微生物菌剂拌土对玉米农田土壤细菌群落多样性的影响

为明确微生物菌剂拌土对玉米农田土壤细菌群落多样性的影响.对玉米农田土壤细菌的总DNA提取后,采用微生物多样性测序技术对玉米农田土壤细菌的16S rRNA基因进行了序列测定,分析了2种微生物菌剂拌土后玉米农田土壤细菌群落多样性和结构特征.微生物菌剂M1和M2拌土增加玉米农田土壤中全磷、硝态氮、有效磷和速效钾的含量;对玉米土壤细菌群落多样性有一定程度的影响,丰富度增加,多样性和均匀度降低,检测样本序列数量和细菌群落的OTU(operational taxonomic units)数量显著增加;对土壤细菌群落组成有影响,变形菌门(Proteobacteria)的丰度下降,放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度增加,优势菌属放线菌和芽孢杆菌的丰度增加;降低了土壤中引起人类疾病、参与细胞转化的微生物丰度,增加了参与代谢通路的微生物丰度.微生物菌剂拌土会影响玉米农田土壤细菌群落多样性和结构组成,改善土壤营养,增加有益微生物的丰度,进而改善玉米农田生态环境.     

高通量测序技术在土壤微生物方面的研究进展

高通量测序技术是现今针对土壤微生物研究的主要生物技术。本文从物种多样性、结构多样性、功能多样性以及遗传多样性4个方面来对目前高通量技术在土壤微生物多样性分析研究中的进展进行阐述。并对其显露出的一些问题进行总结和展望。     

基于高通量测序的有机种植蔬菜地土壤微生物多样性分析

【目的】从微生物角度探究有机种植方式的优越性,揭示影响微生物群落多样性的环境因子,为建立合理的种植制度提供理论依据。【方法】以有机种植与常规种植方式的0~15和15~30 cm土壤为研究对象,采用高通量测序技术分析土壤微生物群落结构的差异,基于db RDA分析明确影响微生物群落结构的关键土壤环境因子。【结果】2种种植方式下土壤微生物的丰富度指数和多样性指数均以细菌高于真菌。有机种植表层0~15 cm土壤细菌和真菌群落的多样性、丰富度和物种的均匀度均较高,且与其他土层有显著差异(P<0.05,下同)。2种种植方式均表现为细菌以变形菌门、真菌以子囊菌门为优势菌门。有机种植方式显著提高细菌群落中放线菌门和绿弯菌门、真菌群落中担子菌门和球囊菌门的相对丰度,其中15~30 cm土层中放线菌门的相对丰度显著高于0~15 cm,而真菌2个菌门的相对丰度在不同土层间未表现出明显差别;常规种植则明显增加细菌中变形菌门和酸杆菌门及真菌中被胞菌门、壶菌门和捕虫霉门的相对丰度。有机种植能增加土壤中Haliangium和Mortierella等有益微生物类群的数量,常规种植则显著提升土传病害致病菌Ralstonia及植物病原菌Fusarium、Colletotrichum的数量和丰度。dbRDA分析表明,土壤环境因子对细菌群落的影响依次为全氮>全磷>有机质>pH>全钾,土壤环境因子对真菌群落的影响依次为全氮>全磷>pH>有机质>全钾。pH、有机质、全氮和全磷是显著影响土壤微生物群落结构的关键因子。【结论】不同土层起核心作用的微生物群落存在明显差异;有机种植能增加土壤中有益微生物菌群的丰度,降低土传病害及致病微生物的丰度。土壤全氮、全磷、有机质和p H是影响微生物群落结构的主要驱动因子。     

基于高通量测序的穿心莲连作根际土壤细菌群落多样性分析

目的 研究穿心莲Andrographis paniculata连作对土壤细菌多样性及种群结构的影响。方法 通过16S rRNA 基因高通量测序对连作组(连作5年穿心莲的根际土壤)和对照组(连作5年穿心莲周边相同土质的未耕作自然土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌的丰富度、多样性和群落结构差异。结果 α 多样性指数分析结果显示,连作组土壤中细菌丰富度指数Chao1指数、Observed species指数显著低于对照组(P<0.05),连作组土壤中的多样性指数Shannon指数和Simpson指数均低于对照组,但差异不显著。主坐标分析及分子方差分析进行组间群落结构差异显著性分析结果显示,穿心莲连作显著改变了土壤细菌群落结构(P<0.05)。从2个处理组土壤样品中共检测到2769个可操作分类单元,分属于47门885属,穿心莲连作明显改变了土壤细菌在门和属水平上的结构分布。在门分类水平上,酸杆菌门Acidobacteria、变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和Patescibacteria等11个细菌门是2个处理组的主要细菌类群,连作组土壤中变形菌门和酸杆菌门的相对丰度较对照组分别增加了21.97%和46.33% (P<0.05),而Patescibacteria较对照组减少了68.99% (P<0.05);在属分类水平上,有10个优势菌属的相对丰度变化显著(P<0.05),其中连作组土壤中有益生防细菌黄杆菌属Flavobacterium和Haliangium的相对丰度较对照组分别减少了78.40%和54.55%,而植物病原细菌伯克氏菌属Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia的相对丰度较对照组增加了804.17%。结论 穿心莲5年连作降低了土壤细菌丰富度和多样性水平,使土壤微生态系统稳定性降低,同时有益菌相对丰度显著降低,而病原菌相对丰度显著增加造成细菌群落结构改变。上述变化打破了原有的土壤微生态平衡,可能是穿心莲连作障碍的重要原因之一。     

基于高通量测序技术的酿酒葡萄产区土壤微生物多样性

【目的】研究新疆4大酿酒葡萄产区土壤中的微生物群落结构及多样性,为构建新疆酿酒葡萄主产区的微生物菌库奠定基础。【方法】分别从新疆酿酒葡萄主产区采集土壤样品,提取总DNA,通过Illumina MiSeq高通量测序结合生物信息学分析,得到新疆酿酒葡萄主产区的土壤微生物群落结构及多样性。【结果】在12份土壤样品中,伊犁河谷土壤中细菌的群落多样性最高,天山北麓土壤中细菌群落多样性最低;吐哈盆地中真菌群落多样性最低,焉耆盆地中真菌的群落多样性最高。节杆菌属细菌和耐冷酵母属真菌是吐哈盆地和天山北麓葡萄园土壤中的优势菌属;芽单胞菌属细菌和刚毛四枝孢属真菌是伊犁河谷葡萄园土壤中的优势菌属;节杆菌属细菌和赤霉菌属真菌是焉耆盆地葡萄园土壤中的优势菌属。土壤pH值对细菌群落组成的影响最显著,Mn元素含量对真菌群落组成的影响最显著。【结论】揭示了新疆酿酒葡萄主产区土壤中细菌和真菌群落组成,新疆酿酒葡萄产区的微生物多样性存在差异。     

转基因作物影响土壤微生物群落多样性的研究

转基因技术在提高作物抗逆性、增加粮食产量方面贡献卓越的同时,对包括土壤微生物群落在内的土壤生态系统的风险评估一直存在争议。大多数研究表明,转基因作物的种植会引起土壤微生物群落多样性的变化,但其对土壤微生物群落多样性的影响程度、持续作用时间等都没有定论。综述了外源基因及其表达产物进入作物根际的方式与不同类型外源基因及其表达产物对土壤微生物群落多样性的影响;并对转基因作物影响土壤微生物群落的研究手段进行了讨论,提出了下一步的研究策略。     

基于高通量测序的玉米和刺梨种植地土壤细菌群落多样性

【目的】探明玉米和刺梨土壤细菌群落分类和功能多样性,为种植业结构调整中采用刺梨替代玉米提供理论依据。【方法】利用16S rDNA高通量测序手段,对玉米和刺梨种植地土壤进行分析,了解不同种植地类型下细菌群落分类和功能多样性的异同。【结果】不同种植地土壤细菌物种分类组成存在差异。链霉菌属(Streptomyces)和MND1样地间差异显著,且均是刺梨地土壤中的丰度更高。相比玉米地细菌群落结构的复杂性,刺梨地细菌群落构结点和边越少,复杂性越低,网络抗毁性越强,恢复力稳定性越好,更有利于抵抗微环境的变化。与信号传导和细胞过程相关的孔蛋白在玉米地的丰度显著高于刺梨地,异戊烯基转移酶则存在相反的情况。【结论】玉米和刺梨地土壤细菌群落构成存在差异,刺梨地土壤中链霉菌属(Streptomyces)和MND1属含量均较高;刺梨地土壤细菌群落构成较简单,具有更强的环境变化抵抗能力;与跨膜运输相关的孔蛋白在玉米地土壤细菌中丰度更高。     

基于高通量测序的甜高粱青贮饲料中微生物群落分析

【目的】研究甜高粱青贮饲料的微生物多样性,为青贮饲料的生产和贮藏提供理论基础。【方法】以甜高粱青贮饲料为研究对象,利用高通量测序技术分析甜高粱青贮饲料中微生物群落结构和多样性,研究添加剂对甜高粱青贮饲料中微生物群落的影响。【结果】甜高粱青贮饲料中细菌优势菌门为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、酸杆菌门,优势菌属主要为乳酸杆菌属、肠杆菌属、乳球菌属、棒状杆菌;真菌群落优势菌门为子囊菌门。【结论】不同处理的甜高粱青贮饲料之间微生物菌群组成相近,但相对丰度存在明显差异,青贮菌剂降低了甜高粱青贮饲料中微生物的相对丰度。     

基于高通量测序的龙胆草根际土壤真菌群落结构分析

为了探究药用植物种植年限对土壤根际真菌多样性的影响和根际群落结构的差异,从根系与土壤微生物关系角度为药用植物的生产实践提供理论基础,采用Illumina Miseq测序平台分析不同种植年限龙胆草根际土壤的真菌群落.结果表明,测序获得的1541个OUT分属于11门28纲59目109科173属.与未种植龙胆草的土壤相比,龙...     

第二代高通量测序技术用于进口细菌型微生物肥料菌群分析

[目的]分析细菌型微生物肥料菌群结构。[方法]采用第二代高通量测序技术对细菌型微生物肥料菌群结构进行分析。[结果]产品中测序出的111个OUT具体分属于24个属的细菌,其中共有21个OUT鉴定到种;植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和短乳杆菌(Lactobacillus brevis)占菌群的主要位置,分别是96.29%和0.66%,其他菌占3.05%;该样品中含有假单胞菌属(Pseudomonas sp.),这提示样品中可能含有植物病原细菌。[结论]将第二代高通量测序技术用于微生物肥料菌群分析,为进出口微生物肥料产品的快速分析提供了一种方法。     

基于高通量测序天麻土壤细菌群落结构分析

采集昭通彝良荞山镇不同年份种植天麻的土壤样品,记录采集样本名称和样品编号;选取其中3组,通过高通量测序技术,分析天麻种植土壤原壤、一麻壤和方竹壤的细菌群落结构变化及不同土壤中细菌物种丰度的差异。结果表明：原壤中特有细菌OTU > 方竹壤 > 一麻壤;种植并收获一茬箭麻后,与原壤相比一麻壤中特有细菌明显减少,优势细菌丰度降低;种植方竹修复后,方竹壤中特有细菌数量恢复。说明通过种植当地经济作物方竹能修复天麻土壤细菌群落结构。     

基于高通量测序的橡胶林土壤真菌多样性及群落组成分析

[目的]分析不同林龄橡胶林中土壤真菌的多样性及群落组成,为橡胶林土壤生态系统的健康发展和可持续利用提供参考依据.[方法]采用高通量测序技术测定海南大丰农场不同林龄(5、10、13、18、25和30年生)橡胶林中土壤真菌的ITS序列,观测真菌多样性和群落组成随种植年限的变化情况,并分析其与土壤环境因子的关系.[结果]从6个林龄橡胶林的18份土壤样本中获得563658条ITS序列,在97%序列相似性基础上可划分为10943个可操作分类单元(OTU).真菌群落的丰富度指数(Ace和Chao1)以25年生橡胶林最低,而多样性指数(Shannon-wienner和Simp-son)在不同林龄橡胶林间差异不明显.Ascomycota(子囊菌门)、Zygomycota(接合菌门)和Basidiomycota(担子菌门)是海南大丰农场橡胶林土壤真菌的主要优势类群;不同林龄橡胶林间的真菌群落组成差异主要体现在Zygomycota、Basidiomycota、Glomeromycota(球囊菌门)和Rozellomycota类群相对丰度的不同.冗余分析(RDA)结果表明,橡胶林的土壤真菌多样性与土壤养分含量(尤其是钾元素含量)密切相关.[结论]高通量测序技术测定的不同林龄橡胶林间土壤真菌群落多样性无明显差异,而真菌群落丰度以25年生橡胶林最低,5、10、13、18和30年生橡胶林间差异不明显;真菌群落组成的优势类群为子囊菌门、接合菌门和担子菌门;土壤养分含量(尤其是钾元素含量)是影响橡胶林土壤真菌多样性的重要因素.     

莠去津对谷子农田土壤微生物群落结构的影响

以山西省太原市阳曲县谷子种植区土壤为研究对象,运用IlluminaHiSeq高通量测序技术,分析莠去津胁迫下土壤微生物群落结构变化.由α多样性指数分析可知,莠去津降低了土壤微生物的丰富度和群落多样性,喷洒浓度越高,丰度和多样性越低;在黄土高原谷子种植区,土壤真菌主要门类为子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota);土壤细菌主要门类为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes).从门、纲水平上进行分析,高浓度莠去津污染土壤样品和低浓度莠去津污染土壤样品中的优势真菌和细菌种类基本相同.     

基于高通量测序分析青贮玉米微生物多样性

青贮饲料发酵质量好坏很大程度上由其微生物组成决定。为了解青贮玉米微生物的多样性,利用高通量测序技术结合传统的纯培养技术,对31个青贮饲料样本进行微生物多样性分析。结果表明,青贮玉米微生物群落组成的共享核心菌属41个,占总样本微生物组成的87. 7%,丰度较大的(≥1%)有10个菌属,其中乳杆菌属、克雷伯菌属及魏斯氏菌属分别占42. 9%、12. 1%、10. 3%;真菌主要有念珠菌属、黑粉菌属、半乳糖霉菌属等。比较乳熟期组与蜡熟期组青贮的微生物群落,发现玉米的成熟度不同,青贮发酵产品中某些属微生物在数量上存在差别,但微生物群落组成无明显差异。本研究可为青贮饲料微生物群落结构及功能的研究提供参考。     

长期施肥对黄泥田土壤微生物群落结构和多样性的影响

为揭示微生物群落结构特征和多样性对不同施肥的响应机制及与土壤环境因子的关系,以黄泥田水稻土为研究对象,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)3个处理,采用Illumina Miseq高通量测序平台对土壤细菌16S r RNA基因和真菌ITS基因进行测序,分析不同施肥对细菌、真菌群落结构和多样性的影响。结果表明,黄泥田土壤细菌的主要类群为Acidobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria和Firmicutes,而真菌主要由Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota构成。长期施肥导致土壤细菌和真菌群落结构及相对丰度产生显著差异。与CK相比,NPK和NPKS处理黄泥田土壤的Proteobacteria、Actinobacteria和Zygomycota相对丰度分别增加26.58%和45.84%、30.36%和55.45%、86.17%和68.08%。细菌的α多样性方面,不同处理的Shannon和Simpson指数无显著性差异,但NPK处理的Chao1和ACE指数均显著低于CK和NPKS处理。真菌α多样性指数均表现为NPK处理显著低于CK和NPKS处理。RDA分析结果表明,细菌群落结构主要受盐度、孔隙度、总氮、微生物生物量氮、有机质、微生物生物量碳和含水量的影响,而真菌群落结构的关键影响因素是含水量、孔隙度和盐度,其次为总氮、微生物生物量氮、有机质和微生物生物量碳。土壤p H对细菌和真菌的群落结构影响较小。因此,不同施肥影响细菌和真菌的群落结构组成和多样性。有机无机肥配施提高细菌和真菌的多样性,改变细菌和真菌的群落结构组成,为改良土壤质量和维持农田生态系统功能提供理论依据。     

盐穗木叶片及根际土壤微生物群落高通量分析

[目的]研究新疆盐碱环境中,极端耐盐植物盐穗木的根际土壤及叶片内生微生物群落组成和结构,为利用根际促生细菌制作生物菌肥提供科学依据.[方法]应用16S rDNA和ITS高通量测序技术,测定分析盐穗木根际土壤与叶片内生微生物群落结构及多样性.[结果]在门水平上根际土壤细菌群落中的优势菌门为放线菌门(Actinobacte...     

基于高通量测序分析间作猫豆对甘蔗根际土壤微生物的影响

【目的】探究甘蔗间作猫豆对甘蔗根际土壤微生物多样性的影响,为改善甘蔗根际土壤微生物群落结构及促进甘蔗生长提供理论参考。【方法】采用单因素试验设计,分析单作甘蔗（CK）和甘蔗间作猫豆（T处理）2种种植方式对甘蔗根际土壤养分的影响,并采用Illumina HiSeq高通量测序技术,在门和属水平上分析甘蔗根际土壤微生物群落结构,在种水平进行主成分（PCA）分析。【结果】T处理的根际土壤中全氮、全钾、水解性氮、有效磷和有机质含量均大于CK。T处理的根际土壤中细菌的丰富度和多样性高于真菌的丰富度和多样性;T处理的根际土壤中细菌丰富度高于CK,但差异不显著（P> 0.05,下同）,其多样性显著高于CK（P< 0.05,下同）;T处理的根际土壤中真菌的丰富度和多样性均显著高于CK。CK和T处理土壤样品的主要优势细菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）,其相对丰度均大于10.00%,优势细菌属分别为水恒杆菌属（Mizugakiibacter）、游动四孢属（Luedemannella）、乳杆菌属（Acidothermus）和布氏杆菌属（Bryobacte）,但T处理根际土壤样品中水恒杆菌属、游动四孢属和乳杆菌属的相对丰度分别较CK下降2.47%、1.78%和0.68%,其他细菌属分别增加0.10%～0.86%。CK和T处理根际土壤中优势真菌门为子囊菌门（Ascomycota）,分别为80.00%和92.00%,其次是担子菌门（Basidiomycota）,分别为8.00%和6.00%,排名前3的优势真菌属均为戴氏霉属（Taifanglania）、毛壳属（Chaetomium）和镰刀菌属（Fusarium）。CK和T处理的6份根际土壤样品在种水平上的主成分（PCA）分析结果显示,细菌群落PC1的变异为29.37%,PC2的变异为20.26%,二者的总贡献率为49.63%;真菌群落PC1的变异为33.44%,PC2的变异为27.73%,二者的总贡献率为56.17%。CK与T处理的细菌群落分别属于不同象限,CK位于第1和第3象限,而T处理位于第2和第4象限。【结论】甘蔗间作猫豆可改善甘蔗根际的土壤养分状况,改变甘蔗根际微生物的群落结构,提高细菌和真菌的丰富度和多样性,但未影响优势菌门的排序。     

恩诺沙星对马氏珠母贝肠道微生物群落的影响

【目的】明确恩诺沙星对马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)肠道微生物群落的影响,了解其变化规律,为制定马氏珠母贝细菌感染的最佳治疗方案提供参考依据。【方法】采用16S rDNA测序定量评价不同恩诺沙星处理浓度(0、5和10 mg/L)下马氏珠母贝肠道微生物群落结构的变化情况,并运用生物信息学手段在门和属水平上比较分析各处理间马氏珠母贝肠道微生物群落结构的相似性和差异性。【结果】从9个马氏珠母贝肠道内容物样品(PA1、PA2、PA3、PB1、PB2、PB3、PC1、PC2和PC3)中共获得755159个有效序列,分别归属于9个门48个属。在门水平上,对照处理(PA,0 mg/L)马氏珠母贝肠道的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和厚壁菌门(Firmicutes),相对丰度分别为40.65%、33.87%和15.75%;两个恩诺沙星处理(PB,5 mg/L;PC,10 mg/L)的优势菌均为变形菌门,相对丰度分别为91.61%和85.00%。在属水平上,PA处理马氏珠母贝肠道的优势菌属为支原体属(Mycoplasma)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、柠檬酸细菌属(Citrobacter)和埃希氏菌—志贺氏菌属(Escherichia-Shigella),相对丰度分别为26.33%、12.22%、10.62%和9.66%;PB处理的优势菌属为弧菌属(Vibrio),相对丰度为52.10%;PC处理的优势菌属为弧菌属和发光杆菌属(Photobacterium),相对丰度分别为40.24%和23.43%。操作分类单元(OTU)聚类分析结果表明,3个处理(PA、PB和PC)的共有OUTs为138个,占OTUs总数的54.76%;PB和PC处理的共有OUTs达176个,即这两个处理间具有更高的相似性。【结论】恩诺沙星处理浓度达5 mg/L时即对马氏珠母贝肠道微生物群落产生影响,并使其暴露于弧菌等致病菌的威胁下,因此在马氏珠母贝养殖生产中须谨慎使用恩诺沙星。