缓释肥处理下麦田土壤细菌和真菌群落对气候变化的响应

采用控制系统来模拟未来大气CO₂浓度和气温升高的气候变化情景,借助基于半导体芯片技术的IonS5TMXL测序平台并结合相关生物信息学方法对气候变化背景下缓释肥处理的麦田土壤进行16S rRNA细菌V4区和18S rRNA真菌ITS区测序分析,探究了缓释肥处理下麦田土壤细菌和真菌对气候变化的响应。结果显示,所有样品测序后获得细菌和真菌平均有效序列数分别是80543和64303个,平均OTUs分别是3149和1161个。Alpha多样性分析显示,大气CO₂浓度升高小麦土壤细菌的Shannon和Chao1指数均降低,而土壤真菌在各气候环境下均无显著差异。主成分分析显示,各处理下土壤细菌群落结构差异不明显,真菌群落结构在气温升高时差异明显。缓释肥处理与普通肥相比,土壤细菌和真菌的Alpha多样性及群落结构在不同气候条件下均没有差异。菌群分类学表明,小麦土壤的优势细菌门为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门,主要的优势细菌属有9种;优势真菌门为子囊菌门、被孢菌门和担子菌门,主要的优势真菌属有7种。大气CO₂浓度升高条件下,施用普通尿素使变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度分别增加10.34%和46.27%。在对照温度对照CO₂浓度条件下,缓释肥处理比普通肥处理使子囊菌门和毛壳菌属相对丰度分别显著增加39.85%和295.33%;在升高温度对照CO₂浓度条件下,缓释肥处理比普通肥处理使子囊菌门和毛壳菌属分别增加33.16%和154.49%。CO₂对变形菌门、鞘氨醇单胞菌属和毛壳菌属的影响达显著水平。在各气候变化环境下,各土壤理化性质均有所改善;与普通氮肥相比,缓释氮肥处理在各气候环境下土壤有机质、碱解氮和全氮含量降低,土壤有效磷和总磷含量升高。冗余分析表明,土壤细菌群落结构主要受土壤全氮和盐分含量的影响,而真菌群落结构主要受土壤pH和有效磷含量的影响。研究结果表明,未来气候环境变化对土壤微生物群落的影响大于缓释肥处理。该结果加深了缓释肥对土壤微生物群落结构和多样性影响的认识,为未来气候环境变化下缓释肥推广使用提供理论依据。     

不同植被对煤矿复垦区域土壤真菌多样性和酶活性的影响

为了评价不同植被对煤矿废弃地复垦区土壤生态修复的效果,本研究开展了桃树、杉树、李树等植被对复垦区土壤酶活性和真菌种群多样性的影响分析。结果表明：（1）不同植被下,脲酶、酸性磷酸酶和转化酶的活性差异显著。脲酶在对照中最高,桃树最低;酸性磷酸酶活性对照最高,杉树（0~20、40~60 cm）和桃树（20~40 cm）土壤中最低,且一般情况下酶活性随土层加深而降低,具有表聚性,但不同植被和不同土层的转化酶活性的变化表现不同;该区域土壤的pH随土层加深增高,最高为5.67,均呈酸性,除对照外,均表现出一定程度的差异性。（2）不同植被下,所有土壤样品的真菌种群优势门均为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、毛霉菌门（Mucoromycota）,季也蒙酵母属（Meyerozyma）和芽枝霉属（Cladosporium）为所有土壤样品都具有的优势属,而孢霉属（Mortierella）仅在柳树土壤中不是优势属,青霉菌属（Penicillium）、绿核菌属（Ustilaginoidea）是李树土壤中的优势属;盘菌属（Tricharina）是杉树土壤中的优势属;刺毛四枝孢（Tetracladium）是对照土壤中的优势属。通过综合非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling, NMDS）表明,不同植被的土壤真菌群落组成差异较大,柳树0~20 cm、杉树20~40 cm、对照40~60 cm土壤中的真菌数量和多样性较丰富,其中桃树土壤中的真菌丰富度和多样性相对较低。本研究结果可以为其他煤矿复垦区域土壤生态修复研究提供借鉴。     

基于中麻黄萌发种子转录组的黄酮类化合物合成途径基因的挖掘

应用新一代高通量测序技术(Illumina Solexa),对中麻黄(Ephedra intermedin)同萌期的种子进行转录组测序,数据重头(denovo)组装后,共获得52 007条Unigene序列,总长为25 043 596 bp。COG功能注释、GO分类及KEGG代谢通路分析后,获得了64 751个GO功能注释,17 701个COG功能注释以及16 942个KEGG注释,并从KEGG通路中找到参与黄酮类化合物合成途径的关键基因片段283个,其中包含了查尔酮合酶基因、细胞色素相关基因和花青素还原酶等基因。中麻黄转录组测序工作的完成,极大地扩充了麻黄的基因资源,为麻黄属植物分子系统进化分析、抗性和药用功能基因的发掘与利用、遗传改良等研究奠定基础。     

矮丛蓝莓品种“美登”叶片转录组测序和生物信息学分析

以矮丛蓝莓品种"美登"为试材,采用第二代测序技术对其嫩叶转录组进行了测序及生物信息学分析,研究了矮丛蓝莓功能基因组信息,以期增加对矮丛蓝莓生长发育分子机理的了解,并为矮丛蓝莓的分子标记辅助育种奠定基础。结果表明:在获得的约1G纯净数据,共拼装了41 929条Unigenes,其中被GO数据库成功注释Unigene分别涉及到生物学过程、细胞成分及分子功能相关的共45类生理代谢功能;KOG数据库注释到19 149条Unigenes,共涉及25条代谢通路;KEGG数据库成功注释13 072条Unigenes,共涉及到5个大类、18个中类、129条代谢通路;Nr数据库成功注释30 738条Unigenes,这些Unigenes共对应32 949条蛋白质的编码区。同时,生物信息学分析还显示,全部Unigenes中,有884条编码转录因子,涉及到55个家族;2 261条编码抗性基因,涉及18个家族;检测到6 591个SSR位点,其中2碱基重复的SSR数目最多,占总SSR位点数的70%。     

盐碱胁迫下羊草转录因子的转录组分析

以羊草为试材,采用罗氏454二代测序方法,研究了羊草转录因子家族在逆境胁迫条件下来自38个家族的243个转录因子表达差异模式,以期揭示WRKY、C3HL、NAC等转录因子家族差异基因数量,探讨羊草的抗逆分子机制。结果表明:羊草转录组测序片段经de novo拼接共获得104 105条Unigene序列,对照含有97个转录因子基因,盐碱处理组含有213个转录因子,其中67个转录因子为2组共表达。差异基因表达分析揭示羊草主要通过WRKY、C3HL、NAC转录因子家族的差异表达调控盐碱适应性。该研究为耐盐碱型作物培育奠定了基础。     

基于高通量测序的数字基因表达谱技术研究进展

数字基因表达谱(digital gene expression profiling,DGE)是一种全面、快速地检测某一物种特定组织在特定状态下基因表达情况的高通量测序技术。通过对基因表达谱的生物信息学搜索、比较和分析,可从中获取基因转录、基因调控、信号转导通路、蛋白质功能等相关信息。该研究主要介绍了数字基因表达谱的原理以及在生物学和医学研究等方面的应用。     

转录组学在木本果树植物中的研究进展

转录组是基因调控和功能蛋白质组的中间连接体,狭义上说是生物在某特定状态下细胞或者组织内全部的转录本。介绍了木本植物转录组学的应用现状,阐述了高通量基因测序技术在木本植物研究中的应用和展望,为揭示木本植物的发育调控和胁迫响应机制以及发现新型基因提供了可能性。     

植物蛋白质的亚细胞定位研究进展

细胞是生命形式的基本组成单元,各种蛋白质按照其功能有序地分布在细胞的每个分区中。植物细胞的主要分区包括细胞膜和其他内膜系统、细胞核、细胞质以及位于其中的线粒体、叶绿体、高尔基体和内质网等各种细胞器。植物蛋白质的亚细胞定位是功能基因组学的重要内容。主要的植物蛋白质亚细胞定位技术包括:融合报告基因定位法、免疫组织化学定位法、蛋白质组学定位技术以及共分离标记酶辅助定位法,而生物信息学预测也成为亚细胞定位研究的一种重要手段。高通量蛋白质亚细胞定位技术的发展和应用,为构建定位数据库积累了数据。在模式植物拟南芥中,有亚细胞定位信息的蛋白质已经超过4 000个。     

贺兰山丁香对土壤理化性质、酶活性和微生物多样性的影响

目的研究濒危植物贺兰山丁香与生长地土壤养分、土壤酶活力和微生物群落的关系，为理解其影响机制提供科学依据。方法从贺兰山丁香灌丛下及其附近裸地分别采集3份土壤样品，在测定两组样本的理化性质、酶活性的基础上，基于高通量测序技术分析了两组样本的微生物群落结构。结果贺兰山丁香对土壤酸碱度的影响不大，能使水分、有机质、总氮、速效钾、速效氮的含量显著增加（P < 0.05），但导致速效磷含量显著降低（P < 0.05）；使蔗糖酶、脲酶、漆酶的活性显著增加（P < 0.05）；使土壤中细菌的多样性减少，但对细菌丰富度基本没有影响，使真菌的多样性和丰富度均增加。在微生物的属水平上，贺兰山丁香使细菌中的芽孢杆菌属和真菌中的螺旋聚孢霉属、复膜孢酵母属、木霉属、Paranamyces明显增加，使细菌的鞘氨醇单胞菌属、黄杆菌属和真菌的Lentinula、镰孢菌属、赤霉菌属、Lycogalopsis、土赤壳属、曲霉属、集壶菌属、支顶孢属等类群的微生物明显减少，这些微生物群落的改变与植物生长地土壤的营养成分和土壤酶活力改变息息相关。结论贺兰山丁香主要通过影响土壤中真菌的群落结构增加土壤酶活性，通过提高功能细菌的丰富度增加土壤的养分和水分含量，并促进土壤中碳、氮、磷、钾等元素的循环。      

高通量筛选差异表达基因技术及其在家畜中的应用

差异表达基因筛选技术是研究生物重要经济性状相关基因或抗病相关基因的有力工具。作者总结了近年来发展起来的几种高通量筛选差异表达基因的技术,并对其原理、流程及在家畜中的应用作了简要介绍。