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.     

掺Fe （Ⅱ）羟基磷灰石对水溶液中Pb （Ⅱ）吸附性能研究

为了开发高效、经济、易得的重金属吸附剂,采用Fe（NO₃） ₂/Ca（NO₃） ₂/KH₂PO₄混合溶液在碱性条件下通过水合法制备掺Fe （Ⅱ）羟基磷灰石（Fe-HAp）,以未改性羟基磷灰石（HAp）为对照材料,通过化学表征和批量吸附实验,探究Fe-HAp对水溶液中Pb（Ⅱ）的吸附性能与吸附机制。结果表明： Fe-HAp表面均匀地分布着大量纳米级颗粒,具有大量表面官能团,其比表面积为55.66 m²·g^-1。Fe-HAp对Pb（Ⅱ）的最大吸附量（Q_m）高达224.44 mg·g^-1,是HAp的1.85倍,高于文献报道的代表性HAp类吸附剂。Fe-HAp对Pb（Ⅱ）吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,且对Pb（Ⅱ）的吸附是自发的吸热过程。Fe-HAp对水溶液中Pb （Ⅱ）的高效吸附性能主要是离子交换、静电引力、络合沉淀的共同作用。此外,Fe-HAp具有较好的可重复利用性,其实际应用潜力较大。     

强还原土壤灭菌处理对人参连作土壤细菌群落结构及土壤酶活的影响

强还原土壤灭菌（reductive soil disinfestation,RSD）和土壤熏蒸（soil fumigation,SF）是缓解人参连作障碍的常用方法。为研究2种方法对土壤细菌群落和土壤酶活性的影响,采用高通量测序技术和化学分析方法对强还原土壤灭菌加氯化苦熏蒸（RSD+SF）、强还原土壤灭菌加复合菌（RSD+F）、氯化苦熏蒸加复合菌（SF+F）3种方式改良的土壤细菌群落和土壤酶活性进行分析。结果表明,RSD+F组细菌群落多样性与丰富度均最高,SF+F组均最低,3组拥有相同细菌菌属431个。RSD+SF组中,丰富度最高的细菌为Gemmatimonas,其丰富度为9.17%;RSD+F组中丰富度最高的细菌为norank_f_noranko_Gaiellales,其丰富度为8.72%;RSD+F组中丰富度最高的细菌为Bacillus,其丰富度为9.16%;Bacillus为3种方式改良土壤前10种优势菌群中共有的优势菌群。土壤酶活性与土壤细菌群落结构存在显著性关系,随着生长时间的增加,不同方式改良后的连作人参土壤酶活性均具有显著性差异（P<0.05）。由此可知,3种土壤改良方式均能在不同程度地增加有益细菌属的丰富度并提高土壤酶活性,其中RSD+SF组和RSD+F组的有益细菌属数量及土壤酶活性均高于SF+F组。     

AMF根外菌丝对重金属铅的吸收与转运

【目的】探讨丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi,AMF）异形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis,Ri）和摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,Fm）根外菌丝对重金属铅的吸收及转运能力,为明确AMF根外菌丝的铅转运能力提供依据。【方法】以菌根植物蒺藜苜蓿（Medicago truncatula,寄主）和非菌根植物油菜（Brassica napus）为试验材料,采用三室培养系统（菌根室-施铅室-非菌根室）进行研究,其中菌根室种植蒺藜苜蓿并进行AMF处理,包括接种Ri、Fm和未接种对照（CK）3个处理;施铅室（中间隔室）设置0和800 mg/kg 2个铅处理;非菌根室种植油菜,试验共设CK、Ri、Fm、Pb、Ri×Pb、Fm×Pb 6个处理,研究铅胁迫下2种AMF根外菌丝对植物生长及铅离子富集的影响。【结果】（1）与CK处理比,Ri和Fm处理蒺藜苜蓿总生物量分别提高了43.55%和256.98%,铅胁迫对Ri和Fm处理蒺藜苜蓿的生物量无显著影响。（2）0 mg/kg 铅胁迫下,2种AMF均能够与蒺藜苜蓿形成良好共生关系,Fm和Ri处理菌根侵染率达到90%以上。Fm和Fm×Pb处理侵染根段丛枝丰度分别是Ri和Ri×Pb处理的8.75和2.51倍。（3）与Ri处理比,Ri×Pb处理菌根室培养基质中菌丝密度显著提高231.57%,施铅室培养基质中菌丝密度显著降低49.56%;与Fm处理比,Fm×Pb处理菌根室培养基质中菌丝密度提高314.09%,施铅室培养基质中菌丝密度降低21.09%。（4）Ri×Pb、Fm×Pb处理蒺藜苜蓿地上部铅含量分别是CK处理的3.60和8.45倍,根系铅含量分别是CK处理的7.45和217.87倍;Fm×Pb处理油菜根系铅含量是CK处理的62.15倍。【结论】AMF根外菌丝能够直接吸收并转运铅至寄主植物根部,并可能借由“外排”效应将铅运输至非菌根植物根系,且Fm促进植物生长及根外菌丝吸收转运铅的能力显著高于Ri。     

甘蓝、菜豆和玉米不同轮作组合对淡褐土细菌群落和作物产量的影响

为研究不同连作、轮作组合对土壤细菌群落和作物产量的影响,选择北方旱地常见种植作物甘蓝(C)、菜豆(B)和玉米(M),以3种作物轮作下甘蓝-玉米-甘蓝(CMC)、菜豆-玉米-甘蓝(BMC)、甘蓝-甘蓝-甘蓝(CCC)、甘蓝-玉米-菜豆(CMB)、菜豆-玉米-菜豆(BMB)、菜豆-菜豆-菜豆(BBB)、甘蓝-甘蓝-玉米(CCM)、甘蓝-菜豆-玉米(CBM)、菜豆-菜豆-玉米(BBM)、菜豆-甘蓝-玉米(BCM)共10种轮作组合为对象,利用IlluminaHiSeq高通量测序平台,基于16S rRNA基因序列扩增子测序,研究10种轮作模式下耕层土壤细菌群落结构和多样性的变化,分析其不同变化对作物产量的影响。结果表明:各处理间细菌OTU数目差异较小,丰富度间没有差异;前茬种植作物为甘蓝时,CCC处理特有OTU数为2,BMC处理特有OTU数为1;前茬种植作物为菜豆时,BBB处理无特有OTU,CMB处理轮作特有OTU数为1;前茬种植作物为玉米时,CCM、CBM、BCM处理均有1个特有OTU。BCM处理的土壤细菌丰富度指数(Ace指数和Chao1指数)显著低于CCC处理,但CCC、BCM处理与其余处理间无显著差异;与CCC处理相比,BCM处理的Ace指数降低了2.6%,Chao1指数降低了2.5%。CMC、BMC、CCC、BMB、CCM、BBM处理的土壤细菌多样性指数(Shannon指数)较CBM处理显著提高了3.3%~3.6%。与连作相比,CBM处理土壤细菌相对丰度和群落结构变化最大,BCM处理次之;与CCC处理相比,轮作能够降低土壤细菌丰富度和土壤细菌多样性。CMB和BMB处理细菌优势门(相对丰度>10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),其余处理细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门(Firmicutes);各处理相对丰度最大的门是变形菌门(25.0%~31.1%)。与连作相比,CBM处理显著降低酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门相对丰度,显著提高拟杆菌门相对丰度。属水平相对丰度聚类热图显示,CMC、BBB、CCM处理与BMC、BBM、BCM处理土壤细菌群落相似性较高,CCC、CMB、BMB处理与CMC、BMC、BBB、CCM、BBM、BCM处理群落相似性次之,CBM处理与其余9种处理细菌群落差异最大。前茬种植作物相同时,各处理产量均无显著差异,其中CMC、BMB、BBM处理产量最高。综合而言,菜豆-菜豆-玉米为最优轮作组合。     

基于转录组测序金丝草叶片响应铅胁迫的抗氧化酶相关基因

为了深入揭示植物抗氧化酶的相关基因及其响应重金属胁迫的作用机制,以重金属铅（Pb）超富集植物金丝草[Pogonatherum crinitum（Thunb.）Kunth.]为研究对象,设置Pb浓度0、300、500、1 000 mg·L^-1和2 000 mg·L^-1的水培模拟胁迫试验,测定不同Pb浓度下金丝草叶片的抗氧化酶活性,并对Pb胁迫处理的金丝草叶片进行RNA-Seq测序,将转录组测序得到的Unigenes通过GO与KEGG富集注释,筛选出叶片抗氧化酶相关的DEGs,并利用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）进行验证。结果表明：随Pb胁迫浓度的增加,金丝草叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈增加趋势,丙二醛（MDA）含量则呈先增加后降低的趋势;转录组测序得到总碱基数为56.34 Gb,各样品碱基质量达到Q20、Q30水平的均大于90%,测序结果可靠;筛选出的DEGs通过GO与KEGG数据库进行对比注释发现,金丝草叶片DEGs在“过氧化物酶体”“氧化还原酶活性”“氧化还原酶活性,作用于CH-OH供体组”“活性氧代谢过程”和“过氧化氢代谢过程”等与抗氧化相关的GO功能条目上显著富集,在“谷胱甘肽代谢”“抗坏血酸和醛糖代谢”“植物激素信号转导”“黄酮类生物合成”和“MAPK信号通路-植物”等与抗氧化相关的KEGG通路上显著富集; Pb胁迫下金丝草叶片抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT上调表达,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致,Pb胁迫下这些基因的相对表达量与抗氧化酶活性的变化趋势一致。研究表明,金丝草可通过提高抗氧化酶活性来适应Pb胁迫,抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT参与了金丝草应对Pb胁迫的调控过程。     

秸秆类型对强还原土壤细菌群落及多样性的影响

为对比不同类型秸秆对强还原处理土壤（RSD）理化指标和微生物变化特征的影响,本研究设置了晾干的玉米秸秆（CS）,晾干的芒草秸秆（MS）,晾干的玉米和芒草秸秆混合（CMD）,新鲜的玉米和芒草秸秆混合（CMW）4个处理,并以化学熏蒸和仅淹水处理作为对照,以评估不同强还原物料处理土壤培养过程中理化性质和细菌群落的动态变化。结果表明：在培养期间不同RSD处理增加了土壤有机质和活性有机碳含量,土壤pH呈先升高后降低的趋势,且土壤硝态氮的累积降幅达到83%~98%。与单一秸秆相比,混合晾干秸秆RSD处理显著提高了细菌群落多样性,其中Shannon指数的增幅为49%,而混合新鲜秸秆处理对细菌群落多样性的影响呈先升高后降低的变化趋势。在培养期间,变形菌门（Proteobacteria）是总细菌群落的优势菌门,其相对丰度在CMW组先降低后升高,而在CMD组降低了51%。在细菌属水平上,CMD组伯克氏菌目中未分类的属（UC-Burkholderiales）、丛毛单胞菌科中未分类的属（UC-Comamonadaceae）、厌氧黏细菌属（Anaeromyxobacter）和假单胞菌属（Pseudobacteroides）相对丰度于培养结束时期显著高于其他处理。Mantel检验表明具有特征性的细菌类群（如Anaeromyxobacter和Pseudobacteroides）与土壤pH、有效磷含量呈正相关,且Anaeromyxobacter与硝态氮含量呈显著正相关关系。研究表明,不同强还原物料组成及晾干程度均对土培过程中细菌群落组成及其多样性产生显著影响。     

大型海藻对海水水族箱生态微宇宙结构及稳定性的影响

稳定高效的多营养层级景观生态系统构建是近年来水族行业的发展热门,为探究海水水族箱在引入大型海藻后微宇宙生态系统结构和稳定性的变化,分别对不同处理组进行水质指标、浮游生物及细菌群落结构分析。结果表明：（1）有藻组水体溶解氧（DO）含量和pH上升趋势高于无藻组,并可维持亚硝态氮（NO2--N）含量在较低水平,实验结束时磷酸盐（PO43--P）及铵态氮（NH4+-N）含量显著低于无藻组（P < 0.05）。（2）有藻组细菌多样性及均匀度指数显著低于无藻组（P < 0.05）;浮游生物群落均匀度指数存在显著组间差异（P < 0.05）。（3）细菌群落结构分析结果显示,无藻及有藻组第一、二优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）,无生物对照组分别为变形菌门和厚壁菌门（Firmicutes）;各处理组浮游生物群落的第一优势门均为硅藻门（Bacillariophyta）,至少占样品中浮游生物群落丰度的40%以上,第一优势属均为直链藻属（Melosira）。（4）CCA结果显示,无藻组微生物优势种丰度与营养盐含量呈正相关关系,与溶解氧（DO）及pH负相关,有藻组则相反。通过以上结果可推测,不同营养层级的微宇宙系统浮游生物及细菌群落组成不同,培养针叶蕨藻（Caulerpa sertularioides）能有效改善生态水族箱水质环境并影响水体微宇宙结构,有利于构建稳定高效并美观的海水景观生态系统。     

重金属铜铅对2种凤尾鸡冠花品种种子萌发的影响

以‘和服’、‘红塔山’2个品种凤尾鸡冠花(Celosia plumose‘Kimono’;Celosia plumose‘Hongta’)种子为研究对象,经2种重金属(Cu2+、Pb2+)不同质量浓度梯度(50、200、350、500 mg/L)的处理,测定各处理种子发芽率、发芽势、发芽指数、胚根长度,计算种子耐金属胁迫的适宜重金属质量浓度、半致死重金属质量浓度、极限重金属质量浓度;分析2种重金属胁迫对2种凤尾鸡冠花种子萌发的影响、凤尾鸡冠花适应重金属质量浓度范围。结果表明:(1)随着处理液Cu2+质量浓度的升高,凤尾鸡冠花的发芽率、发芽势、发芽指数逐渐呈降低趋势。处理液质量浓度为50 mg/L时,Pb2+的胁迫对凤尾鸡冠花种子的各项萌发指标有所升高,表现为低促高抑;Cu2+胁迫对凤尾鸡冠花种子的毒害作用较Pb2+更强。(2)在处理液质量浓度为500 mg/L时,经Cu2+、Pb2+胁迫的凤尾鸡冠花种子仍分别有60%、70%以上的发芽率,说明凤尾鸡冠花种子对2种重金属具有一定耐受性,‘红塔山’种子的耐受性略高于‘和服’种子的耐受性。(3)重金属Cu2+对种子胚根的抑制作用十分显著。处理液质量浓度为50 mg/L时,Cu2+胁迫使凤尾鸡冠花根尖受害显著。低质量浓度Pb2+胁迫时凤尾鸡冠花胚根子叶发育正常;处理液质量浓度为200 mg/L至更高,Pb2+胁迫时胚根的生长显著受到抑制,出现胚根停止生长、变黑、腐烂的现象。Cu2+对2种凤尾鸡冠花种子萌发的抑制较强,Pb2+在低质量浓度时表现出促进发芽的作用。     

谷氨酸棒菌DC1对重金属污染土壤的低温修复及其稳定性

耐冷菌在低温下能通过诱导作用形成重金属的碳酸盐沉淀,在寒区重金属污染土壤修复方面具有重要的应用潜力,但目前缺乏对多种重金属污染土壤的修复及其稳定性的研究.试验研究了1株耐冷碳酸盐矿化菌(谷氨酸棒菌DC1)在低温条件下对土壤中4种重金属的固定作用及其稳定性.结果 表明:菌株DC1的发酵液可通过诱导作用将土壤中的可交换态Cd、Pb、Cu、Ni转化成碳酸盐结合态,转化比例分别为79.8％、72.6％、39.9％、33.6％,并提高土壤的pH,从而使土壤中有效态Cd、Pb、Cu、Ni的含量分别降低了90.5％、83.4％、35.1％、36.6％.土壤酸化可降低菌株DC1对土壤中Cu和Ni的固定效果,但对Pb和Cd无明显影响.模拟旱田、水田和施肥培养条件下,菌株DC1诱导的Pb和Cd碳酸盐沉淀在土壤中的重金属释放能力较低,培养30 d后土壤有效态Pb和Cd含量均无明显增加.说明菌株DC1可用于重金属污染土壤的碳酸盐沉淀修复,在Pb和Cd污染土壤修复方面有明显的应用优势,但对于Cu和Ni污染土壤的修复需要注意土壤酸化对修复效果的影响.