氮高效转基因水稻OsNRT2.3b对土壤氨氧化细菌群落多样性的影响

以氮高效转基因水稻Os NRT 2.3b两个不同株系N-04和N-08为研究对象,以非转基因亲本日本晴(Nipp)为对照,在田间小区试验条件下,设施氮和不施氮两种处理,采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析了氮高效转基因水稻在生长期对土壤氨氧化细菌群落多样性的影响。研究发现,水稻土壤氨氧化细菌丰富度指数在各生长期内品种间均不存在显著差异。两种处理条件下N-04的土壤氨氧化细菌香农-威纳指数仅在拔节期与Nipp有显著差异,其余生育期均无显著差异;在施氮条件下N-08的土壤氨氧化细菌香农-威纳指数在拔节期和抽穗扬花期与Nipp存在显著差异,不施氮条件下仅拔节期出现显著差异。两种处理条件下,N-04的土壤氨氧化细菌均匀度指数与Nipp相比整个生长期均无显著差异,而N-08在拔节期显著低于Nipp。测序结果表明,施氮和不施氮处理下氮高效转基因水稻(N-08和N-04)与Nipp相比土壤中拥有更多的亚硝化螺旋菌属(Nitrosospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)。研究表明,氮高效转基因水稻在个别生育期对香农-威纳指数和均匀度指数有显著差异,且其更有利于促进土壤铵态氮向硝态氮的转化。     

非抗虫转基因棉花对土壤细菌群落多样性的影响

田间试验条件下,为了探究非抗虫转基因棉花对土壤细菌群落多样性的影响,应用PCR-DGGE技术对转RRM2基因高产棉、转GAFP基因抗病棉、转ACO2基因优质棉及非转基因常规棉(中棉所12)种植后在吐絮期的土壤细菌群落多样性进行分析。结果表明,与常规棉相比,3种转基因棉的种植均未对土壤细菌香农-威纳指数(H)、均匀度(EH)和丰富度(S)造成显著影响,且两类棉花土壤细菌群落结构相似性较高。可见,短期内,非抗虫转基因棉花的种植对土壤细菌群落多样性无显著影响。对DGGE的优势条带序列分析发现,同源性最高的微生物分别属于拟杆菌门(Bacteroidetes)的黄杆菌纲(Flavobacteria)、噬弧菌属(Bacteriovorax)、Segetibacter,变形菌门(Proteobacteria)的α-变形菌纲(alpha proteobacterium)、地杆菌属(Geobacter),厚壁菌门(Firmicutes)的Paenisporosarcina,酸杆菌门(Acidobacterias)的酸杆菌属(Acidobacterium),它们均为不可培养微生物。     

磷高效转基因水稻OsPT4根际高效解有机磷细菌的分离鉴定

为提升磷高效转基因水稻根际土壤的磷素利用率,采用传统微生物分离培养技术分离筛选高效解有机磷菌株,并对分离菌株进行鉴定和解磷能力的测定。以改良的蒙金娜固体有机磷培养基分离磷高效转基因水稻OsPT4根际土壤中的解有机磷菌株,检测其溶磷特性,并通过比对16S rDNA基因序列进行分类鉴定。结果表明：从磷高效转基因水稻根际土壤中分离获得15株解菌株,纯化复筛后获得6株可以产生明显溶磷圈且生长稳定的解有机磷菌株。6株解磷菌的可溶性指数在1.50~6.33之间,其中菌株Y7的可溶性指数最高;培养24 h后菌株的解磷量在10.60~87.43 mg·L^-1之间,其中菌株Y7最大。培养24 h后菌株Y7的菌液pH降低最多,碱性磷酸酶分泌量仅低于菌株Y11。除Y7外的5株菌株均为大田土壤中分离筛选的常见类群,在解磷能力、溶磷特性上与传统大田作物中筛选获得的解磷菌株无明显差异。菌株Y7的解磷能力最强,经鉴定其属于泛菌属（Pantoea sp.）,是常见的水稻种子内生菌核心类群,酸化作用和碱性磷酸酶作用是其主要的解磷机制,Y7可作为高效解磷菌资源进行进一步研究。     

磷高效转基因水稻OsPT4对红壤无机磷组成的影响

本研究以磷高效转基因水稻OsPT4为材料,以非转基因亲本日本晴（Nipp）和磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷2个处理,利用根盒试验研究磷高效转基因水稻OsPT4的种植对根际及非根际土壤无机磷组成的影响。结果表明：（1）OsPT4和PHO2的植株干重和磷含量均显著高于Nipp,而土壤全磷和无机磷总量均低于Nipp;（2）OsPT4和PHO2水稻根际和非根际土壤无机磷组分含量均表现为O-P > Fe-P > Al-P > Ca-P;（3）施磷处理时,OsPT4和PHO2的根际土壤O-P、Ca-P含量显著低于Nipp,其非根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量也显著低于Nipp。不施磷处理时,OsPT4和PHO2的根际土壤Fe-P含量和非根际土壤Fe-P、O-P含量均显著低于Nipp,其根际土壤Ca-P含量显著高于Nipp。说明在供磷条件下,磷高效转基因水稻对A1-P、O-P和Ca-P的吸收活化能力较强,而缺磷条件下,磷高效转基因水稻可促进其根系对Fe-P的吸收利用。     

磷高效转基因水稻对潮土无机磷形态的影响

为探究磷高效转基因水稻种植对潮土不同形态无机磷的影响,采用完全随机设计的方法分析了在施磷和不施磷条件下,磷高效转基因水稻OsPT4、磷高效突变体水稻 PHO_2及非转基因亲本日本晴(Nipponbare)在分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期的种植土壤中无机磷组分特征差异。结果表明:在两种施肥处理下,同一生长期Os PT4和 PHO_2的土壤全磷含量与日本晴无显著差异,同一生长期的 PHO_2土壤有效磷含量、无机磷总量、Ca8-P、Al-P含量均显著低于日本晴,OsPT4的土壤Ca8-P、Al-P含量在灌浆期和成熟期均显著低于日本晴。不施磷条件下,Os PT4土壤Ca_2-P含量在灌浆期、成熟期显著低于日本晴,在施磷和不施磷条件下,同一生长期的Os PT4土壤Ca10-P含量与日本晴无显著差异。与对照相比,磷高效转基因水稻Os PT4强化了对Ca_2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P这4种植物有效性高的无机磷形态的吸收利用,但未对土壤全磷含量造成显著影响。由于仅分析了第一年的种植土壤,水稻磷高效基因的表达对土壤不同无机磷形态以及全磷含量产生的效应还有待于进一步调查研究。     

多菌灵对土壤细菌遗传多样性的影响

[目的]初步分析多菌灵对土壤细菌群落结构的影响,以期为农药污染的生物监测和土壤环境质量综合评价提供土壤微生物监测指标.[方法]采用PCR- DGGE方法研究多菌灵对土壤中细菌群落结构的影响.[结果]多菌灵处理土壤的细菌群落种类和结构组成发生了明显变化,细菌群落Shannon - Wiener指数、丰富度和均匀度均有所降低,5.0、10.0和20 mg/kg多菌灵处理的Shannon - Wiener指数均显著低于对照,分别降低了11.47;、19.11;和26.75;.2.5 mg/kg多菌灵处理土壤DGGE图谱上出现了一新增条带,经序列分析为Uncultured Pectobacterium,初步确定为不可培养的菌.[结论]施用多菌灵影响了土壤细菌群落的种类和结构组成,改变了土壤细菌的种群数量和结构多样性,导致其多样性降低.     

转基因棉花对土壤细菌群落的影响

为了评价转基因棉花对土壤细菌群落结构的影响,试验采用转基因棉花品种晋棉26号及其非转基因亲本晋棉7号以及传统棉花品种中棉所12号进行了长期定位试验,利用高通量基因测序法研究了转基因棉花对土壤细菌的群落结构的影响。结果表明,3个棉花土壤细菌共检测到1 585个OTUs、除1个未分类门和4个待定候选门外,其余分别属于已知的21个门;主要优势种群有变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、绿弯菌门、拟杆菌门;每个品种有独特的种群,转基因棉花晋棉26号独有的种群为栖热菌门,晋棉7号独有种群为WCHB1-60;转基因棉花土壤细菌的多样性降低,但没有改变土壤细菌种群结构。     

黄顶菊入侵对土壤磷细菌多样性的影响

采用选择性培养基和rep-PCR聚类分析等手段,通过盆栽试验,研究了入侵植物黄顶菊对土壤中磷细菌多样性的影响。结果表明,黄顶菊入侵后增加了土壤中无机磷和有机磷细菌的数量,入侵后其数量分别为入侵前的1.17倍和1.08倍。rep-PCR基因指纹分析结果显示,黄顶菊入侵前土壤磷细菌包含19个聚类群,其中无机磷细菌10个聚类群,有机磷细菌9个聚类群;入侵后土壤磷细菌包含22个聚类群,其中无机磷细菌11个聚类群,有机磷细菌11个聚类群。多样性分析结果表明,黄顶菊入侵后土壤中无机磷细菌的丰富度指数、香农-威纳多样性指数分别为11和2.369,高于入侵前的10和2.303;有机磷细菌的丰富度指数、香农-威纳多样性指数分别为11和2.398,高于入侵前的9和2.197,而2种细菌的物种均匀度指数基本不变。本文从土壤微生态学的角度初步探讨了黄顶菊入侵对土壤微生物群落中磷细菌的影响,为进一步研究黄顶菊入侵的地下化感机制和竞争机制提供一定的理论依据。     

连续施用沼液水稻油菜轮作耕层土壤的细菌多样性PCR-DGGE分析

采用PCR-DGGE克隆测序技术,分析沼液连续施用水稻油菜轮作耕层土壤细菌群落结构、丰富度指数和多样性指数等。通过DGGE图谱分析得出,沼液连年施用不利于丰富土壤细菌群落多样性,当连续3 a沼液施用总量控制为339.31～396.81 t/hm2时,细菌群落多样性增加,种群功能丰富、信息复杂、种群稳定,过高或过低施用沼液都会显著降低细菌群落多样性;通过UPGMA分析表明,长期连续施用沼液后土壤细菌遗传相似性降低,细菌种群结构变化越来越大。     

饵料对蚯蚓粪细菌群落结构多样性的影响

以牛粪、猪粪和污泥等有机废弃物作为蚯蚓饵料,利用细菌16S rDNA V3区特异扩增及变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,比较了不同饵料及饵料改变对蚯蚓粪细菌群落结构多样性的影响.结果表明:(1)与所取食的饵料相比,蚯蚓粪细菌群落结构多样性均有不同程度的下降,蚯蚓粪与对应饵料之间细菌群落结构相似性范围为15.3％～37.7％;(2)来自不同饵料的蚯蚓粪细菌群落结构相似性范围为17.2％～39.1％,其中以牛粪和猪粪为饵料时,蚯蚓粪细菌群落结构相似性最高,与对应的饵料细菌群落结构相似性相比,提高了近1倍;(3)当饵料由猪粪改为牛粪后,随着时间延长,蚯蚓粪细菌群落结构多样性逐渐下降并趋于稳定,并且蚯蚓粪与饵料牛粪的细菌群落结构相似性由0d的33.2％逐渐下降到21d的14.8％并趋于稳定.由此可知,饵料的种类及转换可以影响蚯蚓粪细菌群落结构多样性.     

转Pal基因拟南芥对根际土壤细菌群落的影响

利用 Miseq测序技术研究了转苯丙氨酸解氨酶基因(Pal)拟南芥对其根际土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,转Pal基因拟南芥土壤细菌Chao指数显著高于突变体和野生型;从Shannon和Simpson指数来看,转Pal基因拟南芥根际土壤细菌的群落多样性显著高于野生型和突变体;转Pal基因处理与突变体相比,在门水平上变形菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加,在纲水平上α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)的相对丰度增加;转Pal基因拟南芥起作用的主要类群为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、粘球菌目(Myxococcales)等。转基因拟南芥根系可能促进或抑制具有某些特定生理特征的根际微生物种群,从而改变了土壤细菌群落的结构和多样性。     

Changes in bacterial community and abundance of functional genes in paddy soil with cry1Ab transgenic rice

A field experiment involving cry1Ab transgenic rice(GM) and its parental non-cry1Ab rice(M) has been on-going since 2014. The diversity of the bacterial communities and the abundance of the microbial functional genes which drive the conversion of nitrogen in paddy soil were analyzed during the growth period of rice in the fifth year of the experiment, using 16 S rRNAbased Illumina Mi Seq and real-time PCR on the amoA, nirS and nirK genes. The results showed no differences in the alpha diversity indexes of the bacterial communities, including Chao1, Shannon and Simpson, between the fields cultivated with line GM and cultivar M at any of the growth stages of rice. However, the bacterial communities in the paddy soil with line GM were separated from those of paddy soil with cultivar M at each of the growth stages of rice, based on the unweighted Uni Frac NMDS or PCoA. In addition, the analyses of ADONIS and ANOSIM, based on the unweighted Uni Frac distance, indicated that the above separations between line GM and cultivar M were statistically significant(P0.05) during the growth season of rice. The increases in the relative abundances of Acidobacteria or Bacteroidetes, in the paddy soils with line GM or cultivar M, respectively, led to the differences in the bacterial communities between them. At the same time, functional gene prediction based on Illumina Mi Seq data suggested that the abundance of many functional genes increased in the paddy soil with line GM at the maturity stage of rice, such as genes related to the metabolism of starch, amino acids and nitrogen. Otherwise, the copies of bacterial amo A gene, archaeal amo A gene and denitrifying bacterial nir K gene significantly increased(P0.05 or 0.01) in the paddy soil with line GM. In summary, the release of cry1Ab transgenic rice had effects on either the composition of bacterial communities or the abundance of microbial functional genes in the paddy soil.     

转BADH基因稻田节肢动物群落结构研究

以转BADH基因抗逆稻不同株系为试材,亲本中花8号为对照,研究了转BADH基因稻田节肢动物群落结构变化。结果表明:转基因不同株系稻田与对照田相比,节肢动物群落组成基本相似,但物种发生量不同。不同处理稻田中优势种类变化不大。转基因株系与对照稻田节肢动物群落在结构组成上的差异主要是由害虫亚群落引起的,而各转基因株系不论在害虫亚群落还是在天敌亚群落上差异均相对较小。稻田节肢动物群落的多样性、均匀度与优势集中性指数等群落特征指标综合分析表明,不同稻田节肢动物群落各项稳定性指数虽然稍有差异,但都表现为相对稳定。     

抗真菌转基因水稻种植对土壤有机氮组分的影响

【目的】探讨转基因水稻对土壤有机氮组分的影响,为评价转基因作物对土壤供氮能力的影响提供依据。【方法】采用田间小区试验,按抗真菌转基因水稻品种设转品1、转品8两个处理及其亲本非转基因水稻七丝软粘作对照处理,于水稻播种前及收获后采集土样测定分析土壤有机氮组分及真菌数目变化情况。【结果】转基因水稻转品1、转品8和亲本非转基因水稻七丝软粘的土壤有机氮组分在种植前和收获后均无明显差异,外源抗真菌基因的引入对水稻田土壤有机氮各组分含量及其所占全氮比例无明显的影响,土壤有机氮中酸解氮的各组分含量顺序为：氨基酸态氮〉酸解未知氮〉氨态氮〉氨基糖态氮。【结论】外源抗真菌基因的引入对土壤有机氮组分的影响差异不显著。     

稻田固氮细菌分离物的PCR-DGGE及其序列同源性分析

采用PCR-DGGE法对从福建稻田取得的8个固氮细菌分离物进行分子鉴定,通过测序比对,发现它们与中慢生根瘤菌(Mesorhizobiumsp.)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp.)、根瘤菌(Rhizobiumsp.)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumsp.)、克雷伯氏杆菌(Klebsiellasp.)、伯克霍德尔氏菌(Burkholderia cepacia)、假单胞菌(Pseud-omonassp.)、诺卡氏菌(Nocardioides)和红球菌(Rhodococcussp.)9个属的固氮细菌具有高度同源性。