生物炭对连作设施黄瓜根际细菌丰度的影响

连作障碍是土壤修复世界难题,中国设施栽培随着栽培年限延长普遍出现严重的连作障碍问题,土壤微生物区系和多样性的失调是设施连作障碍最根本的原因。生物炭能增加土壤有机物质含量,提高土壤保肥、持水能力,促进作物对营养物质吸收,针对设施连作蔬菜,开展生物炭对连作障碍的根际微生物内在作用机理研究将成为蔬菜科技攻关的重要方向,这对于设施黄瓜高效绿色生产和土壤环境提质增效具有非常大的应用意义和发展前景。本试验以设施黄瓜为研究对象,采用田间试验法,以正常定植土壤为对照,用日光温室黄瓜早春茬进行试验,开展土壤连作10年和20年不添加生物炭和正常定植、连作10年和20年分别统一施用生物炭2×10⁴kg/hm²5个处理,研究生物炭对设施连作栽培黄瓜根际细菌群落结构的变化规律,探明生物炭对连作黄瓜根际细菌菌群结构变化及其互作机制。试验结果表明：生物炭处理后均提高了连作黄瓜根际土壤细菌群落多样性和丰富度,共获得细菌OUT 3 048个,对于在不同连作年份向土壤中添加生物炭不会改变优势细菌的种类,但是通过生物炭处理改变了不同连作年限土壤优势菌门的相对丰度,各处理均以变形菌...     

基于高通量测序技术研究栽培苍术根际土壤微生物变化

苍术为多年生草本植物,传统的种植方式是连续多年在同一地块种植,这往往导致其生长发育受阻和土传病害的发生,根际微生物被认为是植物的第二基因组,对植物的生长发育具有重要作用。为分析栽培苍术对根际土壤微生物的影响,探讨苍术病害发生与微生物变化间的关系,以陕西省柞水县下梁镇种植过3年苍术的根际土壤,以及从未种植过苍术地块的土壤为试验材料,利用高通量测序方法对微生物群落进行扩增子测序分析。结果表明,栽培3年后,苍术根际土壤细菌和真菌结构发生变化,细菌群落多样性和丰富度下降,真菌群落多样性下降、丰富度上升,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是细菌中的优势菌群,子囊菌门、被孢霉门、担子菌门是真菌中的优势菌群。栽培3年后,苍术的根际土壤微生物呈有益菌下降、病害菌增加的趋势。     

连作对棉田土壤枯、黄萎病菌数量及细菌群落的影响

采用选择培养法测定新疆库尔勒不同连作年限棉田土壤枯、黄萎病病菌数量的变化,运用PCR-DGGE(Polymerase chain reaction-denatured gradient gel electrophoresis)技术分析棉花连作对土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,不同连作年限棉田的枯萎病菌和黄萎病菌量具有相似的变化特征,即在5~20年连作年限内,土壤中病原菌量随着连作年限的延长而增加,20年连作土壤病原菌数量达到最高峰;连作超过20年,土壤菌源数量开始下降。不同连作年限棉田土壤中枯、黄萎病病原菌的数量与发病株率呈显著正相关关系。连作棉田土壤细菌群落的DGGE图谱分析显示,连作棉田土壤细菌种群的组成、结构、丰富度均发生变化。连作5~40年的棉田土壤细菌种群Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度(EH′)和丰富度(S)指数均降低,且连作年限越长降低越突出。     

土壤细菌群落结构及功能多样性对烤烟连作的响应

探索烤烟连作对土壤细菌群落结构及功能多样性的影响，对深入理解连作障碍成因，制定土壤保育措施具有一定的理论和指导意义。利用高通量测序技术对云南省3个核心烟区不同连作年限（0、2、4和8年）耕层土壤细菌16S rDNA V3-V4片段进行测序，并结合土壤化学性质进行细菌群落分布与环境因子的相关性分析。结果表明，云南曲靖、红河烟区烟田土壤排前10位的细菌优势菌属相对丰度累积总和分别为11.43%～17.46%和15.82%～22.35%，细菌群落丰富度和多样性均随连作年限的延长极显著或显著增加，文山烟区烟田排前10位的土壤优势细菌菌属相对丰度累积总和为17.66%～23.08%，随连作年限的延长呈先降后升的趋势，细菌群落丰富度和多样性随连作年限的延长极显著提高；氨基酸代谢和其他次生代谢产物合成功能丰度是连作土壤细菌群落的主要代谢路径，随连作年限的增加区域间存在差异。冗余分析结果表明，土壤化学性质与细菌群落分布密切相关，其中pH是影响土壤细菌群落变化的核心环境因子，贡献值（18.12%）最高。综合而言，不同烟区土壤细菌群落多样性、功能多样性和优势菌属相对丰度随连作年限的增加，其变化趋势存在差异...     

不同水分条件对玉米根际微生物群落的影响

通过玉米盆栽试验研究不同水分条件下(土壤孔隙含水量20%和80%)土壤微生物群落结构及种群数量的变化。采集玉米生长第60天时的根际土和表层土,通过Mi Seq Illumina高通量测序技术扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析群落多样性,同时通过绝对定量PCR扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析其种群数量。结果表明:高通量测序共得到41 546个细菌OTUs和6 921个古菌OTUs。土壤中细菌的多样性丰富,优势菌群为变形菌(Proteobacteria)和酸杆菌(Acidobacteria),而古菌的群落组成单一,优势菌群为奇古菌(Thaumarchaeota)。非度量多维尺度(NMDS)分析表明不同土壤区域中细菌群落结构具有明显差异,而古菌群落结构受水分和土壤区域的影响不明显。定量分析结果显示细菌和古菌数量受土壤区域和水分条件的影响显著。表层土中细菌和古菌数量均显著高于根际土。根际土中细菌和古菌数量在水分充足条件下均显著高于干旱条件,表层土中细菌和古菌数量也表现出相同趋势。本研究结果表明土壤不同区域(生态位)可能是影响土壤中微生物群落最重要的因素。     

云南省彝良县天麻连作根际土壤细菌群落分析

基于天麻产业的抬升式发展,连作障碍卡脖子问题逐渐凸现,天麻根际微生物区系平衡遭破坏,可能是导致连作障碍原因之一。本研究为探明不同连作茬数对天麻根际土壤细菌群落结构及多样性的影响,于云南省昭通市彝良县采集未种植天麻的土壤(cha001)、种植1茬(cha002)、种植2茬(cha003)的天麻根际土壤,采用高通量测序技术测定土壤细菌群落组成。试验共获得细菌有效序列1245904条,细菌总OTU 2068个,种植2茬天麻土壤OTU数目最多,为1746,且细菌群落丰度（ACE指数1619.98、Chao1指数1643.94）及多样性（Shannon指数8.82）最高;ACE指数、Chao1指数、Shannon指数随连作次数增加呈升高趋势,Simpson指数无显著差异(P<0.05)。变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)为连作天麻根际土壤中优势菌门,变形菌门和酸杆菌门物种丰度随连作次数增加呈升高趋势,而绿弯菌门物种则相反,呈降低趋势。优势菌纲为酸杆菌纲(Acidobacteria)、变形菌纲(Alphapro...     

多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构及其动态

【目的】了解多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构和动态。【方法】利用高通量测序技术对多年棉花连作土中陆地棉品种TM-1(Gossypium hirsutum L.)不同发育时期的根际细菌16S r DNA进行扩增、测序并分析。【结果】多年棉花连作土中,棉花根际细菌的主导菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)。受棉花根系影响相对丰度变化较大的菌门为4个主导菌门以及厚壁菌门(Firmicutes),其中酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门的相对丰度受到棉花根系的促进,而厚壁菌门、变形菌门的相对丰度受到抑制。不同发育时期棉花根际细菌α-多样性没有显著差异,但是根际细菌群落结构间存在显著差异,且在棉花花期与蕾期的差异显著高于蕾期与苗期的差异。多年棉花连作土壤中的根际细菌群落α-多样性显著高于非根际土壤,根际与非根际土壤中细菌β-多样性在棉花花期最大。【结论】确定了多年棉花连作土中棉花根际细菌的群落结构及其动态,发现棉花在花期对根际细菌群落结构的影响较大。     

基于高通量测序的藜麦连作根际土壤微生物多样性研究

为了揭示连作藜麦土壤细菌群落结构和多样性的变化,采用高通量测序技术(Illumina-MiSeq)对不同处理(种植1 a、种植2 a)的连作藜麦根际土壤细菌进行16S rRNA基因V4区测序。结果表明,种植1 a较种植2 a的藜麦根际土壤细菌群落丰度和多样性指数都要高,其中,种植1 a较种植2 a的藜麦Chao1指数平均值增加16.4%,ACE指数平均值增加22.9%,Shannon指数平均值增加2.3%;菌群的分类学组成分析结果表明,重茬种植后,伦茨氏菌属、溶杆菌属、中慢生根瘤菌属、丛毛单菌属多样性增多;分枝杆菌属、藤黄单胞菌属、芽单胞菌属、浮霉状菌属等细菌多样性减少。功能预测分析表明,重茬种植后,编码细胞膜转运的功能基因、编码翻译、复制和修复的功能基因、编码外源性物质降解和代谢、多糖生物合成和代谢的功能基因大量减少,编码核苷酸代谢、萜类化合物的代谢、辅因子和维生素的代谢等功能基因少量减少;而编码信号转导和脂类代谢的功能基因有少量增加。     

温室黄瓜枯萎病根际微生物动态变化研究

本文对不同连作年限,不同介质土壤,不同生育时期的黄瓜枯萎病根际微生物数量动态研究。研究结果表明黄瓜枯萎病随着连作年限的增加,土壤砂性增加而增加。伴随连作年限的增加,土壤微生物总量、细菌、放线菌数均呈倒“马鞍”形变化,真菌数量则呈线性增长。砂性土壤中的真菌数高于粘性土壤,细菌和放线菌低于粘性土壤;且这些根际真菌、放线菌数量在黄瓜初花期、结瓜期呈明显上升趋势,而细菌数量则呈波动变化,在初花期出现下降趋势。     

西瓜根际土壤细菌群落多样性对枯萎病发生的影响

通过高通量测序分析不同栽培条件下西瓜患枯萎病与健康植株根际土壤细菌群落差异,为克服西瓜连作障碍提供土壤生物学的理论依据。以西瓜品种‘早佳8424’为材料,采用Illumina Hiseq 平台进行测序,对其根际土样微生物16S(V4)区域进行扩增子测序分析,比较不同栽培条件下西瓜感病与健康植株根际土壤中细菌多样性变化,探讨影响西瓜枯萎病发生的关键细菌。连作健康组中共获得234895条序列,分归于11230 个OTUs;连作发病组中共获得224092 条序列,分归于11228 个OTUs;非连作健康组中共获得220963 条序列,分归于10068 个OTUs;非连作发病组中共获得231746 条序列,分归于10248 个OTUs。门水平上,变形菌门(Proteobacteria)在各组分中占比均为最高,分别为非连作健康土55.61%、非连作发病土60.84%、连作健康土46.06%、连作发病土47.21%,在非连作土壤中占比高于连作土壤11.59%。另外,连作健康组与非连作健康组存在组间差异显著物种,梭菌纲(Clostridia)在连作健康组中特有,而加玛变形菌纲(Gammaproteobacteria)仅存在非连作健康组中。而在属水平上,非连作组中丰度高的有水恒杆菌属(Mizugakiibacter)、潘多拉菌属(Pandoraea)、热单胞菌属(Thermomonas)、乳杆菌属 (Acidobacterium),且RH组中Taibaiella、戴氏菌属(Dyella)和噬几丁质菌属(Chitinophaga)含量显著增高。对不同处理的综合分析表明,发病植株与健康植株在非连作条件下,根际土壤细菌群落结构差异明显;发病植株的根际土壤细菌群落在不同栽培条件下的组成结构不同。根际土壤细菌群落结构、数量和种类是影响西瓜枯萎病发生的主效环境因子之一。     

基于高通量测序的土壤细菌组成、丰度及多样性分析

研究盐碱地土壤微生物群落结构变化,细菌数量变化可以作为高粱耐盐材料筛选的标准之一,本研究将为高粱耐盐材料的选育及高粱耐盐性研究提供理论依据。试验采用Illumina Miseq高通量测序方法对盐碱地高粱根际菌群结构进行分析,选用10份不同的高粱亲本材料,采集盐碱地高粱根际土壤样品,研究结果表明：耐盐材料OTU数量较多,土壤微生物的群体数量的增加及其生长速率的增大可有效地促进土壤酶的活性,从而提高材料的生长速率;样品342、473的Chao1、ACE和Shannon指数均最高,Simpson指数最小,该材料的物种多样性最高;相反,盐敏材料68、622的Chao1、ACE和Shannon指数均最低,Simpson指数最大,多样性最低。研究结果表明耐盐材料根际土壤细菌具有较高的物种多样性,该指标可以作为耐盐材料筛选的评价指标。     

基于高通量测序患炭疽病草莓根际与健康草莓根际细菌群落的比较研究

研究旨在比较患炭疽病草莓与健康草莓根际土壤细菌群落多样性,了解其细菌群落生态特征,为找到有效的生防菌奠定基础。本研究基于土壤细菌16S rDNA V3-V4区基因多样性,利用Illumina Miseq高通量测序技术进行比较研究。研究得出：与健康对照相比,患病土壤细菌的OTUs数目及多样性指数均较低;在门水平上,变形菌门、拟杆菌门、浮霉菌门等是2种生境共有的优势类群;在属水平上,2种生境的优势菌丰度有差异,患病土壤的假单胞菌属丰度显著降低,气单胞菌属丰度显著升高;而且,健康土壤的解毒类菌、固氮菌、光合菌和硝化菌丰度均高于患病土壤。健康草莓根际土壤细菌丰富度及多样性均高于患病草莓,2种生境细菌菌群结构有差异,且健康土壤中对植物有益的功能微生物群体含量高于患病土壤。     

甜菜抗病品种产生抗性的土壤微生物机理

本研究以甜菜和根腐病为研究对象,分析了不同品种以及不同发病程度甜菜中土壤微生物群落组成、结构以及功能的变化,以期获得抗性品种、发病程度和根际微生物相互间的关系,揭示抗病品种的土壤微生物机制。利用抗病型和感病型两种甜菜品种作为研究对象,并从2种品种中分别选取了发病轻和发病重的甜菜根际土壤样品,通过Illumina MiSeq高通量测序技术对根际土壤细菌和真菌群落进行测定。结果发现：发病较轻的甜菜根际土壤微生物（细菌和真菌）和抗病型甜菜根际土壤真菌的多样性相对较高。NMDS分析表明甜菜品种能显著影响土壤真菌的群落结构,而发病程度则能同时明显改变细菌与真菌的群落结构。在根际微生物富集方面,抗病型甜菜根际富集了假单胞菌(Pseudomonas)、节杆菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)等有益细菌,而感病型甜菜中则富集了较多的病原微生物-尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。另外,发病较轻样品中富集了较多的未分类的酸杆菌纲属、芽孢杆菌(Bacillus)、红色杆菌属(Rubrobacter)、未分类的放线菌纲属、链霉菌属(Streptomyces)、类诺卡氏属(Nocardioides)等有益细菌。除此以外,FUNGuild功能预测表明,感病型甜菜和发病较重样品中检测到更多的植物病原菌。抗病品种和健康植株根际微生物虽然在种类上不同,但是其根际均聚集了大量的有益微生物,而感病型品种和发病严重植株则更容易在根围定殖病原微生物。抗病品种的抗病机理之一是植物生长过程中招募了更多的有益细菌作为抵御病原菌的侵染第一道防线。本研究从土壤微生物组的角度对抗病品种抗性机制进行了阐明,充实了抗病品种抗性产生的理论机制。     

玉米品种对根际微生物特性的影响

旨在研究不同玉米品种对根际微生物的活性及其群落组成的影响;选取品种‘郑单958’、‘陕单8806’、‘中单909’、‘农华101’做温室盆栽试验,开花期收获并测定作物生物量和根际微生物特性;作物生物量、根际β-葡糖苷酶活性、易提态球囊霉素蛋白、总球囊霉素蛋白含量、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌生物量均按品种‘郑单958’、‘陕单8806’、‘中单909’、‘农华101’的顺序增加,不同品种的根际微生物磷脂脂肪酸的含量和成分不同,不同品种的根际丛枝菌根真菌群落结构存在差异,作物生物量（尤其是冠部生物量）与大多数微生物性质之间存在明显正相关关系;本研究表明不同玉米品种之间形态学上的差异可能会导致根际土壤微生物活性和群落组成上的分异。     

地黄连作障碍机制分析

本研究采用土壤微生物平板分离技术和16S rRNA基因序列分析技术,旨在研究化感细菌与地黄生长的关系,阐明引起地黄连作障碍的原因。从地黄连作1年的土壤中分离到19株细菌,其中2株细菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida DH03)和河生肠杆菌(Enterobacter amnigenus DH05);DH03菌株和DH05菌株不侵染地黄叶片,但其代谢产物对地黄叶片及块根有毒害作用,为典型的化感细菌;而地黄块成分对DH03菌株和DH05菌株的生长有促进作用。根据化感细菌与地黄的相互作用,提出了引起地黄连作障碍的化感细菌作用假说,化感细菌的化感作用是引起地黄连作障碍的重要原因之一。     

甘薯轮作与间作对根际土壤微生物群落的影响

为揭示土壤微生物群落对甘薯不同种植制度的响应机制,通过田间定位试验,设置甘薯连作、甘薯–小麦轮作、甘薯–玉米间作3个处理,采用磷脂脂肪酸（PLFA）和生态板（BIOLOG ECO）技术手段,研究了轮作与间作对甘薯根际土壤微生物群落结构、碳源利用能力的影响。结果表明,与甘薯连作处理相比,轮作与间作改变了土壤微生物主要类别的PLFA生物量,甘薯–小麦轮作与甘薯–玉米间作处理的细菌含量分别显著（P<0.05）增加21.82%和38.77%,放线菌含量分别显著增加6.98%和12.77%,革兰氏阳性菌生物量分别显著增加28.60%和63.44%,革兰氏阴性菌生物量分别显著增加18.21%和22.29%,真菌含量分别显著降低16.60%和13.03%;随着培养时间的延长,甘薯–玉米间作处理的平均颜色变化率（AWCD值）显著高于其他2个处理,甘薯–玉米间作处理对羧酸类化合物、多聚化合物、碳水化合物、氨基酸化合物和胺类化合物的利用能力较甘薯连作处理分别显著增加17.28%、14.67%、54.17%、36.62%和20.00%;冗余分析（RDA）结果表明,土壤微生物群落结构及功能多样性的变化受多种因素共同影响,土壤速效钾和全氮为主要驱动因子;甘薯–小麦轮作与甘薯–玉米间作在一定程度上均可优化土壤微生物群落结构,提升微生物功能多样性,其中甘薯–玉米间作处理效果较好。     

长期不同施肥对农田土壤养分与微生物群落结构的影响

为了阐明长期不同施肥对土壤养分与微生物群落的影响及影响机理,以杭嘉湖平原典型稻麦轮作区长期定位施肥试验土壤为对象,采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid, PLFA)分析方法,研究了施用化肥(NPK)、秸秆(Straw)、栏肥(Manure)、化肥与秸秆配施(S+NPK)、化肥与栏肥配施(M+NPK)5种不同施肥方式对土壤主要养分指标与微生物量及微生物群落结构的影响,试验以不施肥处理为对照。结果表明,所有施肥处理均提高了土壤有机碳,其中秸秆与化肥配施、栏肥无论是单独施用还是与化肥配施所提高的有机碳含量均达到显著水平;施用化肥、有机肥、秸秆+化肥及有机肥+化肥均可在一定程度增加土壤氮、磷、钾养分。施用秸秆和栏肥显著提高了土壤中总PLFA、细菌、真菌、放线菌等含量以及微生物群落Shannon指数(P＜0.05),但施用化肥可引起土壤微生物量和多样性指数的下降。相关分析结果表明,土壤微生物PLFA含量及Shannon指数与土壤碳氮比呈显著正相关(P＜0.05)。典范对应分析结果表明,土壤有机碳含量(F=2.18,P=0.027)是影响微生物群落结构的主要环境因子。可得出结论,长期秸秆还田或施用栏肥可显著提高土壤微生物量并改变其群落结构,土壤有机碳含量及碳氮比对于土壤质量和肥力的提高具有至关重要的作用。     

不同施肥处理对茶树根际细菌多样性的影响

采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)方法测定茶树根际和根围土细菌群落丰富度,结合土壤pH和C/N分析影响因子,并通过16S rRNA基因序列分析特异菌株的系统发育地位,最后利用比色法对茶树根系生长素(IAA)含量进行定量检测,探讨不同施肥处理下茶树根际和根围土细菌的群落的变化以及对茶树根系生长的促进影响。结果表明：有机肥能明显增加土壤C/N,C/N与细菌丰富度正相关,相关系数(r)为0.93(P＜0.05);有机肥与化肥(7:3)的处理,根际细菌多样性最高,有机肥与化肥(95:5)的处理,根围土中的细菌多样性最高;化肥和有机肥会影响特异菌种的定殖效率;茶树根生长素(IAA)定量测定发现,根际细菌多样性最高的处理,根系IAA的含量也最高。研究表明有机肥施用能提高节土壤C/N和微生物区系多样性但对土壤pH的提升有限;C/N与茶树根际细菌群落多样性正相关。     

健康与根结线虫病烟田根际土壤微生物群落对比分析

为了研究烟草根结线虫病与根际土壤微生物群落的关系,通过高通量测序研究了健康烟田和根结线虫病发病烟田根际土壤的微生物多样性、组成结构和功能变化。结果表明：健康烟田根际土壤微生物群落的Alpha多样性与发病烟田差异不显著,Beta多样性分析表明健康烟田样本与发病烟田样本分布基本一致。健康烟田与根结线虫发病烟田根际土壤细菌与真菌微生物群落在门水平上组成相似,但物种丰度存在差异,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)在健康烟田中占优势,而变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、子囊菌门(Ascomycoda)、球囊菌门(Mortierellomycota)在发病烟田中占优势。在属水平上,根际土壤细菌与真菌微生物群落组成也基本一致,但健康烟田与根结线虫发病烟田微生物物种丰度存在显著差异,Cylidrocapon、镰刀菌属(Fusarium)等致病菌在发病烟田中占显著优势。种水平上,健康烟田中的Actinoallomurus spadix和分枝节杆菌(Arhrobacter ramosus)与发病烟田组存在显著差异。通过根际土壤微生物功能预测分析发现,发病和健康烟田土壤真菌、细菌功能组成相似,但发病烟田样本功能丰度大于健康烟田。因此,烟草根结线虫病的发生与根际土壤微生物群落的组成和多样性无直接关系,而是可能与物种丰度及样本功能丰度密切相关。研究结果可为通过调控根际微生物群落结构来防治烟草根结线虫病提供理论依据。