有关细菌根部定殖测量的几个重要问题

在有益细菌与宿主植物的相互作用过程中，引入细菌能否在根部定殖至关重要。因此，测量细菌在根部分殖的水平已成为根圈微生物学研究的常规内容。但在测量细菌根部定殖时，必须首先给予根部定殖一个明确的概念和定义，真正意义上的根部定殖者是指那些在竞争性环境中（如自然田间土壤中）能在根部定殖的细菌。所以选择的模式检验系统应是非灭菌的。引入细菌的回收方法决定于实验目的，测量根外定殖、根内定殖或是全部，要求采用不同的     

土壤因子对链霉菌S506定殖和促生功能的影响

链霉菌S506是从植物根际分离获得的具有促生、防病和降解根系毒素功能的根际微生物,为了解土壤环境条件对其在根际定殖和功能表达的影响,以链霉菌S506为试材,研究了土壤质地、环境温度和土壤湿度对S506在番茄根际土壤定殖及番茄植株生长的影响.结果表明,适宜链霉菌S506在番茄根际定殖和促生作用发挥的土壤质地为壤土,其次为砂土和黏土;试验所设温度梯度中,利于S506在根际定殖的环境温度为30℃,其次为22.5℃和15℃,而利于目的菌株促生功能表达的环境温度则依次为22.5℃、30℃和15℃;适宜于目的菌株在根际定殖和促生功能发挥的土壤相对湿度为20%、25%,其次为15%和30%.     

发光酶基因标记的华癸根瘤菌JS5A16L在紫云英根圈的定殖动态

在土壤一盒栽、盆栽微宇宙系统（Ｍｉｃｒｏｃｏｓｍ）中和田间条件下，研究了发光酶基因（ｌｕｘＡＢ）标记的华癸根瘤菌ＪＳ５Ａ１６Ｌ在紫云英根圈的定殖动态、分布范围及结瘤情况。在盒栽系统中，ＪＳ５Ａ１６Ｌ的定殖密度在紫云英出苗２天后达到最高水平（７．８８ ｌｐｇ ｃｆｕ／克根）（ｃｆｕ为ｃｏｌｏｎｙ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｕｎｉｔ的缩写），然后开始下降，并保持在一个相对稳定的水平；５８天后又有所回升，且能散布至种子下方２２ｃｍ处的根段部位。盆栽条件下的定殖动态与盒栽系统中的相似，紫云英播种３天后，ＪＳ５Ａ１６Ｌ可达最高定殖水平（６．９２ ｌｏｇ ｃｆｕ／株根系），随后开始缓慢下降，直至３２天时仍维持在一个相对稳定水平。ＪＳ５Ａ１６Ｌ在田间条件的定殖动态则不同，播种后３０天时定殖密度达到最大值（７ ．０３ ｌｏｇ ｃｆｕ／克根），９０天后降到最低值（５． ２４ ｌｏｇ ｃｆｕ／克根），然后又开始上升，１６０天时为７．８７ ｌｏｇ ｃｆｕ／克根，甚至在地上部植株收割后２０天仍可维持在７．８９ ｌｏｇ ｃｆｕ／克根。接种该菌株可显著提高紫云英的生物学产量。     

短小芽孢杆菌BX-4抗生素标记及定殖效果研究

为研究短小芽孢杆菌BX-4在作物根际的定殖及防病效果,通过浓度梯度法用氨苄青霉素对其进行了抗性标记,并通过番茄盆栽试验研究了其在根际土壤中的定殖规律。结果表明,筛选出的突变体菌株BX-4＇能够耐受浓度为200 μg·mL^-1的氨苄青霉素,并且具有耐药和遗传双重稳定性;应用试验显示该突变体菌株能成功在番茄根际定殖,接种20 d后根际土壤中存活数量达到最高值1.34×10^8 cfu·g^-1干土,以后逐渐下降,到50 d时趋于稳定;筛选的突变体菌株对番茄青枯病具有明显的防治效果,防效达37.9%-50.9%。短小芽孢杆菌BX-4在作物根部的定殖规律为揭示其生防机理及应用该菌提供了科学根据。     

巨大芽胞杆菌WY4的GFP标记及其在小白菜上的定殖

解磷菌(phosphate solubilizing bacteria,PSB)可以通过提高土壤有效磷含量而增加作物产量,目前已有许多解磷菌被分离并应用于农业生产中,但关于解磷菌在植物根际中的定殖情况仍缺乏系统性的研究.WY4为本实验室前期从小白菜(Brassica chinensis)根际分离得到的一株高效解磷菌,本研究利用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记技术研究了WY4在小白菜根际及土壤中的定殖规律.与原菌株相比,GFP标记对菌株WY4-GFP生长及解磷活性具有较小影响,同时在促进小白菜生长上WY4-GFP与WY4无显著性差异;WY4-GFP具有持久的定殖能力(接种21d的自然土及30 d的小白菜根际土中,WY4-GFP的定殖数量分别为105和104 CFU/g左右),同时随时间的增加WY4-GFP在土壤中定殖数量逐渐减少;WY4-GFP在小白菜根冠及分生区大量定殖,在伸长区及侧根根毛处数量较少,同时表皮细胞间隙上也有较多的标记菌株.研究结果表明,WY4-GFP在小白菜根际及土壤中具有良好的定殖能力,这为后期深入研究解磷菌与植物间的关系提供了重要参考.     

田菁茎瘤固氮根瘤菌在小麦体内的定殖及营养元素相关miRNA的表达

【目的】随着化肥过度使用引起的环境问题的出现,无公害农业的推广,以及新型肥料研究领域不断拓宽,微生物肥料,尤其是植物根际促生菌的研究成为近年来的热点。然而微生物肥料的增产机理还基本停留在作物农学性状的表观调查上,没有从分子水平进行研究。因此,本文用田菁茎瘤固氮根瘤菌（Azorhizobium caulinodans ORS571）侵染小麦,探索GFP-A.caulinodans在小麦幼苗组织中的分布与定殖规律以及营养元素相关miRNAs在小麦与A.caulinodans互作中的作用机制。【方法】使用A.caulinodans侵染小麦种子（品种为小偃22）,将接菌6 d后的小麦幼苗的根和接菌12 d后的叶制作玻片,利用激光共聚焦显微镜对样品进行逐层扫描,检测GFP-A.caulinodans在幼苗不同组织中的分布与定殖情况。同时,采集接菌后0 h、 6 h、 12 h、 24 h、 48 h、 72 h、 96 h的小麦幼根取样,用Trizol法提取总RNA。利用试剂盒进行加尾和反转录反应,将样品总RNA中的miRNA合成为cDNA,使用-tubulin作为内参基因,进行实时定量PCR反应,使用2-CT方法计算相对表达量。利用psRNATarget 在线软件,采用默认参数,对miRNA的靶基因进行预测。【结果】 1）激光共聚焦结果显示,GFP-A.caulinodans可定殖于根的表皮细胞、 细胞间隙、 根尖破损处和根毛,在根维管组织和叶片气孔部位,也发现有GFP-A.caulinodans存在。2）实时定量PCR分析结果表明,6条与营养元素代谢有关的miRNA表达发生变化,其中miR164、 miR167和miR827相对表达量呈现出先上调后下调的趋势,miR169 和miR398相对表达量也基本呈现出这一趋势。miR164、 miR167、 miR169和miR398的相对表达量在接菌12 h时上调至最高点,分别为对照的4.13、 2.84、 2.46和3.99倍; miR827相对表达量在接菌24 h时达到最高点,为对照的2.17倍。miR399相对表达量呈现出先下调后上调的趋势,在接菌24 h时降至最低点,为对照的0~21倍。3）通过靶基因预测,6条miRNA的靶基因分别编码了NAC1转录因子、 生长素响应因子、 HAP转录因子、 Cu/Zn 超氧化物歧化酶、 蛋白缀合酶PHO2和SPX-MFS亚家族蛋白。【结论】GFP-A.caulinodans能够从根毛和根尖破损处等部位进入小麦幼苗根部定殖,并可通过向上迁移到达叶片,在气孔处定殖。接种A.caulinodans可不同程度增加小麦根中响应氮素、 磷素、 微量元素的miRNAs相对表达量,增强小麦幼苗对营养元素的吸收和利用,促进小麦根的形态建成。     

一种初步判断细菌类微生物在土壤中定殖能力的方法

为了缩短功能微生物从筛选获得到生产利用的周期,研究一种简便的判断细菌类微生物在土壤中定殖能力的方法。基于功能菌株对 21种抗生素的敏感性计算敏感值,利用盆栽试验检测功能菌株在土壤中的定殖能力,并分析敏感值与在土壤中定殖能力间的关系。结果表明,敏感值和功能菌株在土壤中的定殖能力呈负相关,当敏感值达到 85时功能菌株在土壤中的定殖能力较差,通过功能菌株对 21种抗生素的敏感值来初步判断其定殖能力具有可行性。     

甘蔗内生菌B9的鉴定及其促生长机制和定殖能力的研究

B9是一株分离于甘蔗品种"云蔗99-91"根部的内生菌,笔者对其种属鉴定与促生长机制开展研究,以期应用于甘蔗生产。试验通过传统方法与16S rRNA等看家基因片段测序对菌株进行分类鉴定;采用固体透明圈、酸性钼蓝比色法、火焰分光光度法、GFP荧光标记等方法测定与研究B9菌株固氮、溶磷、解钾、产IAA、嗜铁素等生物学活性及在甘蔗苗内的定殖情况;最后通过回接法研究菌液处理对玉米种子萌发与甘蔗幼苗生长发育的影响。结果表明B9菌属于芽孢杆菌属枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),具有固氮、溶磷、解钾、产生IAA和嗜铁素的能力。用B9菌液处理后能提高玉米种子的发芽势与促进根芽组织生长,同时处理组甘蔗苗株在农艺性状与生理生化水平上明显优于无菌清水对照,并且发现B9菌能在甘蔗根茎叶内稳定定殖。本文鉴定了B9菌的种类和功能,阐明了B9菌的促生长机制和定殖能力,为开发生物菌肥并应用于生产提供理论依据。     

钩状木霉 ACCC31649的GFP标记及其对辣椒定殖和促生作用

【目的】旨在建立农杆菌介导的绿色荧光蛋白 (GFP) 基因转化钩状木霉 (Trichoderma hamatum) ACCC31649的技术方法,筛选遗传稳定的GFP标记转化子,并研究该菌株在辣椒植株中定殖和对辣椒的促生作用,为进一步阐明木霉在辣椒根际定殖及其与辣椒病原菌在辣椒根际和植株中的定殖、互作和生防作用奠定基础。【方法】通过根癌农杆菌介导的遗传转化方法筛选遗传稳定的GFP标记转化子,通过灌根接种方法和组织切片的水玻片荧光观察研究了钩状木霉在辣椒植株中定殖过程和对辣椒的促生作用。【结果】获得了遗传稳定GFP标记的钩状木霉转化子。荧光显微观察表明,辣椒根、茎、叶组织中都检测到GFP标记菌株的定殖。标记菌株首先在根部定殖,然后通过根部维管束逐步定殖到茎和叶片组织中。野生型菌株和GFP标记菌株灌根接种4叶期辣椒幼苗,30天后,GFP标记菌株与水处理对照相比,辣椒的株高增长13.5%,根长增长16.2%,鲜重和干重分别增加了43.8%和45.3%,而且野生型菌株与GFP标记菌株对辣椒的促生作用没有显著差异。【结论】钩状木霉能够在辣椒植株根、茎和叶组织中定殖,并且对辣椒具有显著的促生作用。同时,GFP标记的钩状木霉将在进一步阐明该菌株在辣椒根际定殖及其对病原菌拮抗和互作研究中发挥重要作用。     

两株香蕉枯萎病拮抗菌在香蕉体内的定殖

本研究将2株香蕉枯萎病拮抗细菌0202和1112分别涂布于含有不同浓度的利福平培养基上,筛选出抗药性标记菌株0202-r和1112-r。将香蕉枯萎病菌Foc4接种于香蕉植株根部,3d后再将抗药性标记菌株接种在同一部位或位点,于不同时间测定拮抗细菌在根际、根内、球茎和假茎的定殖情况。研究结果显示,将拮抗细菌接种香蕉根部1～3d后,在植株根际土壤内存在大量拮抗细菌,而根内、球茎和假茎内存在少量拮抗细菌;接种7～14d后,在植株根内、球茎和假茎内定殖的拮抗细菌增多,并达到最大量;在接种14～21d后,在植株根内、球茎和假茎内定殖的拮抗细菌量急剧下降;在接种28~35d后,在植株根内、球茎和假茎内定殖的拮抗细菌量稍有回升。     

Sediment denitrification in waterways in a rice-paddy-dominated watershed in eastern China

Purpose

Rice-paddy-dominated watersheds in eastern China are intensively cultivated, and lands with two crops receive as much as 550–600 kg?ha^–1?year^–1 of nitrogen (N), mainly through the addition of N-based fertilizers. However, stream N concentrations have been found to be relatively low. Waterways in the watersheds are assumed to be effective “sinks” for N, minimizing its downstream movement. We directly measured net sediment denitrification rates in three types of waterways (ponds, streams/rivers, and a reservoir) and determined the key factors that control net sediment denitrification. Such information is essential for evaluating the impact of the agricultural N cycle on the quality of surface water.

Materials and methods

The pond–stream–reservoir continuum was sampled every 2 months at nine sites in an agricultural watershed between November 2010 and December 2011. Net sediment N₂ fluxes/net sediment denitrification rates were determined by membrane inlet mass spectrometry and the N₂/Ar technique. A suite of parameters known to influence denitrification were also measured.

Results and discussion

Net denitrification rates ranged between 28.2?±?18.2 and 674.3?±?314.5 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the streams, 23.7?±?23.9 and 121.2?±?38.7 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the ponds, and 41.8?±?17.7 and 239.3?±?49.8 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the reservoir. The mean net denitrification rate of the stream sites (173.2?±?248.4 μmol N₂–N?m^–2?h^–1) was significantly higher (p?<?0.001) than that of the pond sites (48.3?±?44.5 μmol N₂–N?m^–2?h^–1), and the three types of waterways all had significantly higher (p?<?0.01) mean net denitrification rates in summer than in other seasons. Linear regression and linear mixed effect model analysis showed that nitrate (NO₃ ^?–N) concentration in surface water was the primary controlling factor for net sediment denitrification, followed by water temperature. Using monitoring data on NO₃ ^?–N concentrations and temperature of the surface water of waterways and an established linear mixed effect model, total N removed through net sediment denitrification in the pond–stream–reservoir continuum was estimated at 46.8?±?24.0 t?year^–1 from July 2007 to June 2009, which was comparable with earlier estimates based on the mass balance method (34.3?±?12.7 t?year^–1), and accounted for 83.4 % of the total aquatic N. However, the total aquatic N was only 4.4 % of the total N input to the watershed, and thus most of the surplus N in the watershed was likely to be either denitrified or stored in soil.

Conclusions

High doses of N in a rice-paddy-dominated watershed did not lead to high stream N concentrations due to limited input of N into waterways and the high efficiency of waterways in removing N through denitrification.     

Trends in soil science in Switzerland

Phytoremediation is an emerging technology based on the use of green plants to remove, contain, inactivate or destroy harmful environmental pollutants. Recent developments in Europe and the USA show that the approach is somewhat different on both sides of the Atlantic. In Europe, phytoremediation has more basically been research driven and, based on the outcomes, applications have been envisaged. By contrast, the approach in the USA is more application and experience driven. In spite of a growing track record of commercial success, more demonstration projects are needed to prove that phytoremediation is effective in order to rigorously measure its underlying economics, and to expand its applications. More fundamental research is also required to better understand the complex interactions between pollutants, soil, plant roots and micro-organisms at the rhizosphere level, to increase the bioavailability of pollutants, to fully exploit the metabolic diversity of plants and, thus, to successfully implement this new green technology.     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

Trace metals in precipitation in Sweden

Trace metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, and Zn) concentrations in atmospheric precipitation have been routinely monitored in Sweden since the autumn of 1983. Concentrations are highest in southern Sweden and decrease northward. It is postulated that the long range transport of anthropogenic pollutants from the rest of Europe is the major source of Cd, Pb, and Zn in precipitation. Evidence for this hypothesis is that enrichment factors indicate anthropogenic origin, and Swedish atmospheric emissions of Zn and Cd are 2 to 3 times smaller than deposition fluxes. Also, Cd, Pb, and Zn concentrations are correlated in both space and time and are also well correlated with exSO₄ ⁺, a substance known to be of anthropogenic origin transported long distances.     

Patterns in trace elements in lichens

Water, Air, & Soil Pollution - Epiphytic lichens were sampled in a Dutch national monitoring survey, which was carried out twice within 5 yr. The samples were analyzed by neutron activation...     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。