原生动物-病原菌互作与土壤健康综述

土壤健康是维持植物、动物和人类生命系统及陆地生态系统健康的重要保证。原生动物在土壤中分布广泛,可调控土壤微生物组、养分循环、污染物去除等众多生态过程,在维持土壤生态系统功能及土壤健康中发挥着重要作用。土壤原生动物捕食及杀菌机制与哺乳动物巨噬细胞免疫机制类似,其与细菌的相互作用,尤其是与病原菌的胞内共生关系,是影响病原菌毒力、扩散传播及感染风险的重要环境选择压力。本文总结了原生动物对病原菌毒力、进化、传播扩散的影响,以及病原菌在原生动物胞内的存活和进化机制,为预防环境病原菌富集、扩散和传播提供新的研究思路,对维持土壤健康有重要意义。     

硒对油菜根际土壤微生物的影响

为明确硒对土壤根际微生物生态特征的影响,采用盆栽试验,基于高通量测序技术研究了不同浓度（0、0.5、1.0 mg·kg^-1）外源硒对油菜根际土壤微生物群落结构与多样性的影响。群落结构分析结果表明：油菜根际土壤细菌优势菌门主要为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）等;真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）。多样性分析结果表明,硒未显著影响土壤细菌和真菌群落的多样性。主坐标分析表明,硒处理对细菌群落结构具有显著影响,而对真菌群落的影响不明显。显著差异物种线性判别分析（LDA）显示：Microtrichales显著富集于低浓度（0.5 mg·kg^-1）硒处理土壤中;产黄杆菌（Rhodanobacter）、Nitrolancea、热微菌科（Thermomicrobiaceae）和无色杆菌属（Achromobacter）则显著富集于高浓度（1.0 mg·kg^-1）硒处理土壤中。研究表明,施硒有助于油菜根际土壤富集有益根际微生物,从而促进植物生长,提高植物应对不良环境胁迫的能力。     

硒与重金属互作的植物根际过程研究进展

文章归纳了根际环境中硒与重金属的相互作用及其机理,明确了根际土壤中硒和重金属的主要形态及其影响因素。探讨了根际微环境对硒与重金属的影响,并详细叙述了硒与重金属元素的直接互作,以及通过根表铁膜、土壤固相、Eh、pH、根际微生物、根系分泌物等因素发生的间接互作。分析了根际微域中引起硒或重金属形态转化及其含量变化的土壤理化因子,并在此基础上,指出未来硒与土壤重金属互作的研究可向根际微环境深入,建议结合色谱、高通量测序等技术研究根系分泌物、根际微生物群落结构特征等在硒与重金属互作过程中的作用。同时指出,将硒与重金属互作研究成果应用于重金属污染农田土壤治理,既有助于拓展硒在农业生态环境中的应用领域,也为重金属污染农田的绿色修复提供新思路和新方法。     

玉米种子发芽生理和抗氧化系统对砷胁迫响应的基因型差异及其机制研究

为探究不同基因型玉米品种对砷胁迫的响应差异性,本研究采用营养液培养试验,研究了砷胁迫下20个玉米品种的发芽势、发芽率、根长、株高、干重、地上部及根部砷含量、抗氧化酶活性、抗氧化非酶物质含量及基因表达等指标变化,评价了不同基因型品种的耐砷性。结果表明,与对照(CK)相比,砷处理条件下,玉米各测定指标表现出明显的差异性,其中发芽势、发芽率、根长、株高、干重的处理/CK比率范围分别是0.58~1.18、0.61~1.18、0.49~1.04、0.72~1.12、0.55~2.83,各品种玉米的砷转运系数为0.02~0.07。利用12个指标进行主成分分析和聚类分析,筛选出2个砷耐受型品种,5个砷敏感型品种,其中康农玉999为最耐受型品种,三北89为最敏感型品种。进一步对康农玉999和三北89进行抗氧化系统分析,发现砷处理下康农玉999的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性均略低于CK,且超氧化物歧化酶(SOD)活性下降幅度较大,相比于CK降低79%,而丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)含量均高于CK;三北89的SOD、CAT、POD活性和GSH、AsA含量均高于CK,MDA含量相比于CK降低50%。对2个品种进行基因表达分析,结果显示,与康农玉999相比,检测出的5个与植物抗砷性相关转录本中,三北89有4个抗砷相关转录本表达量明显上升,只有1个ArsB相关转录本表达量略降低。综上可知,砷胁迫下不同基因型玉米种子的生长和生理参数以及相关基因表达均表现出明显的差异性。本研究结果为砷污染土壤进行玉米的农业生产种植提供了理论依据。     

硒砷交互作用对水稻幼苗生理特性及砷硒累积的影响

采用溶液培养法研究了不同浓度四价硒(0~10μmol·L~(-1))与三价砷(0~25μmol·L~(-1))单独及联合处理对水稻幼苗鲜重、抗氧化系统及砷和硒含量的影响,旨在为水稻的降砷、富硒提供参考。结果表明低砷(5μmol·L~(-1)As)和低硒处理(≤5μmol·L~(-1)Se)对水稻生长有协同促进作用;高硒(10μmol·L~(-1)Se)处理可以显著拮抗高砷胁迫(25μmol·L~(-1)As)对水稻生长的抑制作用。硒砷交互对水稻幼苗砷和硒向地上部转运及累积产生了拮抗作用;然而与地上部不同,低浓度砷处理促进了水稻根部硒的累积。高浓度砷处理显著增加了水稻幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基物质(NPT)和植物络合素(PCs)含量,其丙二醛(MDA)含量约是对照处理的1.71~1.87倍。硒和砷交互作用对水稻幼苗叶片谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性有协同促进作用。高砷条件下,高硒处理不仅显著提高了GPx活性,还显著增加了根中NPT和PCs含量,进一步缓解砷的毒害作用。总之,适量硒可以促进砷污染水稻的生长,并达到降砷、富硒的效果。