崇明西红花根际土壤和球茎微生物多样性分析

为研究崇明西红花栽培地根际土壤和球茎中微生物多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对其微生物群落组成进行了比对分析。结果表明,西红花根际土壤和球茎中细菌和真菌在门类水平上菌群类别差异不显著,但在丰富度和多样性方面根际土壤明显高于球茎;在属和种水平上差异显著;在种水平上,根际土壤或球茎均有各自特有的细菌或真菌,且具有较高的相对丰度。西红花致病真菌瓶霉(Phialophora)和背芽突霉(Cadophora)在崇明西红花球茎大量存在。因此,推测西红花病害发生,除与土壤菌群相关外,与其内生细菌和真菌也紧密相关。本研究结果初步分析了崇明栽培地西红花根际土壤和球茎中微生物多样性及群落结构组成,为进一步筛选合适的崇明西红花栽培地土壤和种球杀菌剂提供了理论依据。     

基于高通量测序的两种植被恢复类型根际土壤细菌多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型土壤微生物细菌群落结构、多样性的变化特征,以流动沙地为对照,运用高通量测序技术,对自然恢复的油蒿群落、人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤细菌多样性进行了研究,并分析了土壤理化性质对其分布的影响。结果表明:(1)与流沙对照相比,两种植被恢复类型对细菌多样性产生了正效应,细菌群落丰度、多样性和均匀度明显增加。其中,自然恢复的油蒿群落土壤细菌丰度高于人工种植的中间锦鸡儿群落;(2)变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为研究区土壤中的优势细菌类群,其中变形菌门在各样地丰度比例最高,变形菌的4个亚群变化趋势一致,α-变形菌相对含量在油蒿和中间锦鸡儿群落根际土壤中明显增加,尤其是自然恢复的油蒿群落根际土壤中α-变形菌得到了很好的恢复;(3)土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾含量和土壤含水量是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要土壤因子,典型相关分析表明土壤有机质、全氮、全钾、速效钾、速效氮含量对于研究区土壤细菌群落遗传多样性的变化起着重要作用。     

不同林龄杉木根际与非根际土壤微生物群落特征

为探究中亚热带杉木土壤微生物群落随林龄变化特征,以中亚热带7,24,34 a生杉木人工林为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析其根际和非根际土壤微生物数量和群落结构及驱动土壤微生物变化的主要土壤环境因子。结果表明：随着杉木林龄的增长,非根际土壤各类微生物数量不断减少,根际土壤微生物数量不断增加,34 a生杉木人工林细菌含量、革兰氏阴性菌含量、Cy∶MONO根际土壤显著高于非根际土壤,而其他各类微生物在根际和非根际土壤间均没有显著差异。相关分析和冗余分析结果表明：土壤环境因子对杉木土壤微生物群落有显著影响,其中有效磷和铵态氮含量对土壤微生物群落的影响较大,有效磷含量与土壤微生物群落呈正相关,土壤铵态氮含量与其呈负相关。因此,在杉木人工林管理过程中,可适当增加磷的输入,以增加土壤微生物数量,提高土壤质量,促进杉木的生长。     

银北盐碱区植物根际土壤酶活性及微生物群落特征

开展盐碱区耐盐植物根际微生物群落多样性研究,对于盐碱土壤的植被恢复和生态修复具有重要意义。运用Biolog微平板技术,对宁夏银北盐碱区6种耐盐植物根际土壤酶活性及微生物群落代谢功能多样性进行研究。结果表明:不同植物根际土壤理化性质和酶活性存在一定的差异。与裸地相比,6种植物能显著提高盐碱地土壤酶活性,苜蓿根际土壤三种酶活性显著高于其他植物。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为苜蓿(MX)、芨芨草(JJC)、柽柳(CL)、柳枝稷(LZJ)、苦豆子(KDZ)、枸杞(GQ)和裸地土壤(CK),根际土壤与盐碱裸地土壤之间差异显著(P<0.05)。土壤微生物群落香农指数、辛普森指数和麦金塔指数均以苜蓿根际土壤最高,芨芨草次之,二者较其他土壤差异显著(P<0.05)。不同植物根际土壤微生物碳源利用能力存在差异,苜蓿根际土壤微生物的利用率显著高于其他土壤(P<0.05),碳水化合物类是根际土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类和羧酸类,胺类的利用率最小。主成分分析显示,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物类和羧酸类。综合各项指标,均表现...     

水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的遗传多样性分析

利用PCR—RFLP检测了水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的nifH基因。对54个阳性克隆的nifH 限制性内切酶Mnl I的RFLP图谱进行UPGMA聚类分析和最大似然法分析，结果表明了8对相似的带型(相似性> 50%)和2对同源性为100%的带型分别来源于水稻根际土壤及根组织内外，3种特有的带型均来源水稻根际土壤和3种特有带型来源于水稻根组织内外。证明了水稻根际土壤和水稻根组织的固氮微生物具有显著的多样性，也初步显示了土壤中某些固氮微生物能定植于水稻根内或根表。     

喀斯特生态系统中乔木和灌木林根际土壤微生物生物量及其多样性的比较

我国喀斯特区域面积分布较广,而喀斯特生态系统的退化已成为当前西南地区面临的严重的生态问题。本研究选取贵州中部两种不同植被类型的生态系统—乔木林和灌木林,以乔木林中的白栎、园果化香和灌木林中的火棘、竹叶椒等主要优势树种为对象,研究不同的植物树种对根际土壤微生物生物量及其细菌群落结构的影响。结果显示:乔木林系统中根际土壤微生物生物量碳、氮显著性高于灌木林,植物的根际效应在乔木林中表现更为显著;同时乔木林中的优势树种通过根系分泌物的作用显著提高根际土壤细菌多样性指数,而灌木林中优势树种的根际土壤微生物量及多样性均未表现出明显的根际效应。因此,植被的演替通过改变土壤微生物的特性影响植物-微生物-土壤之间的物质和能量循环,进一步影响喀斯特生态系统的稳定和健康功能。     

水稻旱育壮秧的根际生态学特性分析

旱育秧是水稻高产栽培中的关键技术之一,具有省水、省种、省工、省肥、增产、早熟等特点。本研究采用大田试验,通过比较旱育秧与水育秧根际土壤生态因子及细菌群落多样性的变化,并结合地上部秧苗的形态特征,探讨旱育壮秧形成的根际生态学特性。研究结果表明,旱育方式下秧苗株高较水育秧苗矮32.31%,但植株地上部干重、根长、根干重、根冠比、白根数分别提高3.02%、21.99%、18.93%、15.10%、200.00%。根际土壤生态因子监测表明,旱育秧土壤含水量为15%~17%;与水育秧相比,土壤p H降低7.94%,电导率提高244.62%,温度上升2~3℃。旱育秧根际土壤中的磷酸单酯酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性分别比水育秧高166.66%、518.85%、131.98%、102.70%、84.36%,但硝酸盐还原酶活性却下降72.95%,这有利于土壤物能转化,提高土壤养分的有效性,表现为土壤有机质、硝态氮、铵态氮、速效钾、有效磷含量分别比水育秧高89.27%、320.11%、56.95%、50.85%、184.75%。细菌16S r DNA测序表明旱育秧苗根际土壤细菌Chao1指数和香农指数显著高于水育秧。菌群分析发现,旱育栽培下变形菌门α-变形菌纲和γ-变形菌纲,拟杆菌门,绿弯菌门,硝化螺旋菌门,酸杆菌门,芽单胞菌门,浮霉菌门和放线菌门比例上升,而厚壁菌门,变形菌门β-变形菌纲的比例下降。对土壤细菌优势群落的功能分析发现,旱育秧能够显著促进根际与土壤养分转化密切相关的硝化细菌、固氮菌、氨氧化菌、光合细菌、解磷菌、解钾菌的繁殖。同时,旱育秧根际土壤中与根系生长密切相关的根际促生菌的数量也显著提高。可见,旱育秧栽培方式通过控制土壤中水分的含量,调控秧苗根际土壤p H、电导率和温度,改善土壤生态环境,增强了根际土壤中与营养转化循环相关的优势菌群的数量比例,进而有利于健壮秧苗的形成。     

黄河三角洲刺槐根际与非根际细菌结构及多样性

为精确分析黄河三角洲刺槐根际与非根际土壤细菌群落定殖情况,本研究采用高通量测序方法对刺槐根际与非根际土壤细菌结构及多样性进行了研究。研究表明,根际土壤细菌共有36门214属,非根际土壤细菌共有33门153属。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)细菌丰度超过15%,是根际与非根际土壤中的优势菌落。根际与非根际土壤中酸杆菌门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度差异显著。根际土壤中红游动菌属(Rhodoplanes)、溶杆菌属(Lysobacter)、热单胞菌属(Thermomonas)、链霉菌属(Streptomyces)及非根际土壤中红游动菌属、溶杆菌属、链霉菌属、Kaistobacter细菌丰度超过4%。根际土壤中固氮菌丰度显著高于非根际土壤,解磷、解钾细菌丰度差异不显著。根际与非根际土壤细菌Chao丰富度分别为2 054、2 376,差异显著。根际与非根际土壤细菌之间的权重(Weighted Unifrac)距离在0.12~0.25之间。综上所述,黄河三角洲刺槐根际与非根际土壤细菌结构具有一定差异,多样性差异显著。     

玉米根际和非根际土壤细菌微多样性与土壤有机碳矿化的关系

[目的]运用高级别分类学分辨率揭示玉米根际和非根际土壤中细菌群落微多样性,并探讨微多样性与土壤有机碳矿化的关系,从更精细的分类学分辨率水平上为玉米根际土壤中微生物驱动的碳循环提供理论依据。[方法]以西北农林科技大学曹新庄试验农场为依托,采取田间生长条件下玉米根际和非根际两种土壤类型。利用高通量测序技术,比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上玉米根际和非根际土壤中的细菌群落结构,揭示细菌群落的微多样性。同时通过培养试验检测根际和非根际土壤的有机碳矿化特性。[结果]通过比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上的细菌群落,OTUs和ASVs两种方式显示出相似的细菌群落结构。在玉米根际和非根际土壤类型中,ASVs在更高分类学分辨率水平上描绘细菌群落组成,同时揭示了普遍存在于OTUs内的不同菌株或生态型。此外,两种不同生长策略(r-策略和K-策略)细菌物种的相对丰度差异是导致根际和非根际土壤细菌群落结构不同的主要因素。培养试验表明,根际土壤有机碳矿化量显著高于非根际土壤。3 a的连续采样分析结果表明,根系是田间成熟玉米根际和非根际土壤理化性质差异的主要因素而受时间(2019—2021年...     

水分管理对水稻籽粒硒积累及根际土壤细菌群落多样性的影响

采用盆栽试验方法,研究不同水分管理方式对水稻根际土壤硒组分、籽粒硒积累以及根际土壤细菌群落多样性的影响。结果表明：在水稻的各生育期,好氧和干湿交替较淹水灌溉一定程度上提高了土壤pH和氧化还原电位（Eh）,土壤可溶性和可交换态硒含量增加,从而提高了土壤硒的有效性。水稻成熟后,不同部位的含硒量由高到低依次为根（1.38~2.22 mg·kg^-1）、叶（0.55~0.85 mg·kg^-1）、茎（0.53~0.61 mg·kg^-1）和籽粒（0.15~0.53 mg·kg^-1）。水稻籽粒含硒量以干湿交替灌溉最高,淹水灌溉最低,二者含硒量差异达显著水平。干湿交替灌溉的水稻产量显著高于常规淹水灌溉,且较淹水灌溉提高了7.83%,较好氧灌溉提高13.51%。水稻根际土壤优势菌为变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、Patescibacteria和芽单胞菌门,变形菌门是不同水分管理方式下水稻根际土壤中丰度最高的细菌,水分管理措施显著影响其丰富度,干湿交替和好氧灌溉中变形菌门的丰富度明显高于淹水灌溉。从纲水平看,Gammaproteobacteria的丰度与土壤有效硒含量呈正相关,故Gammaproteobacteria丰度的增加可能是土壤硒生物有效性增加的另一个重要原因。综上,干湿交替灌溉不但能提高水稻产量和稻米硒含量,且较正常淹水管理节约用水,在水稻生产中,是一种优先推荐的水分管理方法。     

玉米根际土壤芽胞杆菌的多样性

为了解玉米(Zea mays)不同品种根际芽胞杆菌种群多样性信息,本研究采用稀释平板法,对10个玉米品种根际的芽胞杆菌进行了分离,并对其进行16S r RNA序列分析。结果表明,从10个玉米品种根际共分离到69个形态差异的芽胞杆菌菌株;16S r RNA序列分析表明,69个菌株鉴定为23个种,归属于3个属,芽胞杆菌属(Bacillus)、赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)和嗜冷芽胞杆菌属(Psychrobacillus),其中芽胞杆菌属的种类和数量最多。玉米不同品种根际的芽胞杆菌的种类数量不同,QB662×QB2219和QB1013×QB446根际分离到的芽胞杆菌种类最多,均为8种;J106×QB572的芽胞杆菌菌落含量最高。玉米根际的优势种群主要为嗜气芽胞杆菌(B.aerophilus)、阿氏芽胞杆菌(B.aryabhattai)、简单芽胞杆菌(B.simplex)和苏云金芽胞杆菌(B.thuringiensis),其他芽胞杆菌种类仅在一种或少数的玉米品种出现。QB662×QB2219根际的芽胞杆菌种类香农-威纳(Shannon-Wiener)指数(H)最大;QB948×QB48根际的芽胞杆菌种群香农-威纳多样性指数次之,但均匀度指数最高;J106×QB572的多样性指数和均匀度指数皆最低。菌株FJAT-17411、FJAT-17472、FJAT-17430和FJAT-17442与Gen Bank中已报道16S r RNA基因序列的相似性为97%~98%,可能为芽胞杆菌的新种。本研究结果表明,玉米根际具有较为丰富的芽胞杆菌种群多样性,并存在一些潜在的新的微生物菌种资源。本研究对芽胞杆菌资源的开发和利用提供良好的实验材料和理论基础。     

铜胁迫对抗虫转基因水稻根际土壤微生物的影响

根际土壤微生物群落是联系土壤环境与作物生长的重要纽带,也是转基因作物环境安全评价的主要指标,而Cu胁迫对转基因水稻根际土壤微生物的影响目前尚不清楚。本研究基于盆栽试验,采用高通量测序等技术研究Cu胁迫(Cu含量100mg/kg)对抗虫转基因水稻华恢1号(HH)及其亲本非转基因水稻明恢63(MH)农艺性状及成熟期根际土壤微生物的影响,并以不施加Cu胁迫处理为对照。结果显示:Cu胁迫显著降低了水稻株高、生物量及产量;Cu胁迫改变了水稻根际土壤总氮、铵态氮含量及氧化还原电位值,而种植转基因水稻仅降低了根际土壤氧化还原电位值;Cu胁迫没有影响水稻根际土壤细菌丰度,但降低了细菌群落Alpha-多样性,改变了水稻根际土壤细菌群落组成和群落结构;相同Cu含量胁迫下,HH和MH水稻生长指标及根际土壤细菌群落结构及组成差异较小。上述研究表明,Cu胁迫抑制了水稻农艺性状及根际土壤细菌群落,但种植抗虫转基因水稻没有影响水稻植株及根际土壤细菌群落对Cu胁迫的抗性。     

Soil Microbial Community Composition and Diversity in the Rhizosphere of a Chinese Medicinal Plant

Rehmannia glutinosa is an important medicinal plant, but there is a serious problem of decreasing productivity with its continuous cropping on the same land. We hypothesize some relationships between this problem and the disturbed soil ecosystem. In this work, two community‐based microbiological measurements, community‐level physiological profiling (CLPP) using Biolog sole carbon (C) source utilization tests and phospholipid ester–linked fatty acid (PLFA) profiles, were used to evaluate soil microbial community function and composition of different R. glutinosa cropping soils. Field investigation showed that the problems with continuous cropping occurred not only in 2‐year continuous fields but also in 5‐year rotation fields. Soil basal respiration and metabolic quotient were significantly greater in R. glutinosa cropping soils than in the noncropping controls. In contrast, the Shannon index from the Biolog data set was lower in R. glutinosa cropping soils. Both CLPP‐ and PLFA‐based principal component analyses (PCA) showed distinct groupings of soil microbial communities in R. glutinosa rhizosphere, and 11 PLFAs representing different microbes were identified from the principal component scores of PLFAs. Among these, an abundance of PLFA 18:2ω6,9, which is a biomarker of soil fungi, was significantly higher in R. glutinosa cropping soils than control soils. These results suggest an alteration of soil microbial community following R. glutinosa cropping, and this might be an important reason for the constraints associated with continuous cropping.     

套作对黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性影响

以设施蔬菜中的主要栽培种类黄瓜为研究对象,以毛葱、蒜为套作作物,利用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性,Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism)技术对套作黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性进行了研究。结果表明:套作改变了黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性和优势菌群结构。套种毛葱的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性高于套种蒜的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性;在黄瓜定植前和拉秧期,套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照高的趋势,而在根瓜期和盛瓜期套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照低的趋势;毛葱的套作效果最佳,蒜套作次之。套作提高了黄瓜产量。     

典型农田根际土壤伯克霍尔德氏菌群落结构及其多样性

在根际环境中伯克霍尔德氏菌(Burkholderiales)是一类重要的植物促生菌,其群落结构变化可能会影响植物的生长和发育。本研究针对伯克霍尔德氏菌目,采用特异性引物16S rRNA基因高通量测序技术,研究了田间条件下黑土、潮土和红壤中玉米根际伯克霍尔德氏菌群落结构及其对地上部作物生物量和产量的可能影响。结果表明:在三种土壤类型中,与未施肥相比,施肥对伯克霍尔德氏菌目的丰富度和多样性均没有显著影响。在伯克霍尔德氏菌的科水平主要检测到三类细菌,分别为草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和伯克氏菌科(Burkholderiaceae),且草酸杆菌科是其中的优势菌。此外,施肥显著增加了有机质含量较低的潮土中马赛菌(Massilia spp.和Massilia sp. WG5)和伯克氏菌(Burkholderiaspp.)的相对丰度(P<0.05);增加了酸性红壤中草螺旋菌(Herbaspirillumsp.ZM319)的相对丰度,但降低了Noviherbaspirillum spp.的相对丰度(P<0.05);而在有机质含...     

樱桃根际土壤特征及其评价

为探讨樱桃植株生长发育对根际土壤因子的影响,评价其根际生态环境,对土壤的pH值、速效养分、酶及微生物等19种指标的根际分布特征和相互关系进行了分析。结果表明,土壤pH值、氧化还原电位(Eh)、碱解氮、蛋白酶、过氧化氢酶、细菌及总菌数表现为根际负效应([R/S)<1],速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锰、有效铜、脲酶、中性磷酸酶、放线菌及真菌表现为根际正效应([R/S)>1],有效锌根际效应不显著。脲酶、中性磷酸酶及蛋白酶3种水解酶活性与pH值及Eh的特征向量和载荷较大,可将其归为同一类综合指标,反映或评价以根际碱解氮为代表的土壤肥力状况。pH值、碱解氮等化学指标,土壤酶、微生物等生物活性指标在一定程度上可反映樱桃根际生态环境状况。     

不同施肥年限对红壤细菌多样性及群落结构演替的影响

为探讨不同年限施肥处理对旱地红壤细菌多样性和群落结构演替的影响,基于中国科学院红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验,采集种植玉米后第1年(Y2011)、第3年(Y2013)和第7年(Y2017)的土样进行分析。试验处理分为不施肥(CK)、化肥(N)和化肥+秸秆猪粪配施(NSM)3个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异。结果表明:(1)施肥处理显著提高了土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷养分含量,NSM处理对土壤肥力的提升效果比N处理好,且随着施肥年限的延长,提升效果越显著;(2)与Y2011相比,Y2013和Y2017下CK、N和NSM处理的细菌α多样性均显著提高,且N和NSM处理细菌多样性显著高于CK处理;(3)主坐标分析和聚类分析表明,土壤细菌群落主要通过施肥年限聚类在一起,但同一施肥年限下不同施肥处理之间细菌群落结构没有显著差异;(4)土壤全磷是驱动细菌多样性和群落结构变异的最关键因子。本研究从细菌多样性增加的角度,为探索有机培肥下红壤肥力提升和生态系统健康管护提供了科学依据。