影响植物根际微生物区系之因素研究进展

根际是土壤、植物生态系统物质交换的活跃界面,植物作为第一生产者将部分光合产物转运至根部,通过分泌物供给根际微生物碳源和能源;根际微生物则将有机养分转化成无机养分利于植物吸收利用,植物、土壤、微生物的相互关系维持着土壤生态系统的生态功能。近年来,随着对根际土壤微环境研究的深入,根际微生物研究内容不断丰富和发展。笔者结合近年来国内外研究结果综述了不同因素对植物根际微生物生物多样性和生态功能产生的影响,并提出了今后这一领域的研究思路及方向     

不同施肥处理对辣椒根际土壤微生物区系和酶活性的影响

以单施有机肥(CK)为对照,研究了单施生物菌肥、单施化肥及化肥+生物菌肥混合施用等3种不同处理对辣椒根际土壤微生物组成和酶活性变化的影响。结果表明,单施菌肥处理中,辣椒根际土壤细菌和真菌数量较CK显著增加,增幅分别达到49.46%和40.25%,放线菌数量有所下降;菌肥+化肥处理中,细菌数量较CK增加了16.55%,放线菌和真菌数量有所减少;纯化肥处理中,细菌、真菌和放线菌数量均显著下降。施用菌肥后土壤过氧化氢酶、脉酶、蛋白酶和磷酸酶活性均较CK显著增加。其中单施菌肥处理土壤中,过氧化氢酶、腥酶和蛋白酶活性均较CK大幅增加,分别增加了33.9%,396.4%和30.1%。施用生物菌肥可增加土壤微生物功能群数量,改善土壤微生态环境和土壤氮素营养循环,提高土壤酶活性和土壤肥力。     

野生金线莲根际土壤微生物分析

为分析野生金线莲根际土壤微生物的种类和丰度,优化金线莲仿生态栽培土壤条件,本研究采用Illumina NovaSeq高通量测序技术对6个样本福建金线莲根际土壤微生物16S区域文库进行双末端测序,分析金线莲根际土壤微生物多样性。结果显示,共得到可操作分类单元(operational taxonomic units, OTU)6 695个,分属46个菌门,421个菌属,在门水平上优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),亚优势菌门为酸杆菌门(Acidobacteriota)和厚壁菌门(Firmicutes),变形菌门在各样本中的含量占比不同,但都属于优势菌群。在属水平上优势菌属为梭菌属(Clostridium),亚优势菌属为苔藓杆菌属(Bryobacter)和玫瑰螺菌属(Roseiarcus)。金线莲土壤6个样本共有OTUs数938个,占各样本OTUs数大于80.00%。金线莲根际土壤微生物的丰富度和均匀度高,物种组成较为相似。该研究为金线莲仿野生栽培的土壤改良奠定基础。     

不同肥料种类对连作烟草根际土壤微生物功能多样性的影响

烟草连作障碍是制约烟草产量与品质的关键因素。以连作12年的烟草土壤为对象,施用不同肥料, 调查施肥后的土壤对连作烟草作物的生长、土壤微生物功能多样性的影响及其对土壤化感自毒的调节作用。结果表明,烟草根际土壤化感自毒潜力以施用常规复合肥最大,施用农家肥最小。基于Biolog平板法的微生物功能多样性研究表明,施用常规复合肥利于氨基酸类、胺类物质为碳源的微生物生长;施用有机肥利于羧酸类物质为碳源的微生物生长;而施用农家肥则利于糖类、脂肪酸、酚酸类物质为碳源的微生物生长。土壤微生物利用单一碳源的主成分分析结果表明,与碳源利用相关的主成分1、主成分2可分别解释变量方差的74.37%和25.63%。在主成分分离中有主要贡献的是糖类、脂肪酸类、酚酸类碳源。相关性分析结果显示,烟草土壤的化感自毒潜力与以糖类和酚酸类物质为碳源的微生物AWCD值呈显著正相关,而与以脂肪酸类物质为碳源的微生物AWCD值呈显著负相关。此外,农家肥施用最利于微生物生长,有机肥次之,常规复合肥最差。     

南疆枣树￣棉花间作对土壤微生物区系及代谢熵的影响

通过大田试验和实验室测定,研究南疆枣树-棉花间作对土壤微生物性状的影响。在阿克苏地区阿瓦提县巴格托拉克乡采集枣树￣棉花间作、纯枣林及单作棉田土样,测定比较细菌、放线菌和真菌三大类群微生物及氮素生理群菌群数量、微生物代谢熵的变化特征。结果表明,不同种植模式土壤微生物数量分布有明显差异。枣树￣棉花间作土壤细菌、放线菌、真菌和微生物总数总体呈现出显著低于单作棉田,降低幅度最大的位点在西侧冠下区(W80);较纯枣林增加,增加幅度最大的是东侧冠下区(E80)。枣树-棉花间作系统比单作棉田土壤氨化细菌、硝化细菌数量有较大提高,反硝化细菌数量明显下降,氨化细菌、反硝化细菌相比纯枣林均为增加。间作系统内在枣树行的东、西两侧冠下区与近冠区及L1(0~20 cm)、L2(20~40 cm)及L3(40~60 cm)各层次土壤中的微生物数量都呈现出较大差异,具有明显的水平和垂直方向空间变异性。不同种植模式下土壤微生物代谢熵(q CO2)依次为纯枣林枣树￣棉花间作单作棉花。不同种植模式下土壤微生物Shannon多样性、均匀度指数与微生物数量具有相似的变化特性。相关性分析表明,有机碳、全氮、碱解氮含量及p H与微生物多样性呈极显著正相关(P0.01),与代谢熵则呈极显著负相关。研究结果证明,微生物群落多样性及代谢熵对间作种植模式响应灵敏,反映出枣树和棉花间作系统地下部分存在明显的竞争作用,影响土壤微生物的群落。     

污水灌溉对小麦土壤微生物区系的影响

采用沙颍河污水,以清污水比1∶1、2∶1、3∶1分别灌溉盆栽小麦,对土壤中各种微生物数量的变化情况进行研究。沙颍河污水灌溉盆栽小麦对土壤微生物数量影响明显。污水浓度高时,会刺激土壤中真菌、氨化细菌、反硝化细菌的繁殖。随着污水浓度的不断减小,细菌、放线菌、纤维素分解菌、硝化细菌、亚硝化细菌、固氮菌的数量均呈现先增加后减少的变化规律。当污水浓度适当时,污水中的营养成分可以被微生物利用,刺激其生长繁殖。综合考虑各种微生物对小麦的不同影响,污水灌溉浓度清污水比以控制在1~2∶1为最佳。     

烤烟根际土壤特性研究：I.烤烟根际与非根际土壤化学性质

通过对贵州主要种烟土壤的研究，结果表明：烤烟根际ｐＨ值、有机质与碳氮比值以及氮、磷、钾的数量与非根际土壤差异明显。烤烟根际ｐＨ值明显下降，有机物质出现积累，氮、磷、钾数量增加，其中有效养分的积累顺序为：Ｋ〉Ｐ〉Ｎ。通过对烤烟根际土壤化学性质的研究，对改良烤烟栽培和施肥制度具有一定的指导意义。     

茶园根际土壤有益微生物利用模式研究

采用定点定位方法，对茶园根际土壤微生物群落及利用进行了研究，根据研究结果提出了根际土壤有益微生物利用模式，为茶园有益微生物的利用，开发和使用奠定理论和实践依据。     

根际土壤微生物最佳分离条件筛选研究

试验采用培养基筛选、不同直径玻璃珠撞击,以及化学分散剂和振荡时间等4个因素的正交设计对细菌、真菌、放线菌分离特性进行了研究。同时,对放线菌的分离还增加了土样热处理温度及热处理时间两个因素的单因素试验。研究结果表明:细菌分离培养条件的最佳组合是:土壤浸提液 牛肉膏蛋白胨培养基 大玻璃珠(Φ=5~7mm,55粒) 摇床振荡90 min;真菌分离培养条件的最佳组合是:马丁氏培养基 大玻璃珠 1%胆酸钠 摇床振荡60min;放线菌分离培养条件的最佳组合是:土壤浸提液 高氏培养基 25℃处理 大玻璃珠 1%焦磷酸钠 摇床振荡60 min。部分因素的单独重复验证试验其变化规律与正交试验结果基本一致。     

生物耕作对菜田土壤微生物区系及细菌生理类群的影响

旨在研究生物耕作(接种蚯蚓)对土壤微生物区系及细菌生理类群的影响。结果表明,生物耕作能有效提高不同耕层的土壤养分含量和含水量,其中尤以5～20 cm显著,生物耕作处理土壤有机质、全氮、有效磷以及含水量依次比对照增长了58.33%,68.93%,67.06%,16.19%;与常规旋耕(CK)相比,各土层中免耕(T1)和生物耕作(T2)2种保护性耕作方式可明显增加土壤微生物生理类群的数量,且表层(0～5 cm)土壤微生物数量远远大于下层(5～20 cm)。T2处理显著增加了土壤中的细菌和放线菌数量,降低了真菌数量(P<0.05);氨化细菌、硝化细菌以及无机磷分解菌等生理细菌数量得到显著提升(P<0.05)。在传统的农业生态系统中,培育土壤有益动物生物数量可以提高土壤微生物和酶活性,对改善农田土壤肥力有着重要意义。     

鸡粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)基因的克隆及生物信息学分析

为了解GM-CSF的基因及蛋白质特性,本研究以pUC-GM-CSF为模板,根据GenBank中登录的GM-CSF序列设计引物扩增GM-CSF基因,随后将其克隆至 pMD18-T载体,并对鉴定正确的重组质粒 pT-GM-CSF进行测序分析,然后对GM-CSF基因进行同源性分析、ORF分析、氨基酸序列分析、疏水性分析、磷酸化位点预测、亚细胞定位分析及二级结构预测。结果表明：该基因ORF的全部长度为453 bp,能够编码150个氨基酸,并且在GM-CSF基因所编码的蛋白质中有4个丝氨酸和3个苏氨酸可能成为蛋白激酶磷酸化的位点。同时,GM-CSF蛋白的最大疏水性为2.267,且有8.91%的可能位于细胞外,有0.8%的可能位于细胞壁,有0.24%的可能位于细胞质。同时,该蛋白质的二级结构主要由无规卷曲、α螺旋和延伸链构成。本研究通过对GM-CSF基因进行生物信息学分析,为探究其免疫增强机制奠定基础。     

微生物技术在烟草生产上应用研究进展

分别就微生物肥料、微生物农药在烟草生产中起的作用作了详细的分析与归纳,并对微生物在烤烟发酵改良烟草品质、烟用香原料生产和降低烟叶烟碱含量方面的研究应用作了简要的回顾。     

西洋参生长过程中土壤微生物区系的动态变化

以吉林、北京两个产地不同年限西洋参根际土壤微生物为研究对象,对其土壤微生物进行分离、培养、计数和鉴定来研究土壤微生物区系的动态变化。结果显示：通过对不同生长年限的比较,西洋参根际土壤微生物有总体水平看,均有所增长,土壤理化性质也有不同程度的改变。鉴别出西洋参根际真菌的主要优势种群,并且得出西洋参根际的主要病原菌（Alternaria sp.）等和拮抗菌（Thrichoderma sp.）等随着生长年限的增加所占比例均有所增加。     

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。     

植物根际分泌物与土壤微生物互作关系的机制研究进展

为揭示植物与土壤微生物之间互作关系的途径与机制,综述了根际有益微生物对植物生长发育的促进作用以及植物根际分泌物对土壤微生物的影响这2个方面的研究进展,主要分述了根际促生微生物PGPM对植物生长发育的促进作用;生防微生物BCA对植物生长发育的促进作用;根系分泌物的组成;根系分泌物的功能;根系分泌物影响土壤微生物的途径等方面的内容。指出植物与土壤微生物之间互作关系机理的研究还不够深入,对PGPM菌株的筛选和适应能力的研究,生防微生物的生态适应性及对靶标病原菌的作用机制研究,对根系分泌的分离鉴定方法的优化及化感作用途径等需要更深入探究。今后应加大现代分子生物学技术在相关研究中的应用,将分子生物学技术与传统培养方法相结合,进一步揭示植物与土壤微生物之间的互作关系。     

盐碱胁迫对芸豆根际土壤微生物数量及酶活性的影响

为了探究芸豆根际微生态环境对盐胁迫的响应机制,以HYD和JW为试验材料,采用盆栽法,将2种碱性盐Na2CO3、Na HCO3按摩尔比1∶9混合,按混合后占土壤质量分数0(S0),0. 4%(S1),0. 8%(S2),1. 2%(S3)设计4个浓度梯度,研究不同程度盐碱胁迫对芸豆根际土壤微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明,在盐碱胁迫下,HYD在株高、根长和地上、下生物量等优于JW。在盐碱胁迫处理下根际土壤细菌、真菌和放线菌数量差异显著,细菌数量高于真菌和放线菌数量。两芸豆品种根际土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性与土壤微生物数量均在S1处理下达到最大值,且差异显著。在相同处理下,HYD的株高、根长和地上、地下生物量等生长特性与根际土壤微生物数量、酶活性均显著高于JW。相关分析表明,脲酶活性与细菌数量、真菌数量、放线菌数量和微生物总量呈显著或极显著正相关,磷酸酶活性与放线菌数量、过氧化氢酶活性与真菌数量均呈显著正相关。在盐碱胁迫条件下,p H值上升,微生物数量发生变化,导致酶活性改变,间接改变根际土壤微环境。一定量的盐碱胁迫有利于提高芸豆根际土壤微生物数量及酶活性,促进芸豆生长。     

不同生态区水稻根际微生物数量分析

选择3个不同生态区的高产水稻(产量500~1200kg/667m2)根际土壤为对象,对水稻根际微生物类群数量进行了比较研究。结果表明,在水稻生长过程中,不同生态区水稻根际细菌、真菌、放线菌数量大都表现为永胜县涛源乡>昆明>宜良。涛源乡各种高产田水稻根际细菌、真菌、放线菌数量大都与昆明和宜良之间呈显著差异,而宜良与昆明的水稻根际细菌、真菌、放线菌数量之间也分别呈不同的显著水平。不同生态区水稻根际细菌数量随生育期的变化大都表现为幼穗分化期>穗期>成熟期,而水稻根际真菌和放线菌数量随着生育期的变化是不一致的。从三大微生物总数的平均状况来看,涛源>昆明>宜良,表明永胜县涛源乡丰富的水稻根际微生物类群数量是涛源生态区比昆明和宜良生态区水稻高产优越的原因之一。