新疆棉田根际土壤真菌荧光PCR技术定量及其时空动态分析

【目的】研究新疆棉花黄萎病病株根际土壤真菌数量的时空动态变化,及棉花根际土壤真菌与黄萎病病原菌数量的相关性。【方法】用荧光定量PCR方法,测定新疆不同植棉区及其不同生育时期棉田根际土壤真菌总量和棉花黄萎病病原菌数量进行测定,分析棉花黄萎病病株根际土壤真菌数量在不同植棉区和不同生育时期的变化趋势,及棉花根际土壤真菌与棉花黄萎病病原菌数量的相关性。【结果】新疆不同植棉区的棉花在不同生育期其病株根际土壤真菌数量表现出不同变化趋势。哈密棉花病株吐絮期根际土壤真菌最大值达 6.16×10⁴ copies/g FRW;库尔勒棉花病株根际土壤真菌在苗期达到最大为4.23×10⁴ copies/g FRW;阿拉尔棉花病株根际土壤真菌在苗期至蕾期逐渐增加,随后逐渐减小,在吐絮期达到最小值为1.41×10^-4copies/g FRW。北疆精河和东疆哈密棉花根际土壤真菌数量与黄萎病病原菌数量的PCC分别高达0.989和0.993,呈显著正相关。南疆图木舒克棉花根际土壤真菌数量与黄萎病病原菌数量的PCC为0.880,呈正相关。【结论】新疆棉花黄萎病病株根际土壤真菌含量较高,在不同采样区和不同生育期,其根际土壤真菌总量均呈波动性变化。从棉花的四个生育期(苗期、蕾期、花铃期、吐絮期)来看,棉花病株根际土壤真菌数量最大值出现在吐絮期。新疆棉花病株根际土壤真菌数量的空间变化是东疆大于南疆大于北疆。在不同生态区,棉花根际土壤真菌和棉花黄萎病病原菌之间表现为正相关,而在不同发育期则表现为负相关。     

转菜豆几丁质酶基因和烟草葡聚糖酶基因抗病棉花的种植对棉花根际土壤酶活性的影响

本研究探讨了转菜豆几丁质酶基因和烟草葡聚糖酶基因的抗病棉花株系7p、28p(双价载体)以及受体高代材料97185、79701的种植对根际土壤过氧化氢酶活性、蛋白酶活性、纤维素酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性的影响。结果表明:整个生育时期抗病转基因棉花根际土壤的过氧化氢酶活性与其受体之间差异不显著(P>0.05)。另外,根际土壤的蛋白酶活性、纤维素酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性在同一生育期内差异不显著(P>0.05),而在不同的生育时期差异显著(P<0.05)。说明抗病转基因棉花的种植对根际土壤过氧化氢酶和蛋白酶几乎无影响,而根际土壤纤维素酶、脲酶、蔗糖酶活性的变化转基因抗病棉花与受体种植之间几乎没有影响,而在不同棉花株系和生育期之间产生一定的影响,这可能与不同基因类型以及生育期植株根部分泌物有关。研究初步表明转基因抗病棉花的种植对土壤微生态的影响不大。     

棉花根际土壤古菌实时荧光定量PCR技术的建立及时空分布特征

【目的】建立快速检测新疆棉花不同生育期、不同地区的根际土壤古菌的数量的实时荧光定量PCR技术,并分析时空分布特征。【方法】运用Taq Man探针根据古菌16S rRNA基因特异性引物对棉花总DNA进行扩增,纯化实时荧光定量PCR产物得到基因序列进行MiSeq测序并构建标准曲线,分析不同生育期及不同地区的棉花根际土壤古菌数量的动态变化以及群落丰度比较。【结果】阿拉尔地区棉花黄萎病病株根际土壤古菌的数量在4个生育时期呈现下降趋势,在棉花吐絮期降至最低1.11×104copies/g(FRW);哈密、石河子、图木舒克和乌苏土壤古菌数量从棉花苗期到花铃期逐渐减少,在吐絮期升高达到最大,其中哈密吐絮期古菌数量最高达1.75×106copies/g(FRW);精河和库尔勒棉花根际土壤古菌数量波动明显,呈现先升后降再升趋势,在吐絮期最大。对检测棉花根际古菌群落进行丰度比较Soil_Crenarchaeotic_Group_SCG Thermoplasmata Unclassified_p_Thaumarchaeota Marine_Group_I Unclassified_k_norank_d_Archaea Halobacteria others。SCG纲在不同生育时期和地区均占绝对优势,蕾期为79.94%,哈密为88.84%。【结论】运用Taq Man探针法检测到古菌数量。在不同生育时期棉花病株根际土壤古菌数量较高,其中吐絮期棉花根际土壤古菌数量最高;在不同植棉地区,哈密棉花根际土壤古菌数量最高。不同生育时期和地区的棉花根际土壤古菌群落组成及丰度差异显著,地区土壤环境差别很大。     

转基因抗虫棉对根际土壤Bt蛋白残留和养分含量的影响

以转基因抗虫棉SGK321及其亲本常规棉石远321为研究对象,采用ELISA试剂盒法检测其在不同生育期根际土壤的Bt蛋白残留量,同时比较根际土壤速效养分含量的变化。结果表明:转基因抗虫棉SGK321根际土壤Bt蛋白残留量在整个生长期呈先上升后下降的趋势,且在各生育期均与亲本差异显著,其中蕾期转基因较亲本高996.09%。在整个生长期,2种棉花根际土壤各养分含量的变化不同,二者根际土壤硝态氮含量均呈下降趋势,仅在苗期、花铃期差异显著;转基因抗虫棉SGK321根际土壤中铵态氮含量呈下降趋势,在蕾期、花铃期与亲本差异显著;其速效磷含量呈先下降后上升趋势,亲本常规棉呈上升趋势,其中苗期转基因较亲本低40.13%。研究发现,转基因抗虫棉SGK321根际土壤Bt蛋白残留量和养分含量主要受转基因棉花种植及生育期的影响。     

转cry1Ie基因抗虫玉米对根际微生物群落碳代谢的影响

转基因作物对土壤生态系统的影响日益引起人们的广泛关注。采用Biolog ECO微平板对转基因抗虫玉米IE09S034及其对应的受体玉米根际微生物群落碳代谢功能进行了比较研究。结果表明,转基因抗虫玉米IE09S034对根际微生物碳代谢功能无显著性影响,且发现年份和生育期是引起根际微生物碳代谢情况变化的主要因素。本文为转基因抗虫玉米IE09S034的环境安全性评估提供了新的依据。     

转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中分布的实时定量PCR分析

根据转基因抗虫棉花35S启动子与Cry1A(c)基因以及35S启动子与nptⅡ基因之间的构建特异性序列分别设计引物和探针,建立荧光定量PCR检测方法,并对采集于3个生长时期(播种后40、50 d和60 d)的不同根区(根表、根际和非根际)土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段进行定量分析.结果表明,所建立的荧光定量PCR方法最低能够检测到10个拷贝数的外源重组DNA片段,定量标准曲线相关系数均达到0.998以上,具有很好的重复性.实时定量PCR分析表明,同一生长时期不同根区土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段拷贝数变化情况均为根表土＞根际土＞非根际土,即转基因抗虫棉花重组DNA片段主要分布于根表土壤中,其次为根际土壤和非根际土壤.在60 d生长期内,土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段的拷贝数随生长时期的推进均呈现上升趋势,其分布范围逐渐扩大.土壤中35S-nptⅡ片段拷贝数均高于同一生长时期相应根区中35S-Cry1A片段的拷贝数.转基因抗虫棉花对环境可能存在潜在影响.     

豫西烟草不同生长阶段根际土壤微生物的区系变化

为探明豫西山区优质烟田烟草根际土壤微生物区系的变化,为烟田精准施用微生物菌剂改良烟田土壤提供参考,应用微生物常规分析法及分子微生态方法分析烟草根际主要微生物类群、生理群在不同生长阶段的变化。结果表明:烟草根际土壤的微生物数量高于对照(未栽植烟草的同一地块土壤),微生物总数在烟草生长前期不断增加,现蕾期后降低,细菌在各期土壤微生物组成中都占绝对优势;在烟草整个生育期内,根际土壤中自生固氮菌、硝化细菌、氨化细菌的数量均比对照高,纤维素分解菌则相反;生长后期,烟草根际与对照土中细菌的种类和数量越接近,表现出的相似性也越高。烟草根际土壤微生物区系的趋同性或土壤微生物多样性的消失是引起连作障碍的主要原因之一。     

转基因抗虫玉米对根际土壤主要有机元素含量和酶活性的影响

为评估转基因抗虫玉米IE09S034对土壤生态系统的影响,开展转基因玉米IE09S034对土壤主要有机元素含量和酶活性影响的试验研究。连续2年,在玉米苗期、花期和成熟期,采用抖落法采集根际土壤样品,通过室内测定,分析转基因玉米IE09S034对根际土壤含水量、pH值、主要有机元素含量和酶活性的影响。结果表明,转基因玉米IE09S034较对应的非转基因玉米根际土壤含水量、pH值、主要有机元素含量和酶活性无显著性差异,但不同生育期对各指标有显著性影响。结果可为转基因玉米IE09S034的环境安全提供新的依据。     

转Bt基因作物毒蛋白对根际土壤生态系统影响研究进展

随着商业化转Bt基因作物的大规模种植,研究Bt毒蛋白对土壤生态系统的可能影响,对评价转基因作物的生态风险具有重大意义。文章综述了转Bt基因作物对根际土壤生态系统影响的研究进展,包括毒蛋白在根际土壤中的存活特性,微生物利用与降解,以及毒蛋白对根际土壤微生物区系和酶活性的影响。并对以后的研究提出几点建议。     

新疆棉花根际细菌TaqMan探针实时荧光定量 PCR的建立及时空动态分析

【目的】 建立快速检测棉花根际细菌的TaqMan探针实时荧光定量PCR,对新疆棉花不同生育时期根际细菌数量进行检测以及时空动态分析。【方法】 根据棉花根际细菌16S rDNA基因序列,设计、合成特异性引物和TagMan探针,以构建的重组质粒作为阳性标准品,建立标准曲线,并对实际样品进行检测。【结果】 新疆棉花不同生育时期根际细菌数量变化不尽相同:库尔勒、阿拉尔和哈密的棉花根际细菌数量变化趋势在苗期至花期之间相同,而花期至絮期之间变化各不相同;石河子、乌苏和图木舒克的棉花在整个生育时期内根际细菌数量变化趋势基本相同;精河的棉花根际细菌从苗期开始缓慢增加,蕾期至花期之间变化不大,花期之后快速增加。新疆不同采样地点棉花根际细菌数量变化也不尽相同:根际细菌数量变化趋势是东疆、南疆、北疆依次减少。其中,棉花根际细菌数量最多的是东疆地区的哈密,吐絮期达到1.7×10⁷ copies/g(FRW),最少的是北疆地区的精河,苗期仅为8.5×10⁴ copies/g(FRW)。【结论】 建立的TaqMan探针实时荧光定量PCR方法可以快速检测棉花根际细菌的数量,新疆棉花根际细菌数量在时间和空间上变化不尽相同,其中,根际细菌数量最多的是哈密的吐絮期,最少的是精河的苗期。