生物质炭对连作参地土壤肥力及微生物特性的影响

为分析生物质炭用于老参地土壤修复的可行性,本研究采用Biolog、高通量测序等技术研究了3种生物质炭对连作参地人参品质、土壤肥力、微生物群落结构与功能多样性变化的影响。结果显示,增施不同生物质炭均有助于两年生重茬人参生物量及总皂苷含量的积累。结合生物质炭对土壤性质的影响研究结果发现,不同生物质炭对土壤有效磷、有机碳含量具有稳定的提升效果,增幅分别为47.04%~237.73%、8.09%~38.71%。增施生物质炭促进了土壤微生物的代谢活性,增加了土壤对聚合物类、酚酸类、氨基酸类、羧酸类碳源的利用效率,其中以酚酸类物质为底物的功能微生物种群数量显著增加。高通量测序结果显示,老参地土壤细菌物种数、丰度与多样性均呈下降趋势,细菌优势门类减少,单个门类优势度上升。生物质炭处理下土壤中细菌丰度与多样性增加,调控了变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、芽单胞菌门的优势度,使其数量变化趋势趋向于新林土。上述分析表明,重茬人参生物量和品质的提高与生物质炭提升土壤中人参生长的关键肥力指标,促进微生物代谢,调控细菌群落结构变化趋势有关。综上,生物质炭对老参地土壤表现出良好的修复、改良作用,适量增施生物质炭有利于老参地土壤质量的调节与恢复。     

基于简化基因组测序技术的甘薯HRM分子标记开发及其应用

目前甘薯中针对SNP位点的分子标记开发及应用的报道较少。为开发甘薯特异SNP分子标记,本研究利用简化基因组测序技术对甘薯种质材料进行测序,筛选稳定的SNP位点,将其开发为基于HRM技术的分子标记,并在甘薯种质材料中进行验证。通过对23个甘薯种质材料简化基因组测序数据的分析,共发现835 756个SNP多态性位点,筛选其中的3 650个含有SNP多态性位点的高质量测序片段,成功设计了134对引物;初步验证发现,22对(16.42%)引物没有扩增产物,15对(11.19%)引物扩增产物2个以上,36对(26.87%)引物的扩增产物没有差异。61对(45.52%)引物在8个样本中的扩增特异性好,而且样本之间有差异。最后筛选34对扩增多态性丰富的引物对52份甘薯种质材料进行扫描,发现材料间多态性介于27.27%~90.91%之间,平均多态性达到59.35%。聚类分析表明,参试52份甘薯种质材料之间的差异较小,多数材料与骨干亲本南瑞苕、徐薯18之间关系较近,国外引进甘薯材料和地方品种差异较大。建议在今后甘薯育种中尽量选用地方品种和国外甘薯品种,从而更好地拓宽甘薯遗传背景。本研究初步建立了基于简化基因组技术和HRM技术开发甘薯SNP分子标记的新思路,为今后甘薯SNP分子标记开发提供了参考。同时本研究开发的甘薯分子标记,丰富了甘薯分子标记类型,为甘薯研究者开展快速的分子标记研究提供了支持。     

连续施用化肥及秸秆还田对潮土酶活性、细菌群落和分子生态网络的影响

  【目的】  采用高通量测序和分子生态网络分析技术,研究连续施用化肥及秸秆还田对细菌群落结构和种间互作关系的影响,为黄淮海潮土区秸秆资源化利用与土壤肥力提升提供理论依据。  【方法】  长期定位试验位于山东德州,始于2010年,土壤为典型潮土,为冬小麦–夏玉米轮作。2021年从不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPKS) 3个处理小区采集土壤样品,分析土壤养分、酶活性、细菌群落等指标。  【结果】  与CK处理相比,NPK和NPKS处理pH均降低了0.06个单位,土壤有机质分别提升了23.19%和34.82%,细菌多样性分别降低了0.90%和0.91%,均匀度均显著降低了1.11%。与CK相比,NPK处理土壤中β-葡糖苷酶(β-GC)和碱性磷酸酶(ALP)分别显著升高47.91%和50.35%,NPKS处理β-GC、ALP和脱氢酶(DHA)活性分别升高78.31%、46.53%和50.91%。CK处理的优势菌群为寡营养型细菌(酸杆菌门和浮霉菌门)和固氮菌(生丝微菌科和伯克氏菌科),NPK处理的优势菌群为可降解顽固有机质的变形菌门(草酸杆菌科、红丹杆菌科和黄单胞菌科)、放线菌门和拟杆菌门;NPKS处理的优势菌群为具有纤维素降解能力的厚壁菌门(芽胞杆菌科)。网络分析发现,不同施肥处理优势菌群分属于不同网络模块,与土壤养分含量和酶活性呈显著相关关系,其中NPKS处理中富集的芽胞杆菌通过强烈的共生关系形成特定物种集群,并且与β-GC、ALP和DHA呈显著正相关关系。  【结论】  秸秆还田配施化肥有利于黄淮海潮土区土壤肥力的提升,并可通过调节细菌种间互作关系,优化细菌群落组成,提高土壤酶活性。     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

缓释肥处理下麦田土壤细菌和真菌群落对气候变化的响应

采用控制系统来模拟未来大气CO₂浓度和气温升高的气候变化情景,借助基于半导体芯片技术的IonS5TMXL测序平台并结合相关生物信息学方法对气候变化背景下缓释肥处理的麦田土壤进行16S rRNA细菌V4区和18S rRNA真菌ITS区测序分析,探究了缓释肥处理下麦田土壤细菌和真菌对气候变化的响应。结果显示,所有样品测序后获得细菌和真菌平均有效序列数分别是80543和64303个,平均OTUs分别是3149和1161个。Alpha多样性分析显示,大气CO₂浓度升高小麦土壤细菌的Shannon和Chao1指数均降低,而土壤真菌在各气候环境下均无显著差异。主成分分析显示,各处理下土壤细菌群落结构差异不明显,真菌群落结构在气温升高时差异明显。缓释肥处理与普通肥相比,土壤细菌和真菌的Alpha多样性及群落结构在不同气候条件下均没有差异。菌群分类学表明,小麦土壤的优势细菌门为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门,主要的优势细菌属有9种;优势真菌门为子囊菌门、被孢菌门和担子菌门,主要的优势真菌属有7种。大气CO₂浓度升高条件下,施用普通尿素使变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度分别增加10.34%和46.27%。在对照温度对照CO₂浓度条件下,缓释肥处理比普通肥处理使子囊菌门和毛壳菌属相对丰度分别显著增加39.85%和295.33%;在升高温度对照CO₂浓度条件下,缓释肥处理比普通肥处理使子囊菌门和毛壳菌属分别增加33.16%和154.49%。CO₂对变形菌门、鞘氨醇单胞菌属和毛壳菌属的影响达显著水平。在各气候变化环境下,各土壤理化性质均有所改善;与普通氮肥相比,缓释氮肥处理在各气候环境下土壤有机质、碱解氮和全氮含量降低,土壤有效磷和总磷含量升高。冗余分析表明,土壤细菌群落结构主要受土壤全氮和盐分含量的影响,而真菌群落结构主要受土壤pH和有效磷含量的影响。研究结果表明,未来气候环境变化对土壤微生物群落的影响大于缓释肥处理。该结果加深了缓释肥对土壤微生物群落结构和多样性影响的认识,为未来气候环境变化下缓释肥推广使用提供理论依据。     

不同植被对煤矿复垦区域土壤真菌多样性和酶活性的影响

为了评价不同植被对煤矿废弃地复垦区土壤生态修复的效果,本研究开展了桃树、杉树、李树等植被对复垦区土壤酶活性和真菌种群多样性的影响分析。结果表明：（1）不同植被下,脲酶、酸性磷酸酶和转化酶的活性差异显著。脲酶在对照中最高,桃树最低;酸性磷酸酶活性对照最高,杉树（0~20、40~60 cm）和桃树（20~40 cm）土壤中最低,且一般情况下酶活性随土层加深而降低,具有表聚性,但不同植被和不同土层的转化酶活性的变化表现不同;该区域土壤的pH随土层加深增高,最高为5.67,均呈酸性,除对照外,均表现出一定程度的差异性。（2）不同植被下,所有土壤样品的真菌种群优势门均为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、毛霉菌门（Mucoromycota）,季也蒙酵母属（Meyerozyma）和芽枝霉属（Cladosporium）为所有土壤样品都具有的优势属,而孢霉属（Mortierella）仅在柳树土壤中不是优势属,青霉菌属（Penicillium）、绿核菌属（Ustilaginoidea）是李树土壤中的优势属;盘菌属（Tricharina）是杉树土壤中的优势属;刺毛四枝孢（Tetracladium）是对照土壤中的优势属。通过综合非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling, NMDS）表明,不同植被的土壤真菌群落组成差异较大,柳树0~20 cm、杉树20~40 cm、对照40~60 cm土壤中的真菌数量和多样性较丰富,其中桃树土壤中的真菌丰富度和多样性相对较低。本研究结果可以为其他煤矿复垦区域土壤生态修复研究提供借鉴。     

橡胶草种植前后土壤微生物细菌多样性研究(Ⅱ)——高级分析

[目的]研究橡胶草种植前后土壤微生物细菌的多样性。[方法]对大田种植橡胶草前后的土壤理化性质进行考察,并通过454测序技术对土壤微生物细菌多样的数据序列进行高级分析。[结果]橡胶草种植后土壤的全氮和全磷略高于种植前,有机质稍有下降。土壤细菌的OTU数在橡胶草种植前后相差不大。群落结构分析表明,橡胶草种植前后的细菌组成大致相同,但各物种所占比例有差异,大多数的细菌是不可培养的,其中与氮有关的菌属柱状区所占比例最大。PCA主成分分析表明橡胶草种植前后土壤微生物群落在细菌水平上相近,这个结果与群落分布柱状图相吻合。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、土壤含水率、土壤全氮和全磷与细菌呈正相关,土壤容重与细菌呈负相关。[结论]试验测序数据表明,橡胶草种植前后的土壤微生物细菌在OUT水平上多样性丰富,在属的水平上群落结构组成相近,种植橡胶草后土壤理化性质发生了改变。     

基于中麻黄萌发种子转录组的黄酮类化合物合成途径基因的挖掘

应用新一代高通量测序技术(Illumina Solexa),对中麻黄(Ephedra intermedin)同萌期的种子进行转录组测序,数据重头(denovo)组装后,共获得52 007条Unigene序列,总长为25 043 596 bp。COG功能注释、GO分类及KEGG代谢通路分析后,获得了64 751个GO功能注释,17 701个COG功能注释以及16 942个KEGG注释,并从KEGG通路中找到参与黄酮类化合物合成途径的关键基因片段283个,其中包含了查尔酮合酶基因、细胞色素相关基因和花青素还原酶等基因。中麻黄转录组测序工作的完成,极大地扩充了麻黄的基因资源,为麻黄属植物分子系统进化分析、抗性和药用功能基因的发掘与利用、遗传改良等研究奠定基础。     

黄艾美耳球虫河北株18SrDNA部分序列测定及系统发育分析

为了进一步确定黄艾美耳球虫河北株虫种,试验根据GenBank中发表的黄艾美耳球虫18SrDNA基因序列设计引物,建立PCR方法对黄艾美耳球虫河北株基因片段扩增、测序,并进行系统发育分析.结果表明:扩增出大小为1 465bp的清晰条带;黄艾美耳球虫河北株18S rDNA序列测定结果与GenBank中的黄艾美耳球虫EF69...     

大规模基因重测序确认亚洲栽培稻起源于中国

美国研究人员在通过大规模基因重测序分析稻米进化史的研究中确认,亚洲栽培稻起源于中国,最早可能8 000多年前就出现在中国长江流域。