大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

基于GODAS资料的南海上层海洋热状态气候变化特征分析

为了深入了解南海上层海洋热力状态的变化规律,利用1980—2015年共36年GODAS月平均海温资料,将5~366 m的垂直平均海温表征南海地区海洋上层的热含量,分析了南海海洋上层热状态的水平和垂直分布特征以及季节和年际变化特征。结果表明：年平均南海热含量水平分布表现为东高西低的形势,垂直纬向平均分布表现为暖水厚度和温跃层深度东厚（深）西薄（浅）,垂直经向平均表现为暖水厚度南厚北薄,温跃层深度中间浅两边深;南海地区海温变化幅度在75~200 m处最大,不同深度海温距平均具有明显的年际和年代际变化特征;南海区域平均热含量在秋季最高,春夏次之,冬季最低,其年际变化明显,且在1998年之后出现明显的突变,由负值转变为正值,表现出明显的增温趋势;热含量季节EOF主模态空间分布形势表现为东高西低的特征,对应的时间序列在20世纪90年代末存在年代际转折,由主要为负值转化为主要为正值,表现在空间分布上,则为南海地区热含量由西高东低型转化为东高西低型。     

废弃矿区大豆根际土壤细菌群落对施肥方式的响应

【目的】从细菌多样性和组成结构角度评估化学肥料与硅酸钠或蚯蚓结合施用对废弃矿区大豆根际细菌群落的影响,为日后矿区复垦和生态恢复提供理论依据。【方法】在广东省梅州市黄畲村废弃矿区种植大豆‘华春9号’,试验设置4个施肥处理:氮磷钾肥结合硅酸钠(3NPK+S和5NPK+S),氮磷钾肥结合蚯蚓20条·m-2(3NPK+E和5NPK+E),以不施肥为对照(3CK和5CK)。在施肥后3和5个月时对大豆根际土壤进行采样。通过提取土壤细菌总DNA、16S rRNA测序和测定土壤基本化学性质,探究该矿区大豆根际细菌群落多样性和结构对不同施肥处理的动态响应过程。【结果】与3CK相比,3NPK+E处理显著增加了Chao1和Shannon指数;与5NPK+E处理相比,5NPK+S处理显著增加了Shannon指数。主坐标分析(PCoA)表明,不同处理下的根际细菌群落组成在操作分类单元(OTU)水平上出现显著分离。从属的相对丰度来看,Uncultured_f_Anaerolineaceae是3NPK+S、3NPK+E、5NPK+S、5NPK+E处理土壤中的优势菌属。基于Mantel检验和典型关联分析(CCA)显示,土壤有机质、有效磷和全碳含量对5NPK+E处理的根际细菌群落有显著影响。【结论】施加NPK+S和NPK+E肥料均能有效提高矿区土壤细菌多样性,从而间接对土壤修复起促进作用。施肥方式和处理时间均会显著影响细菌群落组成,并且施肥处理时间越长对细菌群落组成的影响越明显。Uncultured_f_Anaerolineaceae富集在施肥处理下的土壤中,这类细菌可能在促使碳转化的过程中起重要作用,同时还具有修复土壤污染的潜力。NPK+E施用增加了有机质含量,对细菌群落的生长有促进作用。     

水氮配合对不同耐旱性红小豆根际土壤酶活性的影响

采用盆栽试验,以耐旱性不同的2个红小豆品种JN-2(耐旱品种)和B-876-16(旱敏感品种)为供试材料,研究水、氮配合对不同生育期红小豆根际土壤酶活性的影响。结果表明,相同水分条件下,2种供试红小豆在苗期和开花结荚期均表现为根际土壤过氧化氢酶和脲酶活性随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势,且在施氮量为0.1 g/kg时,根际土壤酶活性最高,抗旱品种的变化幅度更大;相同施氮量下,2种红小豆根际土壤过氧化氢酶和脲酶活性随着灌水量的减少呈增加趋势,同样表现出抗旱品种增幅较大的现象。适当的干旱胁迫并少量施用氮肥(N用量0.1 g/kg),更有利于红小豆根际土壤酶活性的提高。     

间作栽培对宁夏南部山区马铃薯根际土壤真菌菌群结构的影响

根据宁夏南部山区气候和作物的生长特点,设计马铃薯‖玉米（P‖M,行比分别为4∶1,3∶2, 2∶3）、马铃薯‖蚕豆（P‖F,行比同前）、马铃薯不同品种（A‖B‖C,行比1∶1∶1）间作栽培模式,以马铃薯连作为对照,研究马铃薯根际土壤真菌多样性和菌群结构的变化,探寻能够减轻宁夏南部山区马铃薯连作障碍的有效栽培模式。采用基于18S rDNA的末端标记限制性片段长度多态性 (Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP) 技术研究不同间作栽培模式下马铃薯根际土壤真菌的菌群结构和多样性变化,构建真菌ITS克隆文库,利用Genbank数据库比对各栽培模式中ITS序列的测序结果,并作群落结构组成和功能分析。结果表明,马铃薯间作栽培后真菌Shannon-Wiener指数和Simpson指数均有不同程度降低;马铃薯与玉米、蚕豆间作后根际土壤真菌的物种丰富度在门、纲和目的分类学水平上与连作相比明显下降,菌群结构发生较大变化,成熟期马铃薯‖玉米3∶2行比间作模式与连作的差异最大,属的比例下降67.74%。间作栽培后,黑孢属（Nigrospora）、地丝霉属（Geomyces）、圆盘菌属（Orbilia）、枝顶孢属（Acremonium）、四枝孢属（Tetracladium）等9个属的真菌消失,同时新增刺盘孢属（Colletotrichum）、毛壳属（Chaetomium）、巨孢囊霉属（Gigaspora）、小球腔菌属（Pleosporineae）等13个属的真菌,其中马铃薯‖玉米3∶2行比间作后巨孢囊霉属比例高达60.35%。可见,马铃薯‖玉米间作栽培能有效改善马铃薯根际土壤的真菌菌群结构,使其微环境得以改善,缓解宁夏南部山区马铃薯连作障碍。     

深圳填海区植物根际土壤耐盐菌株筛选与鉴定

【目的】耐盐菌在盐渍土壤中分布广泛,研究其分布特征可为下一步盐渍土改良和降低植物盐害工作提供有益参考。【方法】从深圳坝光和宝安填海区灌木根际采集10个土壤样品,利用不同浓度的NaCl培养基分离耐盐菌种,并通过电镜形态观察和基因组DNA扩增测序对其进行鉴定。【结果】从灌木根际土壤中分离出66株根际菌株,其中14株具有强耐盐能力,可在10%～14% NaCl浓度下生长。电镜结果和16S rDNA序列分析表明,深圳坝光和宝安填海区土壤耐盐菌种类丰富且形态差异明显,14株细菌中有13株来自芽孢杆菌属(Bacillus),1株来自溶杆菌属(Lysobacter)。此外,对其中3株耐盐菌的碳源利用能力分析结果表明,3株菌具有不同的碳源利用能力,NY12可利用的碳源种类最多。【结论】首次对灌木根际耐盐菌株进行分离鉴定,共分离出14株强耐盐菌株,其形态和碳源利用能力差异显著。     

薄膜扩散梯度（DGT）技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用

土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势,适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状,包括以下3方面内容:一是一维物质浓度测定;二是二维化学分布成像;三是与薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡式孔隙水采样器(Peeper)和平面光极(PO)等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明,DGT适合在亚毫米(几十至几百微米)至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后,在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。     

芳香植物精油对竹子根际微生物种群的影响

竹林生态系统虽然比较稳定,但病原菌也较多,使用生物农药是竹林可持续发展的必然道路。许多芳香植物精油具有优良的抗菌活性,都有作为生物农药的潜力。但是竹林土壤微生物也可能受到精油抑菌性能的影响。本研究选取常见5种芳香植物精油香茅、肉桂、大蒜、生姜和茶树精油,对其化学成分进行鉴定并对毛竹实生盆栽苗的土壤进行处理,测定毛竹根际土壤微生物的细菌丰度和种群多样性。结果表明,5种精油会降低毛竹根际微生物的丰度和多样性,使变形菌门的细菌成为绝对优势菌群。对微生物的影响从大到小依次是香茅、生姜、茶树、肉桂和大蒜精油。     

荧光假单胞菌的溶磷机制及其在杨树菌根际的定殖动态

【目的】探究荧光假单胞菌菌株JW-JS1的溶磷能力及其在杨树根际和菌根际的定殖动态,揭示菌株的溶磷机制并进一步阐明溶磷细菌与外生菌根真菌的互作机制,为杨树专用复合菌剂的开发与应用提供理论依据。【方法】通过液体培养试验分析荧光假单胞菌菌株JW-JS1培养液可溶性磷含量、p H和可滴定酸含量的变化,采用高效液相色谱(HPLC)法测定有机酸种类和含量,利用抗利福平标记法筛选稳定的标记菌株,运用灌根法研究其在杨树根际和菌根际的定殖动态。【结果】1) JW-JS1菌株培养液可溶性磷含量随接种时间延长逐渐增加,培养液pH与可溶性磷含量呈极显著负相关(r=-0.889~(**)),可滴定酸含量与可溶性磷含量呈极显著正相关(r=0.958~(**));2) JW-JS1菌株分泌的总有机酸量(434.39 mg·L~(-1))明显高于CK (25.94 mg·L~(-1))(P0.05),共检测出草酸、酒石酸、柠檬酸、顺丁烯二酸和反丁烯二酸5种有机酸,其中,草酸含量(273.69 mg·L~(-1))明显高于其他种类有机酸,约占总有机酸量的63.01%;3)筛选出含有300μg·mL~(-1)利福平抗性的标记菌株JW-JS1~(Rif),与原始菌株相比,其菌落形态和溶磷能力均未发生明显变化(P0.05);4)标记菌株在杨树根际和菌根际均能长期稳定存活并保持一定的定殖数量,随接种时间延长定殖数量呈下降趋势,定殖动态基本一致,其中,接种50天后定殖数量分别为5.2×10~4和4.5×10~4cfu·g~(-1)。【结论】荧光假单胞菌菌株JW-JS1的溶磷能力与培养液pH、可滴定酸含量和有机酸密切相关,特别是菌株分泌的草酸可能在溶磷过程中发挥重要作用。荧光假单胞菌菌株JW-JS1在杨树根际和菌根际均能长期稳定存活并保持一定的定殖数量。荧光假单胞菌菌株JW-JS1与红绒盖牛肝菌Xc是构建杨树专用功能复合微生物肥料的理想材料。