非培养方法解析烟草根部内生细菌的群落结构

为了解烟草根部内生细菌多样性,采用改进的CTAB法提取烟草根部总DNA,利用细菌16 S rDNA基因通用引物对烟草根总DNA进行16 S rDNA扩增,构建烟草根部内生细菌16 S rDNA克隆文库;挑取具有不同酶切谱型的克隆进行测序、比对并构建16 S rDNA基因系统发育树。构建的烟草根部内生细菌16 S rDNA克隆文库中,155个克隆分属于36个不同的分类单元,Blast结果表明,大部分克隆与已知细菌的16 S rDNA序列相似性较高,分别属于变形菌门(Proteobacteria)的Alpha、Gamma、Beta亚群,放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Fir-micutes)中的肠杆菌属(Enterobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、寡养食单胞菌属(Stenotrophomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、嗜甲基菌属(Methylobacillus)、食酸菌属(Acidovorax)、芽孢杆菌属(Bacillus)等16个属,其中13.5%的克隆序列与非可培养细菌(Uncultured bacteria)的相似性在93%～99%之间,假单胞菌属细菌是烟草根部内生细菌的优势种群。这些研究结果说明烟草根部存在较为丰富的内生细菌系统发育多样性,并且潜藏着未知的内生细菌资源。     

氮素形态和光照强度对水稻表土及根际 N2O 排放的影响

【目的】 稻田生态系统是 N₂O 的重要排放源,本研究旨在探讨氮素形态和光照对水稻根际、叶际 N₂O 排放作用及其机制。 【方法】 试验采用水培方法,在小型光控培养箱内进行,供试作物为水稻。将水稻地上部和地下部严格分隔在试验装置内室和外室,用气相色谱法测定水稻根、叶界面排放的 N₂O 量。首先进行了弱光 (8:00～18:00, 4000 Lux;18:00～22:00, 0 Lux) 和供氮量一致条件下 (N 90 mg/L),NO₃–-N、NH₄NO₃ 和 NH₄+-N 3 种氮素形态对水稻根、叶界面 N₂O 排放的影响的试验。在此基础上,进行了不同光照条件下 [弱光 (8:00～18:00, 4000 Lux; 18:00～22:00, 0 Lux)、强光 (8:00～18:00, 8000 Lux; 18:00～22:00, 0 Lux) 和自然光]不同氮素形态对水稻根、叶界面 N₂O 排放的影响的试验。 【结果】 1) 相同供氮水平、弱光条件下,NO₃–-N、NH₄NO₃、NH₄+-N 处理的水稻分蘖期叶际及根际 N₂O 排放速率分别为 6.37、5.03、0.46 μg/(pot·h) 和 16.30、15.71、1.31 μg/(pot·h),开花结实期及成熟衰老期亦获得相似的结果。NO₃–-N、NH₄NO₃ 处理水稻根际、叶际 N₂O 排放量显著高于 NH₄+-N ( P < 0.05)。 2) 弱光照条件下,NO₃–-N、NH₄NO₃ 和 NH₄+-N 处理的水稻开花结实期叶际 N₂O 平均排放速率分别为 10.47、3.70、0.26 μg/(pot·h),强光照条件下分别为 20.83、10.82、2.08 μg/(pot·h),两种光照条件下 3 种氮源处理之间 N₂O 平均排放速率差异显著,自然光照条件下 NO₃–-N 与 NH₄NO₃ 处理间水稻叶际 N₂O 排放差异不显著。 3) 在弱光条件下,NO₃–-N、NH₄NO₃ 和 NH₄+-N 处理的水稻根际 N₂O 排放速率分别为 27.76、5.19、0.30 μg/(pot·h),强光条件下分别为 32.83、16.41、1.27 μg/(pot·h),自然光条件下分别为 16.49、20.21、1.74 μg/(pot·h)。NH₄NO₃ 处理水稻根际 N₂O 排放随光照增强而增加,自然光条件下 NO₃–-N 与 NH₄NO₃ 处理间水稻根际 N₂O 排放差异不显著,但弱光条件下差异显著; 4) 叶际 N₂O 排放速率 ( Y) 与根际 N₂O 排放速率 ( X) 间呈极显著正相关, Y = 1.963 + 0.444 X ( R2 = 0.661, P < 0.01)。 【结论】 不论光照条件强弱,供应 NO₃–-N 均显著提高水稻根、叶界面的 N₂O-N 排放,NH₄NO₃ 次之。光照越强,排放就越明显。叶际 N₂O 排放可以反映出根际的排放,因此,水稻施肥应尽量选用铵态氮肥,避免使用硝态氮以及含有硝态氮的肥料。      

光照对开花结实期水稻根叶氮氧化物排放的影响

为探明光照对水稻根、叶界面氮氧化物排放的调控机制,用密闭箱法,探讨了光照对开花结实期水稻叶际及根际氮氧化物排放的影响。结果表明,相同氮源(NH4NO3-N,N质量浓度90 mg/L),日间光照为6 000、8 000 lx条件下,同期水稻叶际N2O和NO排放速率分别为27.08、29.15μg/(盆·h)和2.25、0.94μg/(盆·h),分别占N2O和NO总排放的57.38%、54.19%和76.79%、51.93%;光强(1 600 lx)一致条件下,同期用发光二极管控制的黄、绿、白、红、蓝光处理水稻叶际N2O排放速率分别为2.16、13.40、1.07、3.82和7.08μg/(盆·h),红、蓝光在抑制水稻叶际N2O及根际NO排放的同时,有效提高了水稻根际N2O排放速率;相同条件下,红、白光能促进叶际NO排放,蓝光明显抑制了水稻根、叶界面NO排放,但水稻根、叶界面均无明显的NO2净排放作用(P0.05);0~8 000 lx范围内,水稻根、叶界面N2O及根际NO排放随光强增加而增加,但高光强(8 000 lx)处理有降低叶际NO排放作用(P0.05)。从试验结果看,水稻根、叶界面排放的90%以上的氮氧化物是N2O,且叶际N2O排放受根际N2O控制。研究表明适度增加红、蓝光比例并依据供氮水平同步调节光强,可有效抑制水稻根、叶界面氮氧化物排放。研究结果为水稻开花结实期根、叶界面气态氮氧化物减排的光控技术提供了重要依据和参考。     

滇池沉积物中反硝化细菌及产甲烷菌的分子鉴别研究

【目的】为了解滇池沉积物中反硝化细菌及产甲烷菌的种类组成。【方法】采用引物NirS1F/NirS6R和Me1/Me2分别对沉积物总DNA进行PCR扩增,得到1000 bp的反硝化细菌和760 bp的产甲烷菌特异性片段。【结果】证实了滇池沉积物中存在反硝化细菌和产甲烷菌,且推测产甲烷菌的丰度高于反硝化细菌。2个克隆文库分别获得阳性克隆子55和99个,利用Mothur软件将序列分别划分为10和5个OUT,说明尽管反硝化细菌的丰度低于产甲烷菌,但物种多样性高于产甲烷菌。运用BLASTN程序在GenBank数据库中进行序列比对,发现55个反硝化细菌阳性克隆子可分为10个种类,OTU10类序列与细菌Dechloromonas aromatica的相似性达86%,是反硝化细菌中的优势类群;99个产甲烷菌阳性克隆子可分为5个种类,OTU5类序列与甲酸甲烷规则菌(Methanoregula formicicum)相似性达86%,该类群是反硝化细菌中的优势类群。【结论】滇池沉积物中的反硝化细菌与产甲烷菌多为潜在的未被培养的新种。     

万寿菊-烟草套作体系中不同生长期烟草根际土壤微生物多样性研究

【目的】为揭示万寿菊与烟草套作体系中不同生长期烟草根际微生物多样性。【方法】采用Illumina Mi Seq高通量测序技术测定烟草团棵期、旺长期、现蕾期和成熟期根际土样的16S-V4区及ITS1区序列。利用Flash软件拼接、Qiime软件过滤原始序列,整理各样品有效序列和分类操作单元,对物种多样性进行分析。【结果】本研究得到260 578条细菌序列,划分为14 360个OTUs;得到189 716条真菌序列,划分为3288个OTUs。现蕾期细菌香农指数最大,且套作处理香农指数高于单作,说明现蕾期细菌种类最丰富,套作可提高细菌多样性;对于真菌而言,套作处理香农指数呈现先升高后降低最终又升高的趋势,与单作变化趋势相同,并且在成熟期达到最大值,说明套作可增加成熟期的真菌种类多样性。【结论】套作降低了旺长期食碱菌属(Alcanivorax)和海杆菌属(Marinobacter)的丰度,且增加了团棵期锥盖伞属(Conocybe)的丰度,降低了成熟期Microidium属的丰度,改变了不同生长期的真菌群落组成结构。     

抑菌剂在蓝莓开放组培中的应用试验研究

为简化蓝莓组培方法，降低生产成本，提高接种效率。以蓝莓品种“康维尔”组培苗带叶茎段为继代培养材料，将开放式组培专用的3种植物源杀菌剂：组菌清、植培灵、菌杀光应用于蓝莓开放式组培体系中，比较其各自不同浓度的抑菌效果及对蓝莓试管苗有效增殖系数、鲜重、苗高的影响。试验发现，按推荐浓度使用3种抑菌剂，可以有效控制污染率，实现蓝莓开放式组培，组培苗有效增殖系数、鲜重、苗高的大小依次为对照 ＞ 组菌清（2 mL/L）＞ 菌杀光（2 mL/L）＞ 植培灵（3 mL/L），其次还发现组培苗的有效增殖系数、鲜重、苗高随着抑菌剂使用浓度的增加而下降，说明3种抑菌剂对植物组织的生长都有不同程度的影响，综合抑菌效果、对植物组织生长的影响及成本因素考虑，认为1 mL/L是组菌清在蓝莓开放式组培中的最佳使用浓度。抑菌剂在植物开放式组培中具有广阔的应用前景。     

光照和施氮量对水稻根、叶际N2O排放的影响

旨在探讨光照和施氮量对水稻根、叶际N_2O排放的作用机制。采用水培方法,在小型光控培养箱内进行,将水稻(品种为培杂泰丰)地上部和地下部严格分隔在试验装置内室和外室条件下,用气相色谱法测定水稻根、叶际排放的N_2O量。首先进行了室内弱光(8:00-18:00, 4 000 lx)、NH_4NO_3为氮源条件下,不同生育期(如分蘖期、开花结实期、成熟衰老期)的水稻在不同施氮量(低氮,30 mg/L;中氮,60 mg/L;高氮,90 mg/L))情况下的试验。在此基础上,进行了弱光(4 000 lx)、强光(8 000 lx)和自然光的不同光照条件下的脱氮(0 mg/L)、低氮(30 mg/L)、高氮(90 mg/L)试验。弱光试验条件下,低氮(30 mg/L)、中氮(60 mg/L)、高氮(90 mg/L)处理的水稻分蘖期叶际及根际N_2O排放通量分别为34.9,42.4,98.3μg/(m~2·h)和29.6,79.6,246.1μg/(m~2·h),随着施氮量增加,水稻根、叶际N_2O排放显著增强(P0.05),且开花结实期及成熟衰老期试验亦获得相似的结果。在弱光(4 000 lx)、强光(8 000 lx)和自然光的不同条件下,脱氮(0 mg/L)、低氮(30 mg/L)、高氮(90 mg/L)处理的水稻开花结实期叶际平均N_2O排放通量分别为2.9,29.1,116.3μg/(m~2·h),23.6,40.1,120. 1μg/(m~2·h)和10.9,26.2,131.3μg/(m~2·h),强光、自然光照下脱氮与低氮处理间水稻叶际N_2O排放差异不显著(P0.05)。弱、强光及自然光条件下,脱氮、低氮、高氮处理的水稻根际N_2O排放通量分别为3.3,77.1,308.4μg/(m~2·h),14.1,45.6,182.4μg/(m~2·h)和19.3,44.9,224.6μg/(m~2·h),强光、自然光照下脱氮与低氮处理间水稻根际N_2O排放差异亦不显著(P0.05)。弱光条件下,供氮范围内随着施氮量的增加,水稻根、叶界面N_2O排放通量随之增强;但对比弱光试验,相同供氮(1N、3N)水平条件下强光、自然光有抑制水稻根际N_2O排放作用,且强光、低氮(1N)的协同作用限制水稻根、叶际N_2O排放的效果显著。     

弱光胁迫下接种Glomus mosseae对玉米生长生理指标的影响

采用盆栽实验,以"云瑞47"为研究材料,Glomus mosseae(Gm)为接种菌剂,研究弱光和丛枝菌根真菌(AMF)对玉米生长生理的影响。结果表明,弱光作用下,玉米根系的AMF侵染率明显降低,叶片数、茎粗和总叶面积减少,植株地上部干重、地下部干重和总干重下降,株高增加,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量上升,叶绿素a/b值降低,净光合速率减弱。弱光胁迫下接种Gm,能够增加玉米的叶片数、茎粗、株高和总叶面积,促进地上部干重、地下部干重和总干重的积累,提高叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量,增强净光合速率。接种Gm真菌,能够缓解弱光对玉米生长产生的不良影响,促进植株生长。     

接种AMF对不同葡萄品种菌丝酶活性及无机营养吸收的影响

本研究选用6个不同生长势的葡萄品种扦插苗为材料,通过盆栽接种试验,探讨摩西球囊霉(Glomus mosseae,Gm)对参试材料丛枝菌根真菌(AMF)侵染率及菌丝酶活性的影响,并分析AMF对试材无机营养吸收能力的影响。结果表明,接种Gm能够显著提高参试材料的AMF侵染率,且强生长势品种的侵染率显著高于弱生长势品种;接种后能够不同程度地提高试材的菌丝酶(ALP和SDH)活性,6个品种的菌丝酶活性大小依次为玫瑰蜜早黑蜜水晶维拉莎京秀红地球;丛枝菌根的形成对各试材无机营养的吸收均有影响;其中,对促进大量元素吸收的效果优于微量元素,使试材根、茎、叶中的大量元素含量均显著高于CK,但却出现部分试材的微量元素含量低于CK的情况,其中以茎最为典型;接种对不同品种无机营养吸收的贡献率表现各异,相对而言弱生长势品种的贡献率大于强生长势品种。     

温度与水分胁迫下玉米的交叉适应机制研究

为了揭示高、低温及干旱交替对玉米植株生长及渗透调节物质的影响机制,以会单2号幼苗为试材,分别经高温(36℃、40℃)、低温(4℃、8℃)、室温(25℃,CK)预处理72 h,然后进行无土栽培,待苗长至50 cm左右时在营养液中加入15%聚乙二醇(PEG-6000)进行模拟干旱处理。结果表明,高、低温预处理对玉米苗的生长影响较大,其中高温预处理抑制玉米苗在干旱胁迫前的生长,降低生物量积累,但干旱胁迫后高温(36℃、40℃)预处理的玉米苗保持较快的生长速率,株高较干旱胁迫前分别增长了46.7、44.0 cm,生物量分别增长了41.0、37.4 g;而低温预处理却显著促进了玉米苗在干旱胁迫前的生长和生物量积累,但在干旱胁迫过程中表现不明显。高、低温预处理可显著减小玉米根、茎、叶相对含水率和总相对含水量的降幅,显著增加游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、总氮、钾的含量。干旱胁迫结束时,40℃预处理的玉米植株游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、总氮、钾含量分别达到1 286.31μg/g、75.76 mg/g、11.43 mg/g、32.80 mg/g、12.19 mg/g,显著高于低温处理和CK。因此,低温预处理可促进玉米苗的生长,而高温预处理则抑制其生长,这种作用在干旱胁迫下则逆转。高、低温预处理可诱导玉米植株对干旱胁迫的交叉适应性,这种适应性与渗透调节能力的增强密切相关。