典型喀斯特区云南松林土壤养分和细菌群落对海拔的响应

以中国西南典型喀斯特区云南松林地为研究对象,采用方差分析、冗余分析和高通量测序等方法,探究土壤养分与细菌群落组成和多样性对不同海拔的响应,为该地区石漠化治理工作和生态系统植被恢复提供参考依据。结果显示:随海拔升高,土壤全碳、全氮、全磷含量呈现先增大后减小的趋势;土壤全钾含量在海拔1 900 m处最高,在海拔1 600 m处最低;土壤速效氮和速效磷含量在海拔1 600 m处最高,分别在海拔1 300 m和海拔1 900 m处最低;速效钾含量在海拔1 900 m处最高,在海拔1 600 m处最低。Chao1指数、Shannon指数随海拔升高先增大后减小,而Simpson指标随海拔升高先减小后增大。在门分类水平上,优势菌门为变形菌门(Proteus)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinomycetes)和绿弯菌门(Curvularia),分别占比33.37%、24.40%、19.82%、12.06%。其中,变形菌门和酸杆菌门的相对丰度总体随海拔升高先增多后减少,而绿弯菌门的总体变化趋势与之相反。放线菌门在海拔1 600 m的相对丰度最大,其余海拔的相对丰度无显著差异。在纲分类水平上,优势类群包括α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteriia)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria),分别占比18.46%、12.72%、7.88%、5.13%。其中,α-变形菌纲、γ-变形菌纲的相对丰度总体随海拔升高先增大后减小,酸杆菌纲的总体变化趋势与此相反,δ-变形菌纲在不同海拔梯度下无明显变化趋势。土壤pH值,及全碳、全氮、全磷、速效氮和速效磷含量与细菌多样性显著(P<0.05)相关,是细菌群落组成变化的主要驱动因子。     

Element interconnections in Lotus japonicus: A systematic study of the effects of element additions on different natural variants

Lotus japonicus was used to study the distribution and interconnections of 15 elements in plant tissues, including essential and non-essential elements: boron (B), sodium (Na), magnesium (Mg), potassium (K), calcium (Ca), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), arsenic (As), strontium (Sr), molybdenum (Mo), cadmium (Cd) and cesium (Cs). Large amounts of B and Ca accumulated in plant leaves, while Fe, Na, Ni, As and Cd tended to mainly occur in the roots, and Mo was the only element to accumulate in the stems. The elemental compositions within plants were severely disturbed by treatment with toxic elements. Competition between element pairs in the same group (e.g. K and Cs; Ca and Sr) was not found. Iron, Cu and Zn accumulation were induced by Cd and Ni addition. When natural variants grew in a nutrition solution with subtoxic levels of As, Cd, Cs, Ni, Mo and Sr, intriguing relationships between the elements (such as Fe, As and K; Mg and Ni; Mn and Ca) were revealed using principal-component analysis. This study on the plant ionome offers detailed information of element interactions and indicates that chemically different elements might be closely linked in uptake or translocation systems.     

连续施用改性生物质炭对镉铅土壤修复效果及其对微生物群落结构的影响

为探究磷酸改性生物质炭对石灰性污染土壤重金属的稳定效果及对微生物群落结构的影响,于2015—2019年选择豫北某地污染农田土壤开展连续5a的定位试验。研究选用磷酸改性稻壳生物质炭为土壤调理剂,设置土壤调理剂不同年限的连续施用处理,分析土壤有效态镉、铅含量及小麦籽粒镉、铅含量,以探究调理剂钝化效果的持续性,借助高通量测序...     

基于高通量测序的技术检测梨树病毒

【目的】 研究运用基于高通量测序的技术检测梨树病毒,为梨树病毒的检测提供新方法。【方法】 于2014年、2017年、2018年4月中旬采集库尔勒香梨花朵若干,分别进行转录组测序,将得到的序列经过转录本拼接、层次聚类和基因功能注释,筛选出注释为植物病毒的序列作为候选病毒序列。利用RT-PCR方法检测随机采集的香梨枝条样品,验证高通量测序结果的可靠性。【结果】 根据3组转录组测序数据的生物信息学分析结果,分别对注释为来源于植物病毒的66、202和921条基因序列进行分析。3种梨树中已报道的病毒,分别是苹果茎痘病毒、苹果茎沟病毒和苹果褪绿叶斑病毒,以及梨树中未报道的芸薹黄化病毒。采用设计的特异性引物,通过RT-PCR技术对筛选出的4种病毒进行扩增验证,结果扩增出苹果茎痘病毒和苹果茎沟病毒的目的片段。【结论】 高通量测序技术可作为检测梨树病毒的一种快速、有效手段。     

磁处理改善豌豆根际土壤生物学性状

采用盆栽的方法,分析磁处理对豌豆根际土壤生物学性状的影响,旨在探究磁处理对豌豆根际土壤肥力及健康状况的影响。试验设置无处理（对照CK）,添加铁粉（A）、磁化铁粉（B）、场强为0.2特斯拉（T）磁铁+铁粉（C）以及0.2 T磁铁（D）的处理,基于高通量测序技术分析磁处理对豌豆根际土壤生物学性状的影响。结果表明：C处理显著增加豌豆根际土壤中可培养细菌和真菌数量,同时微生物生物量C、N、P与CK相比分别增加了34.0%、46.0%、44.2%;β-葡萄糖苷酶、氨肽酶、磷酸酶酶活性分别增加了24.6%、23.7%、31.8%;另一方面,C处理中土壤细菌丰富度和多样性指数Ace、Chao1、Shannon指数显著高于CK;属（Genus）分类水平韦恩图分析中上,CK处理特有的属细菌主要有3个：Sneathiella、Desulfurispora、nannocystaceae;A处理特有的属细菌有7个;B处理特有的属细菌亦有7个;C处理特有的属细菌有11个;D处理特有的属细菌有8个。综上所述,C处理能够显著提高豌豆根际土壤中可培养微生物数量、微生物生物量（C、N、P）、酶活性和细菌多样性等多项指示土壤肥力和健康状况的生物学指标,表明磁场强度为0.2 T的磁铁+5 g磁化铁粉处理具有提高土壤肥力抵御土传病害的能力。     

间作木薯对橡胶树根际土壤真菌群落结构的影响

研究间作木薯对橡胶树根际土壤真菌群落多样性变化规律,为判断胶园间作木薯的可行性提供理论支撑。以橡胶与木薯间作为处理,橡胶单作为对照,采用传统方法和高通量测序技术分析橡胶树根际土壤理化性状及真菌群落结构。结果表明：（1）间作模式下橡胶树根际土壤的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量和真菌Shannon指数显著降低,真菌Simpson指数显著提高,pH和Chao1指数虽有降低,但差异未达到显著水平;（2）门分类水平上,2个处理的橡胶树根际土壤真菌群落结构组成相近,共有的3大优势菌门均为Ascomycota、Zygomycota和Basidiomycota。间作木薯降低了橡胶树根际土壤中Zygomycota和Basidiomycota的相对丰度,但提高了Ascomycota相对丰度,达到91.54%;（3）属分类水平上,2个处理中相对丰度比例前10的优势菌属占所有检测出菌属的61.30%~65.59%,间作木薯提高了橡胶根际土壤中Phyllosticta、Gibberella和Lecythophora的相对丰度;（4）土壤碱解N、速效P和速效K含量对橡胶树根际土壤中真菌群落α-多样性产生影响,土壤真菌多样性变化与土壤有机质含量有关。因此,间作木薯增加了植物对土壤矿质营养元素的吸收,导致橡胶树根际土壤肥力下降,进一步降低了橡胶树根际土壤真菌的群落多样性,同时增加了病原真菌的丰度。     

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。     

基于高通量测序技术分析石蝉草内生细菌多样性

以石蝉草根、茎、叶为材料,采用Illumina Mi Seq高通量测序技术研究石蝉草内生细菌多样性。结果表明,根、茎、叶样品共测得167个OTUs,归属于11个门,分别为变形菌门、Ignavibacteriae、芽单胞菌门、梭杆菌门、厚壁菌门、异常球菌-栖热菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门,各样品的菌群组成和多样性虽有差异,但以变形菌门为优势菌群,约占62.48%~93.24%。在各样品菌群丰度最高的10个OTUs中,叶部优势群落芽孢杆菌属、根部特有群落粘球菌目与石蝉草中具有抗炎、抗肿瘤活性的物质存在潜在相关性。     

连作与轮作下木薯产量及土壤微生物特征比较

本研究以木薯品种新选048为材料,利用高通量测序技术比较研究木薯连作与轮作的土壤微生物丰度、多样性、群落组成,并结合土壤三相比和木薯产量综合分析,探讨木薯连作障碍与土壤微生物的关系。结果表明：木薯连作土壤的细菌丰度、多样性高于轮作,连作细菌的OTU数目比轮作高23.05%,Chao1指数比轮作高463.2,香农指数比轮作高0.41;而连作真菌丰度、多样性低于轮作,轮作真菌的OTU数目比连作高19.57%,Chao1指数比连作高217.5,香农指数比连作高0.76;连作土壤容重比轮作高0.24 g/cm ³;土壤三相比,木薯连作的土壤固相比率比轮作高6.69%,液相比轮作高3.03%,而气相比率比轮作减少9.72%,差异显著（P<0.05）;轮作木薯产量比连作增产11.99 t/hm ²,差异显著（P<0.05）。由此可见,土壤微生物组和土壤三相比的变化与木薯连作障碍有密切关系,采取栽培管理措施调节土壤微物组成和土壤三相比,是克服木薯连作障碍的有效途径。