土壤微生物学实验模块化的开设研究

高校微生物学实验教学注重培养学生的兴趣和科学探究技能,然而目前实验教学模式单一,容易导致学生学习兴趣丧失,自主学习能力下降,造成学习效果不佳。本文根据微生物学实验教学特点,对土壤微生物学实验设计了3个相互关联、前后衔接的实验模块,分别为：土壤微生物的采集与培养基制作,微生物的分离与纯化,微生物的鉴定和保藏。本文结合微生物学实验教程将独立的实验内容连成整体,并通过学生自主研究结合教师指导的模式,以达到加深学生对土壤微生物学知识理解及提高实验操作技能目的。     

转cry1Ie基因抗虫玉米对根际微生物群落碳代谢的影响

转基因作物对土壤生态系统的影响日益引起人们的广泛关注。采用Biolog ECO微平板对转基因抗虫玉米IE09S034及其对应的受体玉米根际微生物群落碳代谢功能进行了比较研究。结果表明,转基因抗虫玉米IE09S034对根际微生物碳代谢功能无显著性影响,且发现年份和生育期是引起根际微生物碳代谢情况变化的主要因素。本文为转基因抗虫玉米IE09S034的环境安全性评估提供了新的依据。     

Potassium distribution in root and non‐root zones of two cotton genotypes and its accumulation in their organs as affected by drought and potassium stress conditions

A rhizobox experiment was conducted to compare the differences of soil potassium (K) distribution and absorption between two cotton (Gossypium hirsutum L.) genotypes under drought and K‐deficit conditions. Treatments included two levels of water (drought and optimum soil moisture: 25% and 35% volumetric water content) and K fertilizer rates (0 and 0.48 g potash kg^?1 soil) applied to two cotton genotypes (namely HEG and LEG). Both the genotypes showed significant differences in total K accumulation without exogenous K addition. After absorption, soil content of the readily available potassium (RAK) decreased rapidly. This promoted the conversion of the mineral K into slowly available potassium (SAK). Drought significantly decreased the cotton growth and K use efficiency, and thereby reduced the effect of K fertilizer. Consequantly, the contents of RAK and SAK were greatly increased. However, K bioavailability was decreased under water stress conditions. Differences in root parameters and soil microorganisms between two cotton genotypes were significantly increased and had marked relations with available soil K contents. This study provides important information for understanding the mechanism of K use efficiency, especially under water and K stress.     

薄壳山核桃-小麦套作系统土壤微生物群落研究

为研究薄壳山核桃-小麦套作系统产量效益及土壤微生物群落情况,以薄壳山核桃单作(P)和薄壳山核桃-小麦套作(PW)为研究对象,分析比较2种模式下的产量效益,利用Illumina Miseq高通量测序技术对土壤细菌及真菌多样性、群落结构、标志物种和共现网络进行研究,并探究土壤化学性质与微生物的关系。结果表明：1)套作后坚果产量显著低于单作,总产值显著高于单作;2)套作导致土壤细菌多样性和真菌丰富度显著降低;3)细菌和真菌群落结构因套作显著改变,放线菌门(Actinobacteria)与担子菌门(Basidiomycota)丰度显著提高,酸杆菌门(Acidobacteria)丰度显著降低,微球菌科(Micrococcaceae)、黄色杆菌科(Xanthobacteraceae)、小单孢菌科(Micromonosporaceae)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、热酸菌属(Acidothermus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、假节杆菌属(Pseudarthrobacter)和外瓶霉属(Exophiala)等标志物种于套作土壤中富集;4)套作使细菌网络复杂性增强,真菌网络...     

牦牛瘤胃微生物抗生素抗性基因对3种外源性刺激因子的响应

通过给牦牛投喂硫酸头孢喹肟(CEF)、盐酸二氟沙星(DIF)和黄曲霉毒素B1(AFB1),并进行瘤胃微生物宏基因组测序,旨在揭示这3种外源性刺激因子对抗生素抗性基因(ARGs)种类、抗性类型、抗性机制等的影响,对于深入研究微生物抗性组特征和抗性机制具有重要价值。选取15头牦牛,随机分5组。Cef组和Dif组分别根据说明书推荐剂量按体重计算、灌服CEF 1 mg·kg^-1和DIF 1 mL·kg^-1;E1组和E2组分别按采食量投喂AFB120、60μg·kg^-1;C组为对照组。处理7 d后,采集瘤胃液,提取DNA,Illumina HiSeq测序,对reads counts进行标准化得到TPM值,并进行方差分析。结果显示,对照组共获得132种ARGs,分属30种抗性类型,其中,四环素类tetQ和tetW基因丰度较高;Cef组tetW基因丰度增加(P<0.05),Dif组tetQ丰度增加(P<0.05);Cef组四环素类和头孢菌素类抗性基因丰度增加(P<0.05),Dif组四环素类和氨基香豆素类抗性基因丰度增加(P<0.05),E1组氨基香豆素和青霉烯类抗性基因丰度增加(P<0.05),E2组青霉烯类、头孢菌素类等9类抗性基因丰度均增多(P<0.05);Dif组Erm基因23S核糖体RNA甲基转移酶丰度增加(P<0.05),E2组中ATP结合盒超家族等3种抗性机制相关基因的丰度增加(P<0.05);3种因子均显著增加四环素类ARGs宿主的种类。结论:瘤胃是蕴含丰富ARGs的储藏库,其中,四环素类抗生素抗性基因tetQ和tetW是主要的ARGs。不仅CEF和DIF使部分ARGs的种类、抗性类型以及耐药机制相关酶等的丰度升高,增加瘤胃微生物的耐药性,而且AFB1也具有类似作用,且高剂量AFB1对抗性类型的影响范围较抗生素大。这3种因子还导致携带四环素类ARGs宿主微生物的种类数量增加,从而强化横向转移机制,加快ARGs传播,增强微生物对四环素类的耐药性。     

能量溢出与储备碳水化合物合成对瘤胃微生物生长效率影响的研究进展

瘤胃微生物将一些ATP用来维持代谢,剩余的ATP用来进行储备碳水化合物合成和能量溢出（进行无效循环并产热）,因此,瘤胃微生物蛋白质合成效率较低。瘤胃原虫贮存的碳水化合物占绝大部分。在一些细菌纯培养实验中发现有能量溢出,最近研究发现在混合瘤胃菌群中也能发生能量溢出。通过精确测定碳水化合物贮存和能量溢出的量,以及二者对微生物生长效率的影响,可以预测微生物蛋白质产量,制定提高瘤胃微生物蛋白质生产效率的措施。综述了瘤胃微生物能量溢出和糖原储备规律方面的研究进展,以期为估测微生物蛋白质合成量,提高饲料蛋白质利用效率提供参考。     

新型复合微生态制剂替代饲粮中抗生素对断奶仔猪生长性能、腹泻率以及粪便微生物的影响

试验旨在研究使用复合微生态制剂部分替代饲粮中抗革兰氏阴性菌抗生素硫酸黏杆菌素对断奶仔猪生长性能、腹泻率以及粪便微生物的影响。选用28日龄健康长大二元杂交断奶仔猪320头(断奶日期与体重接近),随机分为4个处理,每个处理5个重复,每个重复16头(公母各半)。试验期30 d。试验结果显示:在生长性能方面,替代2组在试验末重、平均日增重上分别高于对照组8.72%(P<0.05)和17.24%(P<0.05),在料重比上比对照组降低5.78%(P<0.05),但是与抗生素组之间没有显著差异(P>0.05)。与对照组相比,饲粮中添加1 000 mg/kg复合微生态制剂能显著降低断奶仔猪腹泻频率(P<0.05)。在对粪便微生物的影响方面,饲粮中添加1 000 mg/kg复合微生态制剂饲喂30 d能显著提高断奶仔猪粪便中乳酸菌含量9.75%(P<0.05),显著降低大肠杆菌含量13.22%(P<0.05)。因此,在断奶仔猪饲粮中添加复合微生态制剂能够替代抗生素类添加剂硫酸黏杆菌素,可达到显著提高仔猪生长性能、降低仔猪腹泻频率、改善仔猪肠道健康的功效,其最适添加剂量为1 000 mg/kg。     

钝化材料对猪粪堆肥过程中重金属（Cu、Zn）形态转化的影响及其植物毒性分析

采用三级四步连续提取法（BCR）研究生物质炭、VT-1000菌剂2种钝化材料对猪粪堆肥过程中重金属Cu、Zn含量和形态的影响,并探讨其对植物种子的毒性。结果表明：堆肥处理后,猪粪中的重金属Cu、Zn总量会出现“相对浓缩效应”,致使其浓度升高;堆肥处理能促使重金属Zn的形态向活性降低的方向转化,从而降低其生物有效性;生物质炭对猪粪堆肥处理后重金属Cu、Zn的钝化效果较好,对弱酸提取态Cu、Zn的钝化效果分别为27.23%、73.46%;经2种钝化材料处理后的猪粪堆肥对种子的发芽率、根长、发芽指数均无显著影响（P>0.05）,说明经过堆肥处理的猪粪已充分腐熟且对种子的萌发无抑制作用。研究结果提示,生物质炭是理想的降低猪粪中Cu、Zn生物有效性的钝化材料,且有利于降低猪粪堆肥土地利用中重金属污染风险。     

翻压接种根瘤菌的紫花苕子对植烟土壤肥力的影响

为探究翻压接种根瘤菌的紫花苕子对植烟土壤酶活性及微生物数量等的影响,在烤烟地冬闲时种植接种根瘤菌的紫花苕子(VR)与不接种根瘤菌的紫花苕子(V),并预留不种苕子的冬闲地(CK)。紫花苕子初花期时(生育期187 d)采集植株测定其生物学性状及养分含量,然后全部翻压回田,45 d后种植烤烟。烤烟种植时,冬闲地按照广元烟草公司推荐施肥量,即全量施肥(CF);不接种根瘤菌的紫花苕子翻压并减少20%施肥量(V-20%CF);接种根瘤菌的紫花苕子翻压并减少20%施肥量(VR-20%CF)。烤烟种植前及收获后,采集土壤测定理化性状、酶活性及微生物数量。结果表明:1) 接种根瘤菌能增加紫花苕子的生物量及养分含量,相比不接种根瘤菌的紫花苕子,鲜草产量、干草产量、根产量、总瘤数、株高增加1.3%~50.7%;全氮、全磷、全钾含量增加1.8%~5.0%;氮磷钾积累量增加14.3%~21.5%。2) 测定种烟前土壤可知,翻压接种根瘤菌的紫花苕子能更有效地增加土壤养分含量及微生物数量,与冬闲地比较,全氮、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾增加2.5%~126.6%;蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶活性增加14.6%~82.5%;细菌、放线菌、真菌增加85.3%~236.9%。测定收烟后土壤可知,减少20%施肥量的情况下,翻压接种根瘤菌的紫花苕子能够增加土壤养分含量及微生物数量,与全量施肥比较,全氮、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾增加12.3%~64.1%;蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶活性增加5.4%~67.0%;细菌、放线菌、真菌数量增加65.1%~473.3%。在减少20%施肥量的情况下,翻压接种根瘤菌的紫花苕子能够更有效地培肥地力,改善土壤环境,对实现烟叶生产可持续发展具有重要的意义。     

苯醚甲环唑拌种对小麦根际微生物群落的影响

小麦茎基腐病是我国北方小麦主产区的重大病害,对小麦安全生产造成严重威胁。化学农药的使用是最直接有效的防治方法,在植物病害防治中发挥重要作用。苯醚甲环唑是一种具有较高安全性的三唑类杀菌剂。本课题前期明确了苯醚甲环唑拌种对小麦茎基腐病有一定的防治效果,且促生增产,但其对小麦根际微生物的影响尚不清楚。本文研究了苯醚甲环唑拌种对茎基腐病田中小麦根际土壤微生物的影响,结果表明,苯醚甲环唑拌种处理对小麦分蘖期,拔节期和灌浆期根际微生物的alpha和beta多样性均无显著影响,但使分蘖期镰孢属的相对丰度显著降低。微生物共现网络分析表明,苯醚甲环唑拌种处理提高了细菌网络的复杂性,降低了真菌网络复杂性,使植株根际微生物网络更接近健康植株根际的特征。该研究从根际微生物的角度为苯醚甲环唑防治小麦茎基腐病的机制研究及对土壤微生物的安全性评价提供理论依据。