水稻土氨氧化细菌多样性的RFLP分析

提取苗期水稻根际土和非根际土土样微生物总DNA,采用氨氧化细菌特异性引物(Eub338,Nso1225)扩增16SrDNA基因片段,分别建立水稻根际土(G)和非根际土(F)氨氧化细菌克隆文库。用限制性内切酶HhaⅠ/RsaⅠ进行PCR-RFLP分型,分别得到110和105个酶切类型。多样性指数和优势细菌聚类比对结果显示,土壤氨氧化细菌群落结构指数H′、Dg和Jgi为非根际土稍大于根际土,表明非根际土中氨氧化细菌种群比根际土略多。指数Hmax和dMax为根际土大于非根际土,表明根际土氨氧化细菌数量相对多于非根际土。根际土有比非根际土更明显的优势种群出现。序列分析表明,水稻根际土氨氧化细菌的优势种群主要属于亚硝化螺菌属,亚硝化单胞菌属,β-变形菌亚门,碱菌属。供试水稻根际土和非根际土氨氧化细菌多样性和群落结构发生了改变。     

旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米产量的影响

通过大田试验,考察了旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米生物性状及产量的影响。试验设计了垄沟覆膜、平作不覆膜、平作覆膜和裸地对照4个处理,并对其土壤水分、硝酸盐的时空分布和玉米产量进行研究。结果表明:在整个玉米生长季,垄沟覆膜栽培模式下土壤0~40 cm土层含水量显著高于平作不覆膜;NO_3~--N主要集中在0~40 cm土层,且垄沟覆膜-垄上NO_3~--N表聚现象比其它处理更明显,10 cm处垄上NO_3~--N含量是沟内的1.6倍、平作不覆膜的2倍;垄沟覆膜和平作覆膜比平作不覆膜处理单株干物质量分别增加了36.15%、16.11%;单株含氮量分别增加了13.97%、3.59%;垄沟覆膜产量高于其他处理。垄沟覆膜栽培能够在保持作物生长状况良好,获得较高产量的同时,增加作物对氮素的吸收利用,同时增加NO_3~--N的表层累积,将其保持在根区,从而降低了NO_3~--N淋洗的发生,降低环境风险,是旱区获得经济和环境双重效益的玉米栽培模式。     

淹水培养过程中水稻土地杆菌科微生物群落结构变化特征

采用淹水非种植水稻土微环境模式系统,对水稻土进行1h和1、5、10、20、30d淹水培养,利用PCR-DGGE技术检测、多元统计分析淹水培养过程中地杆菌科微生物的群落结构和多样性变化规律及其影响因子。结果表明,淹水培养过程中地杆菌科微生物群落结构发生了明显的演替性变化:由r-对策优势种群演替至k-对策优势种群,且群落结构由不稳定向稳定演变(培养1h和1d处理间相似性最低,群落结构变化最大,20d和30d处理间相似性最高,群落结构变化最小);该过程中,地杆菌科微生物物种丰富度指数和Shannon-Weiner指数在1h处理中均为最小,5d处理的最大;CCA相关性分析表明,淹水培养过程中Fe(Ⅱ)浓度与群落结构多样性指数呈正相关,证实该类微生物对于异化铁还原能力具有重要作用;测序结果表明,19个优势DGGE条带与来自水稻土中的未培养地杆菌科微生物亲缘关系相近。     

富集培养下不同渤海沉积物中铁还原菌的群落结构差异

以不同水质海区的渤海沉积物为材料,在葡萄糖为碳源富集条件下,经室内恒温短期厌氧培养后,采用细菌16SrDNA的PCR-RFLP技术分析沉积物中铁还原菌的多样性变化。结果显示,用限制性内切酶HhaⅠ进行PCR-RFLP分析铁还原菌共获得9个酶切分型(OTUs);采用α多样性测度对试验结果进行分析统计表明,不同处理的Shannon-Wiener指数(H′)和Simpson指数(Ds)大小均为14C>14P>6P>3C>6C>3P;Margalef指数(dMa)为14P>6P>14C>6C>3C>3P;物种均匀度指数(E)为14C>3C>14P>6P>6C>3P。各处理都出现相同的优势类型,且存在比例上的不同。通过对部分铁还原菌16SrDNA序列比对发现,获得的铁还原菌大多为厚壁菌门的芽孢杆菌和类芽孢杆菌。与对照相比,葡萄糖富集培养改变不同水质海区铁还原菌群落结构组成。     

长期施肥对旱地土壤中氨氧化微生物丰度和分布的影响

采用基于氨单加氧酶基因(amoA)的荧光定量PCR技术,以黄土高原旱地土为材料,研究长期施肥对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度的影响,并分析环境因素与氨氧化菌丰度的关系。以不施肥土壤为对照(CK),设置3个施肥处理,分别为单施磷肥(P),氮、磷共施(NP)和氮、磷、有机肥共施(NPM)3个处理。结果表明,不同处理氨氧化菌amoA基因拷贝数为1.326×106～1.886×106 g-1,各处理间氨氧化细菌丰度差异不显著;氨氧化古菌的arch-amoA基因拷贝数为1.329×106～4.510×106 g-1,表现为处理NPM>NP>CK>P,NPM处理为对照的3.314倍,二者呈现显著性差异。采用DCCA法对4个处理进行环境相似度分类,结果显示,P和NPM处理、CK和NP处理分别构成了2个相似类群;4个处理和12个环境因子的关联(CCA)分析表明,不同处理中的氨氧化微生物活跃度以及氨氧化过程强度表现为处理NMP>NP>CK>P;不同环境因子和不同施肥处理生境相似度分布存在不同的关系,其中反映氨氧化过程的硝态氮含量、氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度,以及代表微生物生长主要环境因素的pH值、含水量、全氮和有机碳含量与不同施肥处理导致的生境相似度的分布关系最为紧密。     

β-琼脂糖酶I DagA的原核表达和活性鉴定

采用PCR技术从假别单胞菌（Pseudoalteromonas atlantica）19262基因组DNA中获得β-琼脂糖酶I基因（dagA）及去除信号肽的编码序列dagA（↓△）,分别与载体pET21a连接后转入大肠杆菌（Escherichia coli）ER2566中,共表达分子伴侣Ds-bc及FkpA,筛选出以包涵体为主要表达形式的高效表达体系：ER2566-pET21a-dagA（↓△）-DsbC菌株。包涵体蛋白达到菌体总蛋白的60％左右。包涵体用8mol／L尿素溶解、镍离子亲和层析纯化和梯度稀释复性。SDS-PAGE检测表明,复性后的DagA蛋白相对分子质量约为30.8kD,且具有水解琼脂糖的生物活性。酶学特性分析表明,在pH4.8-6.8范围内,DagA蛋白活性保持60％以上,最适pH5.8;在温度37-60℃均有活性,最适温度为55℃。     

硫营养对小麦苗期根系导水率的影响

以小偃503号小麦为试材,通过室内水培、盆栽试验,比较了干旱及硫胁迫情况下小麦苗期根系导水率的变化。其中水培以PEG6000模拟干旱胁迫,1/2强度Hoagland全营养液和1/2强度Hoagland无硫营养液控制硫素水平;盆栽采用重量法控制水分。结果表明:无论在正常供水还是干旱胁迫时,供硫处理的根系导水率始终高于无硫处理,硫营养显示出对根系导水率的调节能力。旱后复水过程中,供硫处理的导水率较无硫处理有显著的增加,供硫处理显示出较强的恢复能力。水培和盆栽试验的结果均证实了硫营养对小麦根系导水率有明显的调节作用。     

水稻土细菌群落结构的RFLP分析

采用直接提取土壤微生物总DNA的方法,提取苗期水稻根际土和非根际土土样微生物总DNA.用细菌通用引物扩增16S rDNA基因片段,建立克隆文库.用限制性内切酶HhaⅠ进行PCR-RFLP分型,分别得到113个和110个酶切类型.采用多样性指数和优势细菌聚类比对方法对试验结果进行分析统计.结果表明,根际水稻土细菌的种属多样性指数、丰富度指数、均匀度指数比非根际土略高;在水稻根际土和非根际土中的优势细菌种群分别有3 种具有完全相同的酶切类型,其余间存在一定的差异.     

环境因素对小麦苗期SOD、MDA及可溶性蛋白的影响

采用盆栽试验 ,模拟干旱胁迫、铜污染 (三级农田 )及不同施肥状况 ,测定了小麦苗期的生物量及叶片中的 SOD活性、MDA和可溶性蛋白含量。结果表明 ,水分、铜污染和施肥三因素对小麦苗期的生物量都有显著影响 ,表现为水分 >施肥 >铜污染 ;水分对 MDA含量的影响大于铜污染和施肥 ,表现为干旱可显著增大叶片 MDA含量 ,并使 MDA/SOD值增大 ;对 SOD和可溶性蛋白 ,水分和铜污染的影响大于施肥的影响 ,表现为干旱胁迫下 ,SOD活性升高 ,可溶性蛋白含量降低 ,而铜污染处理使可溶性蛋白含量升高 ;3种环境因素之间存在交互作用     

淹水培养时间对水稻土中Fe（Ⅲ）异化还原能力的影响

为了模拟水稻土淹水过程,探讨不同淹水培养时间水稻土中铁还原微生物群落利用不同碳源的活性变化特征,以接种不同淹水时期的浙江水稻土浸提液作为微生物群落来源,以人工合成的Fe（OH）3为惟一的电子受体,不同碳源作为惟一电子供体,在30℃恒温条件下厌氧培养,定期测定Fe（Ⅱ）含量和pH值变化,采用Logistic模型进行动力学分析。研究结果表明,葡萄糖作为电子供体时,不同淹水时期的微生物群落总体上对Fe（OH）3还原反应有较快的响应;丙酮酸盐作为碳源时,铁还原反应启动的时间整体迟于葡萄糖,Fe（Ⅱ）累积量在反应30d才表现出显著累积并逐渐趋于稳定;淹水20d的微生物群落能最先利用乳酸盐还原Fe（Ⅲ）,反应15 d的Fe（Ⅱ）累积量达到601.60 mg.L^-1;淹水30 d的铁还原微生物群落对乙酸盐的利用能力增强,最大Fe（Ⅱ）累计量升高到538.47 mg.L^-1,Fe（Ⅲ）还原率达到75.81%。不同淹水时期利用各种碳源的体系pH表现为葡萄糖从中性下降至酸性,丙酮酸盐和乳酸盐中性偏酸,乙酸盐的pH略微偏碱,不同淹水时期出现的水稻土微生物群落结构不同是导致Fe（OH）3还原能力不同的主要原因。不同的碳源利用可以指示不同的铁还原微生物群落变化：淹水培养早期的铁还原微生物群落对葡萄糖和丙酮酸盐的利用较为迅速和显著,同一时期出现的微生物群落不能以乙酸盐作为电子供体;淹水培养后期的铁还原微生物群落以乳酸盐和乙酸盐为优势碳源来还原Fe（OH）3。