西瓜连作根际土壤微生物群落演替特征

【目的】研究连作对西瓜根际土壤中细菌、真菌群落构建和潜在功能的影响，明确根际微生物对环境变化的适应性，为西瓜连作障碍的生态防治和农田土壤的健康保持提供理论基础。【方法】以未连作（对照）、连作2茬和连作6茬的西瓜根际土壤为研究对象，利用16S rRNA和ITS高通量测序技术解析西瓜连作对根际土壤细菌、真菌群落特征和演替的影响。【结果】随着连作茬次的增加，西瓜根际土壤中细菌多样性指数呈现先下降后上升趋势，真菌多样性指数显著下降。在细菌属水平，多茬次的连作降低了西瓜根际土壤中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和溶杆菌属（Lysobacter）的相对丰度；在真菌属水平，镰刀菌属（Fusarium）相对丰度随连作茬次增加呈增加趋势。与对照相比，连作的网络复杂度更高，但网络结构稳定性低。此外，相比于对照，连作6茬显著减少有害物质的生物降解途径以及氨基酸的代谢途径的相对丰度，并且在连作6茬后真菌群落中病原真菌相对丰度显著增多。在群落演替过程中，随机性过程主导连作下西瓜根际细菌群落构建，而确定性过程主导连作下西瓜根际真菌群落构建。【结论】连作引起根际细菌和真菌的群落特征、功能组成和演替过程变化...     

不同连作年限栝楼根际土壤微生物群落多样性分析

为明确连作对栝楼根际土壤微生物群落的影响和栝楼连作障碍产生的原因,以连作2年和连作4年的栝楼根际土壤为研究对象,进行土壤理化性质测定以及土壤细菌16S和真菌ITS高通量测序。土壤理化性质测定结果表明,与连作2年的栝楼根际土壤样本相比,连作4年的栝楼根际土壤样本中有机碳含量下降;与对照土壤样本和连作2年的栝楼根际土壤样本相比,连作4年的栝楼根际土壤样本阳离子交换量(CEC)下降,说明土壤保肥能力已下降。细菌群落α多样性分析结果显示,栝楼连作对细菌群落的影响相对较小。细菌群落结构分析结果表明,与对照土壤样本相比,栝楼连作根际土壤中一些具有重要功能的细菌门相对丰度下降。与对照土壤样本相比,连作2年和连作4年的栝楼根际土壤样本中真菌群落群落结构和组成发生明显变化,一些有害真菌属如Stagonosporopsis、Rhizoctonia和Colletotrichum的相对丰度大幅增加。典型相关分析结果表明,硝态氮含量、全磷含量和速效磷含量是栝楼根际土壤微生物群落多样性的主要影响因素;pH值、阳离子交换量是CK土壤微生物群落多样性的主要影响因素。     

微生物菌肥对不同连作土壤及烟株生长的影响

为研究施加微生物菌肥对不同连作年限植烟土壤的影响，选择连作2年和连作4年的植烟土壤，以常规施肥为对照，分析微生物菌肥对不同连作年限土壤理化性质、土壤酶活、土壤细菌群落结构及烟草农艺性状的作用。结果表明，不同连作年限植烟土壤中施加微生物菌肥，与常规施肥相比，菌肥显著提高了土壤的pH值及有机质、碱解氮和速效磷含量；显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性；显著提升了土壤细菌群落丰富度与多样性；显著改善了烟草根长、茎长、叶长等农艺性状，且均为高剂量组的提升效果显著优于低剂量组。综上，不同连作年限植烟土壤在土壤酶活性、土壤细菌群落结构及烟草农艺性状方面存在显著差异，施加微生物菌肥能够显著提升土壤理化性质、土壤酶活性、土壤细菌群落结构及烟草农艺性状；高剂量菌肥组提升效应优于低剂量组；菌肥对连作4年植烟土壤的改善效果整体优于对连作2年植烟土壤的改善效果。     

棉花连作与稻、棉轮作土壤细菌群落结构差异分析

通过传统培养方法和PCR-DGGE技术,分析了新疆南疆稻、棉轮作与棉花连作健康土壤细菌数量和群落结构在不同的生育期的变化情况,为揭示新疆南疆长期连作健康棉田的土壤微生态系统的特殊性提供支持.结果表明,与连作棉田相比,稻、棉轮作的棉田的苗期、蕾期的土壤细菌总数较少,花铃期和吐絮期的细菌总数差别不大,DGGE图谱分析表明稻...     

烟草连作病害土壤与连作非病害土壤的细菌群落差异性比较

通过对烟草连作病害土壤、连作非病害土壤及新垦植烟土壤细菌群落结构间的差异性比较，为以微生物手段减少烟草连作病害提供一定的理论依据。采用宏基因组高通量测序技术，测定分析三类土壤的细菌群落结构。结果表明，连作病害土壤细菌总OTUs与独有OTUs最多，群落结构相似，同源性高；连作病害土壤中的蓝细菌门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、假单胞菌属（Pseudomonas）、铁矿沙单孢菌属（Arenimonas）、厌氧绳菌属（Bellilinea）、节杆菌属（Arthrobacter）、黄杆菌属（Flavobacterium）、类诺卡氏菌属（Nocardioides）占比显著高于连作非病害土壤和新垦土壤。连作非病害土壤样本间细菌群落结构差异较大，同源性较低。新垦土壤细菌慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、酸土单胞菌属（Aciditerrimonas）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、红游动菌属（Rhodoplanes）5个属所占比例较高，但硝化螺旋菌属（Nitrospira）占比较低，细菌群落结构...     

多菌灵对土壤细菌遗传多样性的影响

[目的]初步分析多菌灵对土壤细菌群落结构的影响,以期为农药污染的生物监测和土壤环境质量综合评价提供土壤微生物监测指标.[方法]采用PCR- DGGE方法研究多菌灵对土壤中细菌群落结构的影响.[结果]多菌灵处理土壤的细菌群落种类和结构组成发生了明显变化,细菌群落Shannon - Wiener指数、丰富度和均匀度均有所降低,5.0、10.0和20 mg/kg多菌灵处理的Shannon - Wiener指数均显著低于对照,分别降低了11.47;、19.11;和26.75;.2.5 mg/kg多菌灵处理土壤DGGE图谱上出现了一新增条带,经序列分析为Uncultured Pectobacterium,初步确定为不可培养的菌.[结论]施用多菌灵影响了土壤细菌群落的种类和结构组成,改变了土壤细菌的种群数量和结构多样性,导致其多样性降低.     

连作烟田健株与感染根腐病烟株根际土壤细菌群落多样性研究

为探明连作与感染根腐病烟株根际土壤细菌群落结构变化,采用Illumina高通量技术对细菌16S rDNA的V3-V4区域进行测序,对比研究连作烟田健株与感染根腐病烟株根际土壤细菌群落结构。结果表明,变形菌门、放线菌门、浮霉菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门是连作烟田健株和病株根际土壤主要的细菌优势种群,相对丰度累计总和为89.1%～93.9%,随连作年限的延长各优势种群发生趋向性变化;随连作年限的延长,健株根际土壤细菌群落丰富度和多样性呈先增后降趋势,病株根际土壤细菌群落丰富度和多样性呈降低趋势,短期连作(2～4年)烟田健株和病株根际土壤细菌群落组成较为相似,与连作8年和撂荒2年以上(CK)土壤样本的细菌群落组成差异较大;冗余分析结果表明,土壤化学因子与细菌群落分布关联紧密,其中pH值是影响土壤细菌群落分布的核心因子,其贡献度为15.77%。综上,连作和染病降低了土壤细菌群落丰富度和多样性,优势菌群趋向性演化,有益菌群相对丰度降低。在生产实践中,提高烟田土壤pH值,降低连作年限并及时清除烟株病残体有利于维持土壤微生态环境的稳定性。     

三种杀菌剂对土壤细菌群落多样性影响

利用PCR-DGGE技术研究百菌清、代森锰锌和霜霉威对土壤细菌群落结构影响。运用16S rDNA特异引物,将土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后,通过DGGE技术对PCR产物进行分析,得到施加农药的土壤细菌群落遗传多样性变化情况。结果表明,土壤细菌在高浓度霜霉威的诱导下增加新种群,使细菌多样性增加,这些种群逐渐变为优势种群,低浓度霜霉威对土壤细菌微生物群落的影响很大,其他农药处理对于外来农药的污染敏感性较弱,影响不显著,尤其是低浓度处理的百菌清对土壤细菌群落无影响。     

连作对云南典型烟区植烟土壤细菌群落多样性的影响

为阐明连作对植烟土壤细菌群落的影响,采用MiSeq高通量测序技术对云南省曲靖市、红河州、文山州3个典型烟区连作0、2、4、8年及以上的烟田土壤细菌进行16S rDNA V3～V4区域测序,并结合土壤化学指标分析连作对烟田土壤细菌群落结构的影响.结果 表明:随连作年限的延长,土壤特有细菌数、细菌群落丰度和多样性在曲靖烟区整体呈递增趋势,红河烟区呈递减趋势,文山烟区特有细菌数呈先下降后上升趋势,细菌群落丰度及多样性则呈递增趋势.在门水平上,3个生态产区连作土壤所获得的有效序列涵盖了94.32％～99.31％的细菌类群,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Protecobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)是主要的优势类群(相对丰度>4.0％),随连作年限的延长,不同生态区优势菌门相对丰度和多样性存在时间和空间异质性.连作植烟土壤pH值、速效钾、有机质、有效磷含量与细菌群落分布显著相关.研究表明,随着连作年限的延长,土壤细菌群落发生不同程度的结构性变化,在连作烟田土壤改良时加强土壤pH值和有效磷含量调控是关键.研究结果为云南典型烟区通过构建差异化的土壤微生物区系和理化环境以消减连作障碍提供了理论依据.     

利用DGGE-cloning技术分析农肥和化肥施用对黑土细菌多样性的影响

本试验以东北黑土为研究对象,采用DGGE-cloning测序技术,研究了不同施肥制度和肥料用量对黑土土壤细菌多样性的影响.本实验共设六个处理,分别为:对照,施用农肥低量,施用农肥高量,施用化肥低量,施用化肥高量和农肥和化肥1:1的处理.试验得出的DGGE图谱分析表明,施用较高量的农肥处理中土壤细菌16SrDNA条带数、多样性指数及均匀度指数均要高于其他处理,聚类分析显示,施用化肥的土壤与其他处理相比土壤细菌群落结构差异较大,相似性只有53%,说明施用化肥与施用农肥比较,可以显著的改变土壤细菌的群落结构.从DGGE凝胶上切取9条带进行DGGE-cloning测序,结果表明,施用农肥和化肥均可对土壤的细菌群落结构产生影响,且施肥制度对细菌群落结果的影响要大于施肥量,施用农肥可以提高细菌多样性.     

不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤的细菌群落多样性差异

土壤细菌群落在蔬菜栽培中发挥着重要作用.基于DNA和RNA水平,利用PCR-DGGE技术研究了不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤细菌群落多样性差异,以及土壤理化性质与细菌群落多样性的关系.结果表明:不同栽培方式下土壤细菌多样性存在明显差异,土壤微生物的优势种群和数量受有机、常规栽培和季节影响,有机栽培较之常规栽培能够显著增加土壤细菌群落多样性;聚类分析表明,16S rDNA细菌群落多样性与季节相关,而16S rRNA细菌群落多样性与栽培方式相关;差异条带测序显示,大多细菌与不可培养细菌种属有较高同源性,其余9种推测属于假单胞菌属;CCA分析说明pH是影响土壤细菌群落多样性的主要因素,有机栽培土壤中微生物生物量C、N以及有机质含量显著高于常规栽培土壤.综上,有机栽培能够丰富活性细菌群落多样性,具有土壤优化效应.     

外来种互花米草盐沼土壤微生物16S rRNA特征分析——以江苏省潮间带为例*

 通过对互花米草盐沼和对应光滩的土壤微生物16S rRNA的特征检测,分析了外来种互花米草的侵入对潮间带生态系统土壤微生物多样性的影响。试验中采集了江苏滨海不同季节光滩与互花米草(Spartina alterniflora)盐沼的土壤,直接提取法分离得到其中的土壤微生物DNA,并采用Sepharose 4B吸附柱对DNA进行纯化,有效地去除了腐殖酸,得到纯度较高的DNA样品模板。通过选取特异引物扩增16S rRNA基因序列,得到了较清晰的结果:有差异的16S rRNA扩增片断通过DGGE被分开,形成可见条带;不同的样品由于其中的微生物多样性的差异,扩增出的条带数量及其在凝胶上的相对位置都有一定的差异。结果显示:互花米草盐沼与光滩的土壤微生物群落多样性皆较低,二者在互花米草生长初期其土壤微生物群落结构具有一定的相似性。但总体来说,外来种互花米草的种植较明显地改变了滩涂的土壤微生物群落结构;此外,滩涂土壤微生物群落随着季节的变化而发生了较大的改变。     

宁夏黄土高原马铃薯连作栽培对土壤可培养细菌遗传多样性的影响

采用平板培养、BOXAIR-PCR和16SrDNA RFLP技术对宁夏黄土高原马铃薯连作栽培土壤可培养细菌遗传多样性进行研究。结果表明,4个连作年限2个生育期8份土样共分离到91株细菌菌株,BOXAIRPCR分析发现,91株细菌菌株的遗传相似系数为0.531~0.939,相同连作年限不同生育期根际土细菌菌群分布不同,不同连作年限同一生育期根际土细菌菌群的分布也不同,随着连作年限增加,可培养细菌遗传多样性呈现下降趋势;结合16SrDNA的序列分析,从91株菌株中筛选出的41个代表菌株可分为23个物种,分属于细菌域的12个属,其中,芽孢杆菌属(Bacillus)占同一连作年限菌株数的53.6%。连作导致土壤细菌菌群结构发生变化,出现各自特有的菌属。系统发育分析表明,23个细菌物种分布于6个系统发育群。     

连作烤烟根际土壤细菌群落16S rDNA-PCR-DGGE分析

以不同连作年限烤烟根际土壤为材料,应用PCR-DGGE技术对土壤样品进行细菌菌落分析,以期为烟草连作障碍调控提供理论依据。结果表明：烤烟生育中后期土壤细菌群落比较丰富。不同连作年限植烟土壤大田期细菌种群结构有差别,表现为大多数细菌类型是共有的,存在少数特有的细菌类型,轮作土壤的细菌丰度变化较稳定,而连作增加了土壤细菌的丰度,并呈先增加后降低趋势。轮作细菌优势种群在大田期很稳定,而连作土壤的细菌菌群有较大变化,绿弯菌门的暖绳菌科、酸杆菌门和棒状杆菌科的菌群活动对连作土壤的营养代谢有强烈的影响,致病菌增多,不利于烤烟生长发育。不同连作年限对烤烟根际土壤细菌群落有较大影响,烤烟连作后细菌种群结构的变化可能是引发烤烟连作障碍的主要原因之一。     

应用PCR—DGGE技术研究四角蛤蜊的细菌多样性

应用PCR—DGGE技术对盘锦某滩涂四角蛤蜊Mactra venerformis体内的细菌多样性进行了分析。使用SDS裂解法提取样品的总DNA,采用大多数细菌通用引物F338GC／RS18从总DNA中成功扩增出16SrDNA片段,然后对PCR产物进行DGGE分析,并将DGGE图谱上部分条带回收、再扩增、克隆和测序：将所测序列在GenBank核酸数据库中进行检索,用BLASTN分析DNA序列获得相似性最近的细菌。DGGE图谱显示,四角蛤蜊体内的细菌种类比较丰富,且不同时间样品细菌的优势菌群结构有一定的差异。将所测条带序列进行比对,结果表明,细菌种群中包括支原体属Mycoplasma、假单胞菌属Pseudomonas、弧菌属Vibrio、红球菌属Rhodococcus和鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas及不可培养的细菌。     

不同种植模式对青稞根际土壤微生物群落结构的影响

采用Illumina MiSeq高通量测序技术,对6种种植模式下青稞根际土壤的16S rDNA和18S rDNA基因相关区片段进行测序,研究根际土壤细、真菌群落结构的变化,并结合土壤理化性质,分析环境因子与群落结构的关系,从根际土壤微生物生态系统的角度解析青稞连作障碍的发生机制。6种种植模式中,土壤有机质和全氮含量WHD模式最高,全磷含量YC模式最高,全钾含量MLS模式最高,pH均为碱性;3种连作模式下,随着连作年限的增长,土壤有机质、全氮和全钾逐年降低,全磷显著升高。6种种植模式下,细菌和真菌群落Alpha多样性指数和覆盖度没有显著差异,与连作相比,WHD和MLS模式可显著提高细菌群落的Shannon指数、ACE指数和Chao1指数;与混作、轮作相比,连作显著提高真菌群落的Shannon指数和ACE指数,但Chao1指数差异不显著;连作使细菌群落Alpha多样性减小,真菌群落Alpha多样性增加。6种种植模式下,genus水平群落结构表现为连作使青稞根际土壤中微生物区系发生较大改变,导致有害菌群丰度增加,有益菌群数量减少,尤其是真菌菌群发生较大改变,而轮、混作模式使优势菌群及新种数量明显增加。细菌、真菌群落PCoA分析结果表明,微生物群落在6种种植模式间变异较小且未发生明显分化,PC1、PC2的总解释能力均大于80%,表明有显著主导因子。细菌、真菌群落与土壤理化性质关系显示,土壤有机质、全氮与提高WDH、QKA模式下的细菌群落多样性呈正相关,而pH、有机质、全氮与提高WDH、YC、QKB模式下的真菌群落多样性呈正相关。表明,与连作相比,WDH和MLS模式可改善土壤理化性质,提高根际细菌群落结构多样性及微生物群落组成,是缓解青稞连作障碍的可能途径,可为青稞连作障碍修复措施的制定提供科学依据。     

怀地黄连作对土壤微生物区系的影响

运用传统平板培养方法及变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析法对地黄的连作问题进行了研究.结果表明,地黄连作引起土壤根际、根外细菌数量减少;根际放线菌数量增加,根外数量变化不大;真菌种类和数量都有较大变化.DGGE分析表明,头茬和重茬地黄生长过程中根际土壤微生物区系发生了明显变化,细菌数量减幅较大,有些条带消失,说明种群数量减少;放线菌种群没有大的变化,数量有所上升;真菌数量有所增加,种群发生了明显改变,表现为条带的缺失和增加.地黄连作后土壤微生物多样性发生了较大变化,细菌数量减少,木霉和黄曲霉数量增加,土壤生态系统已开始失调,这可能是地黄连作障碍产生的原因.     

Buried straw layer and plastic mulching increase microfl ora diversity in salinized soil

Salt stress has been increasingly constraining crop productivity in arid lands of the world. In our recent study, salt stress was alleviated and crop productivity was improved remarkably by straw layer burial plus plastic film mulching in a saline soil. However, its impact on the microflora diversity is not well documented. Field micro-plot experiments were conducted from 2010 to 2011 using four tillage methods:(i) deep tillage with plastic film mulching(CK),(ii) straw layer burial at 40 cm(S),(iii) straw layer burial plus surface soil mulching with straw material(S+S), and(iv) plastic film mulching plus buried straw layer(P+S). Culturable microbes and predominant bacterial communities were studied; based on 16 S r DNA, bacterial community structure and abundance were characterized using denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE) and polymerase chain reaction(PCR). Results showed that P+S was the most favorable for culturable bacteria, actinomyces and fungi and induced the most diverse genera of bacteria compared to other tillage methods. Soil temperature had significant positive correlations with the number of bacteria, actinomyces and fungi(P0.01). However, soil water was poorly correlated with any of the microbes. Salt content had a significant negative correlation with the number of microbers, especially for bacteria and fungi(P0.01). DGGE analysis showed that the P+S exhibited the highest diversity of bacteria with 20 visible bands followed by S+S, S and CK. Moreover, P+S had the highest similarity(68%) of bacterial communities with CK. The major bacterial genera in all soil samples were Firmicutes, Proteobacteria and Actinobacteria. Given the considerable increase in microbial growth, the combined use of straw layer burial and plastic film mulching could be a practical option for alleviating salt stress effects on soil microbial community and thereby improving crop production in arid saline soils.     

基于高通量测序研究施肥对连作植烟土壤环境及微生物的影响

为了研究不同施肥处理对连作植烟土壤环境因子及微生物群落多样性的影响,了解施肥后土壤微生物群落与环境因子的联系,采用IlluminaMiSeq高通量测序技术,对不同施肥处理下连作植烟土壤进行了细菌16S rRNAV4-V5区、真菌ITS rRNAV4-V5区测序,并通过主成分分析及冗余分析研究了连作植烟土壤的8种环境因子（有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、蛋白酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶）及微生物之间的关系。结果表明：测序质控后获得有效序列264 500个,获得22 035个操作分类单元(OTUs);菌落热图显示,施肥处理与对照相比增加了土壤中细菌与真菌的群落组成。施肥处理的细菌及真菌多样性与CK均呈较大差异,不同施肥处理的细菌或真菌结构聚集较紧密,而CK在排序轴中与其余处理较为分散,这说明施肥可以明显改变连作土壤细菌与真菌的结构;速效钾含量在一定范围内会影响土壤细菌群落的多样性和丰度,而8种环境因子对真菌的多样性和丰度均有不同程度的影响。运用高通量测序技术获取的烟草根际土壤微生物信息较为丰富,可为植烟土壤环境因子与微生物群落多样性研究提供理论参考。