东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响

  【目的】  通过研究秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同生育期土壤酶活性和细菌群落结构的影响,揭示土壤细菌群落对不同施肥措施的响应规律,为调节土壤养分,提高作物产量,改善土壤生物功能提供科学依据。  【方法】  基于河南农业科学院原阳试验基地5年连续定位试验,选取不施肥 (CK)、单施化肥 (氮肥基追比1∶1,N)和秸秆全量还田下氮肥基追比1∶1 (SN1)、1∶1.5 (SN2) 和1∶2 (SN3) 共5个处理,于2016年夏玉米抽丝期和收获期采集0—20 cm土壤样品,采用常规方法测定土壤基础理化性质,采用荧光微型板酶检测技术测定土壤酶活性,采用Illumina Miseq高通量测序方法测定土壤细菌群落结构。  【结果】  秸秆还田下氮肥基追比对玉米产量及氮肥利用率产生明显影响,相比于N处理,SN1处理显著增产9.98%;SN1和SN2处理氮肥利用率分别提高9.83、5.10个百分点。在夏玉米抽丝期和收获期,相比于N处理,秸秆还田下各氮肥运筹处理不同程度地提高了土壤pH、有机碳、全氮和速效钾含量,其中均以SN1处理增幅最为明显。在玉米抽丝期,除土壤磷酸酶外,SN1处理土壤酶活性均为最高;SN1处理对收获期土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖甘酶、β-木糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的促进最明显。细菌群落除抽丝期SN1与CK处理Shanno指数显著高于N处理而Simpson指数显著低于N处理外,其余处理间差异不显著。各施肥处理下门水平和纲水平的主要优势种群均为变形菌门、放线菌门和α-变形菌纲和放线菌纲。线性判别效应分析 (LEfSe) 显示,不同生育期比较,抽丝期最大LDA（linear discriminant analysis) 值为酸杆菌纲,收获期为芽单胞菌纲;而同一生育期各处理间比较,抽丝期各处理最大LDA值均为变形菌门的α-变形菌纲,收获期均为γ-变形菌纲。典范对应分析表明,抽丝期土壤pH (P = 0.002)、有机质含量 (P = 0.004) 和收获期土壤pH (P = 0.03)、硝态氮 (P = 0.036)、速效钾 (P = 0.044) 含量对细菌群落结构产生显著影响。  【结论】  土壤pH、有机碳、硝态氮和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要因素。秸秆还田条件下,氮肥运筹显著影响土壤酶活性和细菌群落结构,氮肥基追比为1∶1时可显著提升土壤养分含量和酶活性,提高δ-变形菌纲、绿弯菌纲和TK10 (未分类) 相对丰度,从而更有效地促进秸秆分解和转化,发挥有机质调节土壤养分释放、减少养分损失的作用,最终提高玉米产量和氮肥利用率。     

矮牡丹与芍药属其他5个种叶绿体基因组特征的比较

【目的】中国特有的野生牡丹一直被国内外视为珍贵的种质资源。野生矮牡丹被认为是现代栽培牡丹品种重要的祖先种之一,开展矮牡丹在内的芍药属植物叶绿体基因组(cp DNA)特征分析对阐明牡丹系统进化、培育和改良栽培品种具有重要的理论与实践价值。【方法】在矮牡丹叶绿体高通量测序的基础上,从NCBI数据库下载凤丹牡丹、大花黄牡丹、滇牡丹、川赤芍和草芍药的cp DNA数据,利用Geneious 8. 0、EMBOSS 6. 4. 0等软件,对芍药属6个种的cp DNA进行对比分析。【结果】矮牡丹cp DNA序列共152 628 bp,共有112个基因,使用25 988个密码子,编码蛋白78个;有19个基因(包括4个rRNA、7个tRNA、8个蛋白编码基因)在IR(反向重复)区重复。共搜索到143个SSR位点,单核苷酸重复基序位点最多,为116个(占81. 12%),没有六核苷酸重复基序。尽管芍药属叶绿体基因组比较保守,但不同种间IR和LSC(大单拷贝区)的边界位置仍有一定变化,凤丹牡丹LSC/IR的rpl2基因有718 bp延伸至LSC区域,而其他种的rpl2基因均完整地位于IR区。【结论】从基因组大小和基因内容来看,芍药属cp DNA高度保守;草芍药与滇牡丹cp DNA最大,为152 698 bp;凤丹牡丹cp DNA最小,为152 153bp。矮牡丹cp DNA蛋白编码基因密码子偏好使用A/T碱基,SSRs位点的碱基组成也偏好使用A/T碱基,143个SSRs位点中,A/T组成的位点有134个;矮牡丹cp DNA SSRs分布具有不均匀性,14个SSR位点位于IR区段,103个位于LSC区段,26个位于SSC区段。IR边界分析显示,芍药属LSC/IRb的边界变化是IR区扩张与收缩的主要原因。研究结果为芍药属植物的系统进化与栽培起源等研究提供支持,对芍药属植物分子标记开发及优良品种选育具有参考价值。     

环青海湖地区两种引种禾本科牧草根际真菌群落对有机肥的响应

本研究以环青海湖地区引进的两种禾本科牧草‘川草2号’老芒麦(Elymus sibiricus‘Chuancao No.2’)和‘阿坝’垂穗披碱草(Elymus nutans‘Aba’)为研究对象,通过田间试验,采用ITS rDNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,分析施用有机肥后两种牧草生长及根际真菌群落结构变化。结果显示,与对照相比,有机肥显著增加两种牧草的地上及地下生物量,降低牧草茎叶比(P<0.05);有机肥处理改变了土壤理化性质,提高全氮(TN)和有机碳(SOC)含量(P<0.05),降低土壤pH。土壤真菌群落结构表明：有机肥降低老芒麦根际主要优势菌和次要优势菌的相对丰度;提高披碱草根际赤霉菌(Gibberella)、内生真菌属(Preussia)相对丰度。RDA结构显示pH和SOC是驱动微生物变化的主要环境因子(P<0.01),有机肥添加重新构建了土壤真菌群落间的网络关系。高寒地区短期施加有机肥明显促进牧草生长,提高土壤肥力,改变微生物群落结构。     

连作对马铃薯酚酸类自毒物质及根际真菌群落的影响

为研究连作对马铃薯根际土壤中酚酸类自毒物质及真菌群落的影响,通过收集不同连作季(1季、3季、5季)马铃薯根际土壤,利用高效液相色谱法测定酚酸类物质及Illumina高通量测序技术测定真菌ITS序列,结果表明:(1)连作土壤中检测出丁香酸、香豆酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸,连作增强后,pH不断下降,对羟基苯甲酸、阿魏酸含量不...     

大林姬鼠和黑线姬鼠肠道菌群的比较与分析

为了探究大林姬鼠和黑线姬鼠肠道微生物的组成及是否有显著差异,采用高通量测序技术对10只大林姬鼠和10只黑线姬鼠的肠道菌群的组成进行了初步分析,并比较两组之间肠道菌群的差异。结果表明,两种鼠的肠道菌群在门水平上以厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门为主。在属水平上,大林姬鼠的优势菌属为unidentified-Muribaculace、unidentified-Lachnospiraceae、螺杆菌属,黑线姬鼠的优势菌属为unidentified-Lachnospiraceae、unidentified-Muribaculace、乳杆菌属。Anosim分析结果表明,大林姬鼠与黑线姬鼠肠道菌群的组间差异大于组内差异,且两组间肠道菌群差异极显著（P<0.01）。本研究结果为防治农林有害微生物和有效评估鼠类疾病传播风险提供基础微生物数据。     

池塘养殖尾水经稻田生态工程净化后的浮游细菌群落特征

为利用稻田生态工程对精养池塘尾水进行循环利用,采用Illumina Mi Seq第二代测序技术比较分析了稻田生态工程进出水中浮游细菌群落结构和多样性差异,以探讨稻田生态工程净化回用水中浮游细菌群落变化对池塘养殖的影响。结果显示,稻田生态工程进出水中优势浮游细菌在门水平上的组成相同,均为蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。但优势门类的相对丰度发生变化,蓝细菌门的相对丰度由进水中的46.72%显著降低至表面流出水中的41.82%和渗流出水中的34.77%;而放线菌门的相对丰度由3.90%增加至表面流出水中的5.65%和渗流出水中的6.45%。属水平上优势浮游细菌组成也相同,但微囊藻属(Microcystis)的相对丰度由0.83%显著降低至渗流出水中的0.46%(P0.05)。另外,稻田生态工程表面流出水中浮游细菌物种丰富度指数(Chao 1)显著提高,渗流出水中Shannon多样性指数显著提高,且Simpson指数显著降低(P0.05)。     

利用GoldenGate分析的高通量SNP芯片对鲤基因进行分型

单核苷酸多态性(SNPs)标记在大多数物种基因组中数量巨大且分布均匀,是许多水产物种遗传研究的理想标记,因此快速发展了几种高通量、快速的SNP标记分型平台。本研究利用Golden Gate分析技术对鲤Cyprinus carpio转录组测序的1 536个SNP标记合成了一张中等密度SNP芯片,对5个鲤群体的480份样本进行基因分型。结果表明:1 235个SNP标记成功分型,约占80%;915个标记至少在一个家系中呈现多态性,占74.1%;标记最小等位基因频率(MAF)介于0.05~0.5之间,平均为0.334,其中48.9%的标记最小等位基因频率(MAF)大于平均值;5个群体中SNP标记平均多态性信息含量(PIC)在0.3左右,为中度多态,杂合度为0.010~0.990,平均为0.5左右,暗示群体具有丰富的遗传多态性,育种价值及性状改良潜力很大。本研究分型的多态性SNP标记可广泛应用于遗传多样性研究、标记-性状关联分析以及分子标记辅助育种。     

醉鱼糟制过程中酒糟液中的微生物群落

为探讨醉鱼糟制过程中酒糟液微生物群落多样性,本实验以大黄鱼为原料,用传统糟制工艺制作醉鱼,采用Illumina HiSeq2500高通量测序技术对醉鱼酒糟液菌群进行分析。结果显示,糟制过程中不同用盐量(2%、5%和10%)大黄鱼pH值在糟制前5 d或10 d稍有上升后逐渐降低,而TVB-N值在糟制期间逐渐下降,糟制30 d后的TVB-N值均低于30 mg/100 g,其中5%用盐量组最低;5%用盐量组在不同鱼糟比(1:1、1:1.5和1:2)下,大黄鱼pH和TVB-N值变化规律基本一致,说明糟制过程中醉鱼品质较稳定。5%用盐量组醉鱼酒糟液微生物高通量测序结果显示,鱼糟比为1:2的酒糟液Chao指数最大(167),表明物种丰度最高;鱼糟比为1:1的酒糟液Shannon指数最大(2.75),Simpson指数最小(0.109),表明细菌多样性最高;酒糟液涉及细菌17个门和1个未分类菌门,143个属,变形菌门、蓝细菌门和厚壁菌门是优势菌门,其中变形菌门占绝对优势;弧菌属、Chloroplast norank和肠杆菌属是优势菌属,发酵前期弧菌属占绝对优势。研究结果为醉鱼酒糟液微生物群落多样性研究提供理论依据,为控制糟制水产品卫生安全提供参考。     

美国发布《国家生物经济蓝图》

日前,美国政府发布《国家生物经济蓝图》(National Bioeconomy Blueprint),概要阐述了奥巴马政府未来推动生物经济的战略目标。该报告指出,美国当前生物经济的增长很大程度上来源于三大基础性技术的开发:遗传工程、DNA测序和生物分子的自动化高通量操作。虽然这些技