价最小数据集,相应的黄泥田最小数据集土壤肥力质量指数仅相当于灰泥田的69.5%,通过与重要数据集的土壤肥力质量指数相关分析比较,最小数据集可代替重要数据集对福建省黄泥田土壤肥力质量进行正确评价。     

浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响

在农业可持续发展的背景下,稻田杂草防控需要兼顾生物多样性的保护。为了解浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学的方法,研究了多根紫萍覆盖(SP)、少根紫萍覆盖(LP)和不投放浮萍(CK)3种处理下稻田杂草发生量和群落多样性在水稻4个生育期(分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期)的动态变化,并对水稻产量进行分析。结果表明:SP和LP处理在前两生育期分别比CK显著降低杂草密度60.3%～75.8%和81.1%～90.4%,在整个水稻生育期能分别降低杂草鲜重生物量48.0%以上和81.3%以上,杂草群落中阔叶类杂草比例明显下降。不同处理下,稻田最主要杂草类别均是莎草科杂草;不同处理的杂草群落中重要杂草的种类和相对重要程度都有较大差异,SP和LP处理重要值较高的杂草均为莎草科的萤蔺和碎米莎草,CK处理重要值较高的杂草则为阔叶类的鸭舌草;在多数生育期,两种浮萍覆盖下的杂草群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数均与CK无显著差异。SP和LP处理水稻的每穗粒数和穗重均有不同程度显著提高, SP处理的水稻产量显著提高28.0%。综合上述分析,稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性,且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长,对保护稻田生物多样性和促进农业可持续发展有重要意义。     

规模化稻鸭生态种养对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响

为探索规模稻鸭生态种养稻田杂草群落的变化动态,运用植物群落生态的方法研究了规模稻鸭生态种养、常规稻鸭生态种养和水稻单一种植稻田杂草的群落变化特点及控草效果。结果表明:规模稻鸭生态种养杂草密度显著降低,与水稻单一种植比较防效为94%;水稻分蘖到孕穗期稻田杂草主要由看麦娘(Alopecuruspratensis)、稗草(Echinochhloa crausgalli)、狗牙根(Cynodon dactylon)、水花生(Alternanthera philoxeroides)、鸭舌草(Mouochoria vaginalis)、水竹叶(Murdannia triquetra)和鳢肠(Eclipta prostrata)组成,抽穗期到成熟期主要由水花生、稗草、狗牙根和水竹叶组成。研究还表明,规模稻鸭生态种养水稻分蘖期物种丰富度、Simpon指数、Shannon-Wiener指数略高于水稻单一种植,Pielou指数低于水稻单一种植;孕穗期到成熟期物种丰富度、Simpon指数、Shannon-Wiener指数低于水稻单一种植,Pielou指数显著高于水稻单一种植。水稻全生育期规模稻鸭生态种养与常规稻鸭生态种养比较稻田杂草密度、杂草生物量和多样性指数差异不显著,但杂草生物多样性指数略有提高。说明规模稻鸭生态种养显著改变稻田杂草的群落结构和组成,可抑制杂草发生危害,达到有效控草目的。     

铜污染土壤线虫多样性的PCR-DGGE分析

A wheat pot experiment was conducted under greenhouse conditions to assess the effect of copper contamination on soil nematode diversity by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis （PCR-DGGE） method and morphological analysis. The soil was treated with CuSO4.5H2O at the following concentrations： 0, 50, 100, 200, 400, and 800 mg kg^-1 dry soil, and the soil samples were collected at wheat jointing and ripening stages. Nematode diversity index （H′） from morphological analysis showed no difference between the control and the treated samples in either of the sampling dates. At the wheat ripening stage, nematode diversity obtained by the PCR-DGGE method decreased noticeably in the Cu800 treatment in comparison with the control. With optimization of the method of nematode DNA extraction, PCR-DGGE could give more information on nematode genera, and the intensity of the bands could reflect the abundance of nematode genera in the assemblage. The PCR-DGGE method proved promising in distinguishing nematode diversity in heavy metal coritaminated soil.     

A new method for assessing soil microorganism diversity and evidence of vitamin deficiency in low diversity communities

Summary A proposed new method for assessing the diversity of a soil microbial community is based on the species-typical ester-linked phospholipid fatty acids in the membranes of living cells. Soils that support only a few dominant species (bacteria, fungi, protozoa or algae) are expected to show few dominant fatty acids and vice versa. The phospholipid fatty-acid diversity in nine soils from Central Switzerland was calculated using Shannon's formula. By means of a respiration test, it was further established that the low-diversity soils responded significantly and positively (respiration increase) to small additions of a vitamin mixture containing thiamin, pyridoxin, calpan, folic acid, and biotin. The results indicate a connection between microbial diversity and a yet unspecified vitamin deficiency within the population. Whether the vitamin deficiency is the cause or the effect of the reduced diversity remains to be established.     

不同耕作措施下江苏省稻田土壤固碳潜力的模拟研究

以江苏省稻田为对象,整合DNDC和1:100万土壤数据库,以土壤图斑为基本模拟单元,定量估算少耕、免耕和综合措施（少耕 + 30% 秸秆还田）下江苏省稻田土壤的固碳潜力（0 ~ 30 cm）。模拟结果表明：相对于传统耕作,采用少耕、免耕和少耕 + 30% 秸秆还田均可明显地增加稻田SOC的积累,其在2009—2050年间的固碳潜力分别为24.5、47.7和43.8 Tg。免耕和少耕 + 30% 秸秆还田条件下稻田固碳速率大约是少耕的2倍。结合实际情况,少耕 + 30% 秸秆还田将是最可行的固碳措施之一。     

湖北省水稻主产区稻田杂草种类及群落特点

采用七级目测法调查了湖北省3个水稻主产区25个样点稻田杂草的种类及危害程度,分析了各水稻主产区稻田杂草群落的特点.结果表明,湖北省水稻主产区稻田杂草有23科43种,据综合草害指数优势种杂草依次为稗、双穗雀稗、水花生、鸭舌草、千金子、丁香蓼、鳢肠、浮萍.其中襄樊－随州地区以稗、水花生为优势种类,江汉平原以稗、双穗雀稗为优势种类,黄冈地区以稗、鸭舌草为优势种类.江汉平原与黄冈地区稻田杂草群落相似性较大,Sфrenson相似性指数为0.774 1,二者均与襄樊－随州地区的相似性较小.总体上看,湖北省水稻主产区稻田杂草的丰富度较低,可能与长期施用除草剂有关.     

广东恩平市稻区越冬期不同土地利用方式下主要节肢动物多样性调查分析

连续两年对恩平市境内12个镇双季稻田越冬期的冬闲田、犁冬晒白田、冬种蔬菜、冬种马铃薯和冬闲田田埂等5种典型土地利用方式下各生境的主要节肢动物群落进行动态调查。结果表明：5类样地越冬期的主要节肢动物均以蜘蛛为主要优势种类,而鳞翅目（成虫）则成为冬种蔬菜的优势类群,5类样地的生物多样性指标均有显著差异（P〈0．05）,2005～2006年度越冬期的冬种蔬菜样地、冬种马铃薯样地的物种丰富度、均匀度和密度一类群指数均显著高于其他生境;冬种蔬菜以及冬闲田的Shannon-Wiener多样性指数（H）值较高,分别为1．8659&#177;0．1037和1．5909&#177;0．0938,而密度一类群指数（DG）则以蔬菜样地最大（7．5950&#177;0．0476）。2006～2007年度越冬期与上一年度调查结果基本相同,其中蔬菜样地与田埂的日值较高,分别为1．7825&#177;0．1454、1．1379&#177;0．1015,冬种蔬菜的DG值最大,为11．2103&#177;0．3512,表明冬种蔬菜对DG值有一定的促进作用,冬闲田与冬种马铃薯的Sorenson相似性系数（S1）最高,而犁冬田、田埂的S,则相对较低;犁冬田与冬种马铃薯田的Whittaker相似性系数（S2）最高,经作田与冬种马铃薯田的相似性系数S：则最低。结果表明犁冬田的各生物多样性明显差异于冬种田,冬种蔬菜对提高稻区生物多样性有重大作用。