盐生植物种子异型性研究进展

种子异型性指植物在长期进化中,同一植株上产生多种在形态(颜色、质量)和结构(散布结构)及萌发、休眠特性等方面存在明显差异的种子.种子异型性现象在盐生植物中较为常见,多分为褐色和黑色种子,通常前者不休眠,萌发快,萌发率高,耐盐性强:后者休眠,萌发慢,萌发率低,耐盐性弱.盐生植物种子异型性是其对环境适应的重要特性,同时对种群的建立和繁衍有着重要的生态学意义.基于前人的研究对盐生植物异型性种子的形态结构及萌发、耐盐与休眠、产生机制及生态学意义等方面进行了综合论述,以期为相关研究提供参考.     

藜CaMAPKK2的表达分析及盐胁迫信号通路互作组分的筛选

【目的】通过对抗逆植物藜的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联途径中MAPKK的胁迫表达模式分析及信号转导途径互作组分的筛选,探索植物藜响应外界胁迫信号诱发逆境耐受的机制。【方法】以藜叶片总RNA为模板,利用定量PCR方法对NaCl、H2O2和ABA胁迫下藜MAPKK表达规律进行了分析。利用RT-PCR结合RACE技术获得了藜MAPKK的全长cDNA序列。利用酵母双杂交技术对MAPKK盐胁迫信号通路互作组分进行了分析。【结果】获得一个藜MAPKK的全长cDNA序列,命名为CaMAPKK2,其开放阅读框为1 089 bp,编码一个由362个氨基酸组成的丝裂原活化蛋白激酶。定量PCR显示CaMAPKK2受盐胁迫诱导明显上调表达,同时受外源H2O2和ABA调控。H2O2合成抑制剂DPI与ABA合成抑制剂Na2WO4显著抑制了300 mmol•L-1 NaCl处理下CaMAPKK2的表达。以全长CaMAPKK2为诱饵蛋白,利用酵母双杂交技术筛选到5个可能与CaMAPKK2相互作用的蛋白。测序结果显示,其中1个序列可通读,该cDNA序列长794 bp,与欧洲赤杨（Alnus glutinosa）和拟南芥的噻唑合成酶（thiazole biosynthetic enzyme）基因AgTHI1和AtTHI1核酸序列相似度达79%和78%,其它4个序列没有连续的读码框。【结论】CaMAPKK2受NaCl和H2O2诱导上调表达,暗示盐胁迫可能通过诱导H2O2和ABA的积累从而导致CaMAPKK2表达增加。要进一步筛选CaMAPKK2互作组分需获得更多阳性克隆并开展相关功能验证试验。     

PAHs污染对植物根表成膜细菌群落结构的影响

一些根表细菌生物膜具有促进植物生长,提高植物抗逆性以及降解根际有机污染物等生态功能。明确多环芳烃(PAHs)污染条件下根表成膜细菌的群落结构,有助于从植物根表分离筛选出具有PAHs降解功能的成膜细菌,规避植物PAHs污染风险。从长期受PAHs污染的场地采集了距污染源不同距离的土壤和植物(车前草(Plantago depressa Willd)和狗尾巴草(Setaria viridis(L.)Beauv))样品,全面分析了供试样品中PAHs的含量,并利用PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术探究了不同PAHs污染强度下根表成膜细菌的群落结构。结果表明,在土壤和植物样品中共检出7种PAHs,车前草和狗尾巴草体内PAHs的种类和浓度各不相同,但其总PAHs含量均远大于土壤中总PAHs的含量。PAHs污染条件下,车前草根表细菌的主要类群为变形杆菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),狗尾巴草根表的细菌类群主要为变形杆菌门(Proteobacteria),放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。车前草和狗尾巴草根表成膜细菌的群落结构具有一定的差异性,且其多样性随着PAHs污染强度的增加而逐渐降低,同时其种类及优势菌群也发生较大改变,但一些优势类群如变形杆菌门(Proteobacteria)在不同PAHs污染强度下皆存在且占有重要比例,推测这些类群中的细菌可以利用PAHs为碳源生长或是具备PAHs降解功能。     

基于知识图谱分析的沼液还田利用研究现状与发展趋势

畜禽养殖业的集约化和规模化发展,造成畜禽粪污产生量急剧增加。畜禽粪污处理不当可对周遭的土壤、水体、大气等造成污染,成为我国农业面源污染的主要来源之一。基于Web of Science核心合集数据库,采用文献计量学方法对此研究领域的相关文献进行分析整合。结果表明：(1)全球对粪肥污染研究的重视程度越来越高,沼液作为畜禽粪污厌氧消化的主要产物,其在还田领域的发文主要集中于土壤科学、环境科学、农学3个学科;(2)美国、中国、德国、澳大利亚、法国等国家在沼液还田利用研究领域发文量较多,相互合作密切;(1)沼液还田利用领域的发文期刊主要有Agriculture Ecosystems&Environment、Geoderma、Science of the Total Environment,其中2021年的SCI影响因子较高的主要期刊有Science of the Total Environment、Geoderma、Agriculture Ecosystems&Environment、Catena等。沼液还田利用的未来研究趋势主要集中于沼液所携带的活性物质与菌群对土壤肥力的促进机...     

新农科背景下微生物学课程教学改革实践

微生物学课程是农业资源与环境专业的重要必修课之一,该课程旨在让学生掌握微生物及其在农业环境中的角色与特性,并掌握相关的无菌培养、筛菌等专业技能。为了满足对农业资源与环境专业人才培养的要求,本文从教学内容更新、教学方法改进以及实验教学优化等方面,对微生物学课程进行教学改革与实践。实践结果表明,微生物学的课程教学改革将理论教学与实验教学有机结合,提升了学生对理论知识的实践应用能力,激发了学生的主观能动性,有效提升了课程的教学质量。     

基于文献计量分析的土壤微生物入侵研究现状及发展趋势

随着农业经济发展,人类及其他动植物等的活动为外源微生物在食物链、环境介质中传播创造了条件,造成外源微生物频繁流动并对土壤生态系统产生扰动,进而引发微生物入侵。为了解国内外微生物入侵相关研究进展,本文利用CiteSpace、VOSviewer及HistCite对Web of Science核心合集数据库中微生物入侵领域的主要研究热点及其变化趋势等进行计量分析。结果表明：微生物入侵相关研究文献数量逐年上升,受到的关注度越来越高;美国、中国、德国、印度、澳大利亚等国家在该领域发文量居前列,且具有较紧密的国际学术合作网络;高通量测序与宏基因组为核心的微生物测定分析技术的快速发展,使得微生物入侵成为研究热点,当前的研究文献集中于根际促生菌作用机制、根际微生物群与植物健康等方面。研究指出有益微生物入侵可有效防治植物病害、促进植物生长以及修复污染土壤等,但病原微生物入侵土壤可造成作物减产、质量下降,甚至可经食物链传播而威胁人类及其他动物的健康,因此微生物入侵的影响与入侵菌株性质紧密相关。未来研究趋势主要集中于入侵微生物与特异性土著微生物的相互作用关系、植物病原微生物的防控机制与技术应用等方面,以期为土壤健康与绿色农业生产提供理论依据。     

丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落多样性和稳定性及有益菌属相对丰度

  【目的】  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖进而引发青枯病。丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 可能通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试材进行盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1天和14天,采集番茄样品,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  【结果】  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR–AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  【结论】  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,进而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。     

不同沼液施用年限土壤养分含量和微生物群落结构差异

【目的】研究连续施用沼液替代全部化肥对耕层土壤物理、化学以及生物性质的影响,为沼液安全施用提供依据。【方法】沼液全量替代化肥田间试验在浙江湖州进行,以推荐化肥施用量为对照,并设置施用等氮量的沼液1年、2年和3年处理,共4个处理。每季水稻施用沼液2次,分别在6月和9月,每次施用量约300t/hm²。水稻收获后采集植株和土壤样品,分析水稻产量、氮磷钾含量和蛋白质含量,以及0—20 cm土层土壤理化性状,采用Miseq高通量测序技术分析了土壤微生物群落结构。【结果】施用沼液1年、2年和3年的稻米平均产量分别为9669、9765、9823 kg/hm²,均显著高于化肥对照(7800 kg/hm²),年度之间产量差异不显著。施用沼液显著增加了稻米中的蛋白质和氮、磷、钾含量,对直连淀粉含量无显著影响。施用沼液改善了土壤养分状况,与CK相比,沼液施用2年后降低了土壤pH,但施用3年后,对pH无明显影响;速效磷含量增加显著,但施用年限间无显著差异;有效钾逐年显著提高;沼液施用2年和3年后显著降低了铵态氮含量而硝态氮含量则显著增加;全氮和...     

异子蓬异型种子萌发基因差显的cDNA AFLP技术体系优化

以异子蓬种子为材料,建立并优化其萌发过程中基因表达差显的cDNA-AFLP技术体系。分别以总RNA和mRNA反转录的双链cDNA为模板,对25μL PCR扩增体系中的退火温度、引物量、DNA聚合酶种类及电泳条件进行优化。结果显示,以分离的mRNA为模板可以反转录得到品质较好的双链cDNA;PCR扩增选择较高退火温度(第1轮为56℃,第2轮为65～56℃)、引物量为1μL(10μmol/L)、使用高效PremixLA Taq Hot Start DNA聚合酶、在约800V电压下进行60g/L变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,可得到条带清晰、多态性好的cDNA-AFLP结果。     

林分改变驱动的优势菌根真菌类型变化影响土壤有机碳积累

马尾松林（Pinus massoniana Lamb.）是典型的外生菌根（Ectomycorrhiza, ECM）优势林，但是近年来受到松材线虫病的影响，生态服务功能下降，逐渐被丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）占优势的阔叶林所替代，但亚热带地区马尾松林转变为阔叶林过程中，优势菌根类型的改变对土壤有机碳积累的影响仍不清楚。以建德市马尾松林和阔叶林为研究对象，通过高效液相色谱和中性脂肪酸、磷脂脂肪酸等技术，测定优势菌根真菌生物量、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）含量以及土壤胞外酶活性和微生物群落特征。结果表明：AM真菌占优势的阔叶林（AMD）取代ECM真菌占优势的马尾松林（ECMD），土壤有机碳显著提高了36.81%，微生物碳利用效率（CUE）显著提高了53.85%，AM真菌生物量提高了25.57%，ECM真菌生物量下降45.04%，并且ECM真菌占优势的马尾松林受到更严重的氮限制。磷脂脂肪酸分析显示，相比于AM真菌占优势的阔叶林，ECM真菌占优势的马尾松林革兰氏阳性细菌（G+）以及革兰氏阳性与阴性细菌之比（G+/G-）分别显著下降了21.47%和6.46%。冗余分析（Redundancy analysis, RDA）结果表明，AM真菌占优势和ECM真菌占优势的森林之间土壤微生物群落结构存在显著差异（P<0.05），其中AM真菌生物量和土壤有机碳与微生物群落结构变异显著相关。GRSP含量下降以及不同类型菌根真菌招募微生物类群不同是导致ECM真菌占优势森林土壤有机碳下降的重要原因。因此，亚热带地区马尾松林被阔叶林替代后增加森林土壤有机碳含量，提高森林碳汇功能。