土壤细菌群落结构及功能多样性对烤烟连作的响应

探索烤烟连作对土壤细菌群落结构及功能多样性的影响，对深入理解连作障碍成因，制定土壤保育措施具有一定的理论和指导意义。利用高通量测序技术对云南省3个核心烟区不同连作年限（0、2、4和8年）耕层土壤细菌16S rDNA V3-V4片段进行测序，并结合土壤化学性质进行细菌群落分布与环境因子的相关性分析。结果表明，云南曲靖、红河烟区烟田土壤排前10位的细菌优势菌属相对丰度累积总和分别为11.43%～17.46%和15.82%～22.35%，细菌群落丰富度和多样性均随连作年限的延长极显著或显著增加，文山烟区烟田排前10位的土壤优势细菌菌属相对丰度累积总和为17.66%～23.08%，随连作年限的延长呈先降后升的趋势，细菌群落丰富度和多样性随连作年限的延长极显著提高；氨基酸代谢和其他次生代谢产物合成功能丰度是连作土壤细菌群落的主要代谢路径，随连作年限的增加区域间存在差异。冗余分析结果表明，土壤化学性质与细菌群落分布密切相关，其中pH是影响土壤细菌群落变化的核心环境因子，贡献值（18.12%）最高。综合而言，不同烟区土壤细菌群落多样性、功能多样性和优势菌属相对丰度随连作年限的增加，其变化趋势存在差异...     

不同种植方式大豆根际土壤细菌多样性分析

利用Illumina MiSeq第二代高通量测序平台, 对黑龙江省不同地区轮作及连作大豆根际土壤细菌16S rDNA基因组测序, 初步分析在不同种植方式下受大豆胞囊线虫侵染的大豆根际土壤细菌群落结构的变化。从6个土壤样本中共获得25 419个OTUs, 鉴定到细菌的47个门, 147个纲, 709个属。变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、浮霉菌门是供试土壤细菌的优势菌门, 占所有细菌群落总数90%以上。连作4年总OTUs及丰富度最高, 连作20年最低。不同轮作方式土壤细菌丰富度差异不显著(P > 0.05), 短期连作与长期连作细菌丰富度及多样性差异显著(P < 0.05)。不同轮作方式下放线菌门相对丰度低于连作方式, 芽单胞菌门和拟杆菌门相对丰度高于同地区连作方式。土壤功能细菌根瘤菌(Bradyrhizobium)、链霉菌属(Streptomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)、溶杆菌属(Lysobacter)、土微菌属(Pedomicrobium)的相对丰度在不同年限连作下高于轮作。长期连作土壤优势细菌丰度与轮作土壤相似性更高。     

基于高通量测序的设施连作果类菜根际土壤细菌群落结构和多样性分析

为了揭示设施连作不同果类菜根际土壤细菌群落结构和多样性变化,采用Illumina MiSeq测序平台进行细菌16S rRNA高通量测序分析,研究设施连作5 a的番茄、黄瓜、辣椒和茄子之间的根际土壤和露地土壤细菌群落结构和多样性差异,探讨设施连作的不同作物对土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:设施连作土壤中细菌多样性丰富,包括44个门、150个纲、364个目、575个科和1 046个属,其中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门是土壤样品中细菌物种丰富度较高的6个门类,占所有细菌群落总数为露地84.56%、番茄83.02%、黄瓜82.21%、辣椒80.67%、茄子79.25%,4种作物根际土壤优势菌门丰富度占比均有显著差异并低于露地土壤;其中连作黄瓜变形菌门最高,放线菌门最低,分别占所有细菌群落总数31.53%,4.95%,根际土壤有益菌群高于其他果类菜和露地;连作番茄变形菌门丰度最高,酸杆菌门丰度最低,分别占所有细菌群落总数23.56%,5.16%,相对土壤质量最差。4种不同连作果类菜之间根系土壤细菌群落多样性均没有显著性差异,与露地相比连作黄瓜细菌群落多样性有显著性差异,表明不同果类菜根际土壤微生物多样性没有显著差异。为设施连作在内的许多农作物领域提供参考和可持续种植提供理论基础。     

生物炭对连作设施黄瓜根际细菌丰度的影响

连作障碍是土壤修复世界难题,中国设施栽培随着栽培年限延长普遍出现严重的连作障碍问题,土壤微生物区系和多样性的失调是设施连作障碍最根本的原因。生物炭能增加土壤有机物质含量,提高土壤保肥、持水能力,促进作物对营养物质吸收,针对设施连作蔬菜,开展生物炭对连作障碍的根际微生物内在作用机理研究将成为蔬菜科技攻关的重要方向,这对于设施黄瓜高效绿色生产和土壤环境提质增效具有非常大的应用意义和发展前景。本试验以设施黄瓜为研究对象,采用田间试验法,以正常定植土壤为对照,用日光温室黄瓜早春茬进行试验,开展土壤连作10年和20年不添加生物炭和正常定植、连作10年和20年分别统一施用生物炭2×10⁴kg/hm²5个处理,研究生物炭对设施连作栽培黄瓜根际细菌群落结构的变化规律,探明生物炭对连作黄瓜根际细菌菌群结构变化及其互作机制。试验结果表明：生物炭处理后均提高了连作黄瓜根际土壤细菌群落多样性和丰富度,共获得细菌OUT 3 048个,对于在不同连作年份向土壤中添加生物炭不会改变优势细菌的种类,但是通过生物炭处理改变了不同连作年限土壤优势菌门的相对丰度,各处理均以变形菌...     

南疆干旱区连作棉田土壤养分及生物活性的初步研究

 对南疆不同连作年限棉田的土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物数量进行研究。结果表明：（1）连作后土壤总盐、K^＋、Na^＋、速效钾迅速减少,有机质、全氮、速效氮、速效磷、有效锰与之相反,有效铁、有效铜、有效锌变化不规律;（2）连作后土壤脲酶、碱性磷酸酶、转化酶活性逐年增大,过氧化氢酶逐年减小;（3）连作土壤中细菌数量占绝对优势,放线菌、真菌的数量较少。细菌、放线菌、真菌、固氮菌数量先增后降,无机磷细菌0~20年逐年增大,20年以后逐渐减小;解钾细菌呈线性上升趋势;（4）土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶活性可以作为评价土壤肥力的指标。通径分析表明,有机质、速效钾是土壤微生物及土壤酶活性的主要影响因素。     

不同水分条件对玉米根际微生物群落的影响

通过玉米盆栽试验研究不同水分条件下(土壤孔隙含水量20%和80%)土壤微生物群落结构及种群数量的变化。采集玉米生长第60天时的根际土和表层土,通过Mi Seq Illumina高通量测序技术扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析群落多样性,同时通过绝对定量PCR扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析其种群数量。结果表明:高通量测序共得到41 546个细菌OTUs和6 921个古菌OTUs。土壤中细菌的多样性丰富,优势菌群为变形菌(Proteobacteria)和酸杆菌(Acidobacteria),而古菌的群落组成单一,优势菌群为奇古菌(Thaumarchaeota)。非度量多维尺度(NMDS)分析表明不同土壤区域中细菌群落结构具有明显差异,而古菌群落结构受水分和土壤区域的影响不明显。定量分析结果显示细菌和古菌数量受土壤区域和水分条件的影响显著。表层土中细菌和古菌数量均显著高于根际土。根际土中细菌和古菌数量在水分充足条件下均显著高于干旱条件,表层土中细菌和古菌数量也表现出相同趋势。本研究结果表明土壤不同区域(生态位)可能是影响土壤中微生物群落最重要的因素。     

新疆绿洲棉花长期连作土壤氨基糖积累特征

研究长期连作棉田土壤中氨基糖的含量和组成变化,旨在评价棉花长期连作及秸秆还田对土壤有机质转化积累的微生物群落的影响。采用棉花长期连作定位试验,通过气相色谱法测定了棉花连作9、14、19、24、29年棉田土壤不同土层中氨基葡萄糖、胞壁酸和氨基半乳糖的含量。结果表明：随棉花连作年限的逐年增加,棉田土壤中总氨基糖、氨基葡萄糖和氨基半乳糖含量均逐渐增加,而胞壁酸含量为先降低后增加,以氨基葡萄糖的转化积累具有明显优势,占土壤氨基糖总量的70.4%~71.1%;在土层0~30 cm范围内,总氨基糖及3种氨基单糖的含量随着土层深度的增加而降低;土壤中GluN/MurA值随着棉田连作年限的增加呈增大趋势,对0~20 cm土层影响较大。棉花长期连作及秸秆还田可促进土壤中总氨基糖及3种氨基单糖的积累,土壤有机质的转化过程逐渐以真菌占主导作用,长期连作棉田土壤向着真菌为优势群体的环境转变。     

玉米-大豆轮作及氮肥施用对土壤细菌群落结构的影响

在大豆开花期分别对3个施氮水平下(0、50和100 kg hm^-2)大豆连作(大豆-大豆-大豆)、玉米-大豆轮作I (大豆-玉米-大豆)及玉米-大豆轮作II (玉米-玉米-大豆),应用PCR-DGGE技术研究了玉米-大豆轮作及施氮对土壤细菌群落结构变化的影响。结果表明,随着施氮水平的提高,3种种植方式土壤中细菌群落多样性、丰富度均呈减少趋势。高氮处理(100 kg hm^-2)明显降低了大豆连作、玉米-大豆轮作II根际土壤细菌群落多样性及丰富度,玉米-大豆轮作I根际土壤细菌群落多样性及丰富度略有降低。玉米-大豆轮作I种植方式可减轻氮肥对其根际细菌群落多样性和丰富度的影响,但施氮明显改变了其细菌群落结构。玉米-大豆轮作II中大豆根际土壤细菌群落结构较为稳定,受氮肥影响较小。在3种种植方式的土壤中,分布着酸杆菌门、变形菌门及厚壁菌门细菌,其中前两门菌群占主导地位。     

温室黄瓜连作对土壤真菌数量和群落结构的影响

长期集约化种植带来的连作障碍问题已成为限制设施蔬菜行业可持续发展的重要瓶颈,阐明设施蔬菜长期连作条件下的土壤障碍因子(类型)是发展形成高效连作障碍克服技术的前提。以豫北地区设施黄瓜连作生产系统为研究对象,通过采集具有不同黄瓜连作年限的土壤样品(1,5,10,15,20 a),应用Real-time PCR和高通量测序的手段,探讨了温室黄瓜连作对土壤真菌数量和群落结构的影响。结果表明,温室黄瓜连作显著改变了土壤真菌数量,随着连作年限延长真菌数量呈先增加后降低的趋势,且在连作10 a土壤中达到峰值。土壤真细比变化趋势与真菌数量一致。高通量测序分析进一步表明,黄瓜连作显著影响了真菌群落的β多样性而非α多样性。随着连作年限延长,真菌群落中独有的OTU数量逐渐减少。子囊菌门(Ascomycota)是门水平下连作土壤真菌群落的优势成员,但其平均相对丰度对黄瓜连作响应不敏感。在目水平,小囊菌目(Microascales)、盘菌目(Pezizales)、未分类子囊菌(Norank_p_Ascomycota)和粪壳菌目(Sordariales)是真菌群落优势成员;在属水平,假埃希氏菌属(Pseudallescheria)、Lasiobolidium、赭霉属(Ochroconis)和毛壳菌属(Chaetomium)是真菌群落优势成员。这些优势真菌目和属的平均相对丰度受温室黄瓜连作影响显著,且多数与土壤理化因子存在显著的线性相关关系。冗余分析证明,土壤硝态氮、速效钾和有机质含量是驱动温室黄瓜连作土壤真菌群落结构变化的主要因子。总的来看,温室黄瓜长期连作显著影响了土壤真菌数量和群落结构。     

金钱草——水稻轮作对土壤微生物群落结构的影响

通过分析金钱草—水稻水旱轮作模式对金钱草土壤微生物群落的影响,为中药金钱草的高效、高产栽培和持续种植提供理论依据。采用高通量测序技术,分析金钱草—水稻轮作对土壤微生物群落的组成和多样性差异。结果表明：土壤细菌OTU数量在金钱草水稻轮作前后无显著差异,真菌OUT数量显著减少;细菌的多样性和丰富度在轮作前后无显著性变化,真菌多样性无显著性变化,但丰富度显著降低。在门水平上,供试土壤共检测出22个细菌门,包括变形菌门、酸杆菌门、放线菌门等,共检测出8个真菌门,主要有子囊菌门、担子菌门、被孢霉门和罗泽洛菌门等;除酸杆菌门相对丰富度在水稻轮作后显著增加外,其他细菌门和真菌门相对丰富度都呈现减少趋势。金钱草-水稻轮种能减少土壤微生物相对丰富度,特别是真菌的相对丰富度显著减少,作物连作过程会使土壤微生物动态演替表现出真菌数量增加的趋势,以期为进一步研究金钱草连续种植下的连作障碍和降低病害研究提供一定理论依据。     

我国棉花黄萎病研究十年回顾及展望

棉花黄萎病是影响我国棉花生产可持续发展的主要障碍之一。近年来,国内外在棉花黄萎病菌的遗传多样性及致病机制、棉花抗病机制、棉花黄萎病的预警技术及综合防控等方面均取得新的研究进展,尤其是进一步明确了棉花黄萎病菌的侵染过程和分子调控机制;系统研究了我国主产棉区棉花黄萎病菌的遗传多样性与致病力和地理来源的关系,首次建立了病原菌的信息档案库。并对我国棉花黄萎病未来的研究方向进行了展望。     

哈茨木霉TH-1对棉花枯萎病菌和黄萎病菌的拮抗机制研究

采用平板对峙法、杯碟法和显微观察法研究了哈茨木霉(Trichoderma harzianum)TH-1菌株对棉花枯萎病菌和黄萎病菌的拮抗作用及其机制.结果表明,哈茨木霉TH-1菌株与病菌对峙培养以及在培养基中加入TH-1菌株孢子悬浮液,对供试棉花枯、黄萎病菌均有较好的抑制效果;但TH-1菌株的代谢液对棉花黄萎病菌的抑制效果较差,对枯萎病菌几乎无抑制效果;显微观察发现,TH-1菌丝与枯、黄萎病菌的菌丝平行生长、产生附着胞结构附着于病菌菌丝上,或穿透病菌菌丝使病菌菌丝发生裂解.上述结果说明,哈茨木霉TH-1对供试棉花枯、黄萎病菌的拮抗机制主要是营养和空间竞争及重寄生作用.     

一种新的棉花黄、枯萎病快速接种方法的研究

 3种不伤根的棉花黄、枯萎病接种方法,即全生育期的田间病圃鉴定法、液体培养棉花苗期孢子悬浮液浸根法和土壤种植棉花苗期孢子悬浮液灌根法进行对比,结果表明,液体培养棉花苗期孢子悬浮液浸根法（接种浓度为10⁷个分生孢子·mL^-1）全周期只需要30 d。通过这种方法,不仅可以鉴定出棉花品种对黄、枯萎病菌的抗、感病性,还可以鉴定不同黄、枯萎病菌菌株的致病力。对比不同浸根接种时间（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min）对结果的影响,发现浸根接种40 min可加快发病,鉴定结果和田间病圃鉴定的比较一致。     

棉花黄萎病研究进展

由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病已成为当前我国棉花可持续生产的主要障碍之一。该病害为土传种传维管束病害,具有病原菌寄主范围广,防治困难的特点。本文综述了近年来国内外有关其病原菌的致病力分化、全基因组测序与致病机制、微菌核形成与萌发机制,寄主的抗病分子机制以及病害防治措施等方面的最新研究进展。     

棉花根部拮抗枯萎病菌或黄萎病菌的可培养内生细菌多样性分析

为解析棉花内生细菌的种群结构,更好地开发利用生防内生细菌,以棉花枯萎病菌、黄萎病菌为指示病原真菌,对常抗棉和泗棉3号根部分离获得的内生细菌进行拮抗活性筛选,获得87株至少对其中1个指示病原真菌具有拮抗作用的内生细菌。ARDRA分析(Amplified ribosomal DNA restriction analysis)和16S r DNA序列测定表明棉花根部可培养内生拮抗细菌可分为13个ARDRA类群,分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、农杆菌属(Agrobacterium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、不动杆菌属(Acinetobacter)和假单孢菌属(Pseudomonas)7个属。其中常抗棉根部内生拮抗细菌分属于芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、伯克霍尔德氏菌属和农杆菌属,而泗棉3号根部内生拮抗细菌则分属于芽孢杆菌属、伯克霍尔德氏菌属、中华根瘤菌属、不动杆菌属和假单孢菌属,二者的优势种群都是芽孢杆菌属细菌。BOX-PCR分析显示这些内生拮抗细菌具有丰富的遗传多样性。通过测定这些内生拮抗细菌对棉花黄萎病菌和棉花枯萎病菌的拮抗力大小,以及是否具有产纤维素酶、几丁质酶、蛋白酶和嗜铁素的活性,表明这些内生拮抗细菌具有不同的生防作用机制。     

Effect of Pathogen Synergistic Pathogenicity on Severity of Verticillium Wilt of Cotton

Verticillium dahliae is a soil-borne and vascular pathogen causing Verticillium wilt of cotton, which is one of the most severe diseases affecting cotton production in China. Recently, a soil-inhabiting opportunistic pathogen was isolated and identified as Scopulariopsis gossypii; it could infect the host through wounds and increase disease severity in combination with V. dahliae. S. gossypii was able to form conidia in a nutritionally poor substrate and had similar biological characteristics to other vascular pathogens, while ultrastructure observation also confirmed that it was present in vascular tissue of cotton plants and produced conidia. Nematode activity in soil could cause wounds on the surface of cotton roots resulting in infection by the pathogens. On the basis of our analysis of the biological characteristics and infection process of S. gossypii and its interactions with other pathogens in cotton plants, we propose establishing a research program for multipathogen-host interactions in the cotton rhizosphere, which will enable detailed investigation of the synergistic pathogenesis of S. gossypii and V. dahliae.     

一株棉花黄萎病拮抗芽孢细菌的分离鉴定及活性检测

 采用改良的琼脂平板扩散法,通过初筛和复筛,得到一株对棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）具有较强的抑菌活性的拮抗细菌Z-5菌株。通过对该菌株的形态特征观察、生理生化鉴定和16S rDNA的序列分析,确定拮抗细菌Z-5菌株为Bacillus malacitensis。盆栽实验表明Z-5菌株对大丽轮枝菌的防治效果达到76.05%,对棉花黄萎病具有明显的防治作用。     

棉花黄萎病菌与抗黄萎病遗传育种研究进展

简要综述了棉花黄萎病菌及抗黄萎病遗传育种的研究进展。研究表明 ,各地的棉花黄萎病菌均存在致病力的分化 ,其致病机理是病菌侵入棉花后菌丝及孢子在导管内大量繁殖 ,同时刺激邻近的薄壁细胞产生胶状物质及侵填体而堵塞导管 ,使水分和养分运输发生困难 ,更重要的是病菌在棉株体内产生的糖蛋白毒素作用的结果。棉花抗黄萎病的遗传方式争论较大 ,但一般在温室由单一菌系接种鉴定时棉花黄萎病抗性表现为单基因遗传 ,而在田间病圃或用多菌系混合鉴定时 ,棉花黄萎病抗性表现为多基因遗传。由于陆地棉内缺乏高抗黄萎病资源 ,给棉花抗黄萎病育种带来一定困难 ,但 90年代以来 ,已育成 86 - 6、川 73 7、川 2 80 2、豫棉 1 9号、豫棉 2 1号等一些抗黄萎病的新品种。上述抗黄萎病品种在棉花黄萎病综合防治中起了重要作用     

Analysis of Cotton Secondary Metabolites under the Interaction between Verticillium dahliae and Upland Cotton

[Objective] The aim of this study is to investigate the cotton differential metabolites in the interaction between Verticillium dahliae and cotton plant, and to explore new clues for the further study on the defense mechanism of cotton against V. dahliae. [Method] To obtain the cotton root, stem and leaf samples of the pathogen treated and healthy controls, the upland cotton cultivar CCRI 24 was selected as tested cotton material in this paper, and inoculated with V. dahliae conidia or sterile water by injuring root at the 2-true-leaf stage. The 70% (volume fraction) methanol extracts of these samples were separated and detected by ultra-performance liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry (UPLC-ESI-MS), and the metabolite data were obtained by the online XCMS software. Through multivariate statistics and student’s t-test, the differential metabolites were investigated. The types of metabolites were putatively identified based on the comparison of the experimental molecular mass and the monoisotopic accurate molecular mass of cotton metabolites. [Result] The efficiency of negative ion mode was higher than that of positive ion detection mode in the cotton metabolites in UPLC-ESI-MS analysis. 576 ions mainly distributed in cotton root were found in the cotton seedling tissues including root, stem and leaf, which were the distinguished differential metabolites between V. dahliae treatment and healthy control. Among them, 77 ions were identified as sesquiterpenoids, diterpenoids, flavonoids, carbohydrates, aliphatics and phenols. In addition to sesquiterpenes, 17 compounds, including caffeic acid, astragalin, isoastragalin, dillenetin, ent-catechin, gossypetin 8-rhamnoside, gossypicyanin, herbacetin 7-glucoside, leucocyanidin, quercetin 3'-glucoside, quercetin 3-glucoside, quercetin 7-glycosides, α,2',3,3',4,4',6-heptahydroxychalcone 2'-glucoside, melibiose, sucrose, sucrose 6-phosphate and 1-tetratriacontanol, had not been reported in the literatures on the interaction between V. dahliae and cotton, which may be the novel pathogenesis-related metabolites on cotton Verticillium wilt. [Conclusion] The putative pathogenesis-related metabolites of cotton Verticillium wilt may play an important role in the interaction of cotton defense against V. dahliae, which provides an important clue for exploring the new resistant mechanism of cotton to Verticillium wilt.     

Proteomics Analysis of Gossypium barbadense Leaves with Resistance to Verticillium dahliae under Infection Stress

[Objective] The purpose of this study is to analyze the resistance mechanism of island cotton under Verticillium wilt stress and to find possible resistance genes. [Method] The cotton resistance mechanism under the stress of Verticillium dahliae was studied by protein two-dimensional electrophoresis and mass spectrometry at the protein level. [Result] In the leaves, eleven proteins were down-regulated and 15 proteins were up-regulated after 2 hours of inoculation with Verticillium dahliae. The down-regulated proteins were mainly related to photosynthesis and carbon assimilation, and then we deduce that Verticillium dahliae is mainly broken cotton photosynthetic system to cause cotton susceptibility. The up-regulated proteins were mainly related to photosynthesis and benzoquinone reductase, beta-D-galactosidase, 14-3-3f protein and other disease-resistant protein. [Conclusion] It is speculated that the defense mechanism of island cotton on Verticillium wilt may occur at two levels: one is passive defense, it is manifested that the isoproteins of the down-regulated proteins such as chloroplast II AB binding protein and ribulose diphosphate carboxylase are highly expressed to maintain the stability of the island cotton photosynthetic system, the histone and 14-3-3f protein are highly expressed to keep the cell stability; the second is active defense, it is manifested that the high expressed β-D-galactosidase and benzoquinone reductase may be involved in the resistance of island cotton to Verticillium wilt.