转抗虫耐除草剂基因玉米对根际细菌群落结构和功能的影响

抗虫耐除草剂是转基因玉米的最主要性状,根际土壤细菌是转基因植物生态风险评估中的重要监测对象,目前关于转抗虫耐除草剂基因对玉米根际土壤细菌群落结构和功能的影响尚不清楚。本研究以华兴单和罗单2个转基因玉米品种及其亲本为研究对象,采用高通量测序技术并结合PICRUSt功能预测,分析转基因对玉米根际细菌群落结构和功能的影响。结果表明:①转基因对细菌主要门和属的组成及丰度没有显著影响,但对硝化螺菌门、鞘氨醇单胞菌属和硝化螺菌属等丰度有显著影响。②冗余分析表明,土壤pH、电导率及速效磷对细菌群落结构具有显著影响,但转基因的影响并不显著。③PICRUSt功能预测结果表明,转基因对31种二级功能没有显著影响,对氮磷循环功能影响也不明显;而玉米品种和生长阶段对25种二级功能具有显著影响,而且品种也是影响氮磷循环相关功能的重要因素。研究显示,转基因对玉米根际细菌群落结构及功能并无显著影响,而玉米品种和生长阶段的影响则更为显著。

不同茶树品种鲜叶内含物质与根际细菌群落的关联性分析研究

为探究不同茶树品种鲜叶内含物质与其根际细菌群落的相关性,以‘保靖黄金茶1号’和‘桃源大叶’为试验品种,利用非靶向代谢组学方法测定茶树鲜叶内含成分,利用微生物组学鉴定其根际细菌群落。结果共鉴定出‘保靖黄金茶1号’和‘桃源大叶’鲜叶中显著差异化合物53个,其根际差异细菌群落11种。进一步通过关联性分析确定了‘保靖黄金茶1号’和‘桃源大叶’鲜叶差异内含成分与根际差异细菌群落显著性相关。该研究可为探究根际微生物对茶树鲜叶质量的影响提供参考。

不同类型地膜对花生生长及根际细菌群落影响的比较分析

【目的】表征不同类型地膜对花生根际细菌群落和花生生长及产量的影响,探讨根际细菌群落与花生生长和产量间的相互关系,为进一步提高花生产量提供理论依据。【方法】设置4个处理并进行9年定位试验,包括露天对照处理(LU)、黑膜处理(HEI)、降解膜处理(JI)和普通膜处理(PU)。以2022年开花期和成熟期花生根际土壤为研究对象,借助Illumina MiSeq PE300测序平台,以16S rRNA基因为靶标,研究不同类型地膜对根际细菌群落结构和功能、花生生长和产量的影响。【结果】与对照相比,黑膜、降解膜和普通膜处理中花生产量分别提高-0.45%—2.34%、2.44%—14.36%和6.14%—24.69%。在开花期和成熟期,黑膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度,但相关性分析结果表明这些细菌群落与花生生长和产量无关;降解膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度,其中1纲(Blastocatellia)细菌群落与花生产量呈正相关;普通膜处理共改变了12种纲和属水平根际细菌群落的相对丰度,其中1纲(Acidobacteriae)和1属(Ellin6067)细菌群落与花生主茎高和侧枝数相关,1纲(Clostridia)和2属(Pseudomonas、Ellin6067)细菌群落与花生产量相关。根际细菌群落的功能预测结果显示,黑膜处理在开花期和成熟期降低了与氮代谢相关的氮呼吸和硝酸盐呼吸功能;降解膜处理在开花期降低了硝酸盐还原、氮呼吸和硝酸盐呼吸功能,在成熟期对氮代谢功能无显著影响;普通膜处理在开花期降低了需氧氨氧化和硝酸盐呼吸功能,在成熟期提高了这两种氮代谢功能。【结论】黑膜对花生产量和根际细菌群落影响不显著;降解膜具备改善成熟期根际细菌群落结构和增产的能力,但增产效果不稳定;普通膜的增产和改善根际细菌群落结构和功能的效果优于降解膜。

玉米和花生间作根际细菌群落结构与PICRUSt的功能预测

禾本科/豆科作物间作能够促进作物生长与产量形成,而根际微生物组被认为与间作产量优势形成关系密切。将玉米和花生进行盆栽间作并设置以下三种根系分隔方式:塑料膜分隔(即全隔玉米与全隔花生)、尼龙网分隔(即网隔玉米与网隔花生)、无分隔处理(即无隔玉米与无隔花生),采用基于16S rRNA基因的高通量测序技术及PICRUSt功能预测分析不同模式下二者根际细菌群落结构与功能类群的变化,以期从土壤微生物组角度阐明玉米/花生间作产量优势形成的内在机制。结果显示:玉米/花生间作明显改变了二者根际细菌群落结构,无隔、网隔玉米的根际细菌群落结构更为相似并区别于全隔玉米,而网隔花生根际细菌群落结构明显区别于无隔、全隔花生。而且,无隔、网隔玉米根际放线菌门的相对丰度显著高于全隔玉米,网隔花生根际放线菌门、厚壁菌门的相对丰度显著高于全隔、无隔花生,而芽单胞菌门呈现相反的变化趋势。在玉米和花生根际,无隔、网隔处理高于全隔处理的OTU也均主要注释为放线菌门。共存网络分析发现,作为玉米根际细菌网络重要节点的Streptomyces、Actinomadura、Arthrobacter、Bacillus等菌属其丰度变化表现为无隔、网隔处理高于全隔处理;类似地,花生根际Streptomyces、Actinomadura、Arthrobacter等重要节点也呈现网隔处理高于无隔、全隔处理的变化趋势。最后,PICRUSt功能预测分析发现,玉米/花生间作显著提高了膜转运、碳水化合物代谢等功能类的相对丰度而降低了复制与修复等功能类的相对丰度。综上可见,玉米/花生间作选择塑造了二者的根际细菌群落结构,增加了特定潜在有益菌群的丰度,改善了根际微生态环境与功能,进而促进间作下产量优势的形成。

3种纳米材料对水稻幼苗生理及根际细菌群落结构的影响

随着纳米技术的快速发展,评估人工纳米材料(ENMs)对植物-微生物系统的潜在危害至关重要。本研究通过盆栽试验,分析不同浓度(0、0.50、1.00和2.00 mg·g^(-1))的纳米材料即纳米二氧化硅(nSiO_(2))、纳米二氧化钛(nTiO2)和纳米氧化锌(nZnO)对水稻幼苗生理和根际细菌群落结构的影响。研究结果显示,3种纳米材料处理后,水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加(P<0.05,下同),可溶性蛋白(SP)含量仅在2.00 mg·g^(-1)nTiO_(2)和0.50 mg·g^(-1)nZnO处理时显著降低;2.00 mg·g^(-1)nSiO_(2)处理及1.00 mg·g^(-1)和2.00 mg·g^(-1)nZnO处理均可显著降低水稻幼苗的株高(PH)、鲜质量(FW)和干质量(DW),nTiO_(2)处理则对其没有显著性影响。高通量测序结果表明,与不加纳米材料的对照(CK)处理比,3种纳米材料处理的根际土壤优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes),根际促生及反硝化细菌如芽孢杆菌属(Bacillus)、黄色土源菌(Flavisolibacter)、Kaistobacter、红游动菌属(Rhodoplanes)和Candidatus_Solibacter菌属的丰度均有显著提升。Pearson相关分析表明,Catellatospora等属的相对丰度与水稻的抗氧化酶活性和生物量呈显著正相关,而Candidatus_Koribacter等属的相对丰度与其呈显著负相关。同时,nSiO_(2)和nZnO处理浓度分别为1.00 mg·g^(-1)和2.00 mg·g^(-1)的水稻根际土壤细菌多样性均降低,群落结构变化明显,而nTiO_(2)处理对其影响不显著;nSiO_(2)和nTiO_(2)处理均诱导水稻根际细菌中编码氨基酸代谢等基因丰度显著升高,nZnO处理则降低与细胞运动等相关功能基因丰度。综上所述,3种尺度相同的纳米材料可直接对水稻幼苗产生生理毒性,但因nZnO和nTiO_(2)的水力直径分别为最小和最大而相应表现出最强和最弱的毒性效应。此外,3种纳米材料尤其是nSiO_(2)和nZnO还可通过改变根际土壤细菌基因功能,降低水稻根际土壤细菌多样性并改变群落组成及结构,间接造成水稻幼苗氧化应激和渗透胁迫,进而不同程度地影响幼苗生长和发育,其中nZnO的抑制效果最显著。3种纳米材料对水稻幼苗生理和根际细菌群落表现出的毒性大小顺序:nZnO>nSiO_(2)>nTiO_(2)。本研究结果为纳米材料对水稻及根际土壤微生物的潜在危害及农田生态系统的环境保护与资源利用提供了科学依据。

药用植物根际细菌群落多样性驱动因素分析

植物-土壤微生物相互作用是地上和地下群落动态的主要驱动力。随着人们对药用植物“道地性”的关注,明确药用植物与其生长环境的关系,阐明药用植物根际微生物群落结构和多样性的形成机制也备受关注。该研究利用Illumina MisSeq方法分析了道地药材柴胡(Bupleurum chinense)、党参(Codonopsis pilosula)和远志(Polygala tenuifolia)的根际土壤细菌群落特征,探讨药用植物根际土壤细菌群落结构和多样性的驱动因素。结果表明,3种植物根际间土壤酸碱度、总碳、总硫、脲酶和蔗糖酶活性差异显著;细菌群落的结构和多样性具有显著差异。Spearman相关性分析显示,土壤含水率、酸碱度、脲酶活性、蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性与细菌群落的多样性显著相关。进一步冗余分析(RDA)结果表明,土壤总氮、总碳、酸碱度、脲酶、过氧化氢酶等分别影响了硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、绿弯菌门(Chloroflexi)、浮霉菌门(Planctomycetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)细菌类群的丰度。总之,土壤环境因子和植物种类共同影响根际土壤细菌群落结构和多样性,而植物种的影响更为重要,三者共同形成特定的植物-土壤-微生物系统,为药用植物的“道地性”提供特殊的生境。

土壤与基质栽培系统对生菜(Lactuca sativa)根际细菌群落的影响

以生菜(Lactuca sativa)"申选5号"与"罗莎红"为材料,采用PCR-DGGE和Real-Time PCR技术,分析了土壤栽培系统和基质栽培系统根际细菌群落的差异。Real-Time PCR检测结果表明,基质栽培的两个生菜品种根际细菌数量均显著高于土壤(P<0.05);PCR-DGGE图谱条带结果表明,根际细菌群落多样性基质高于土壤。栽培系统是造成多样性差异的主要原因,但也与品种有关:"申选5号"基质的Shannon-Wiener指数(H),Simpson指数(D)和均匀度(E)均显著高于土壤(P<0.05);"罗莎红"基质的H显著高于土壤,而D和E无显著差异。结合土壤和基质理化性质的RDA分析结果,土壤和基质具有不同的细菌群落,p H值与硝态氮是塑造根际细菌群落的主要因子,含水量、碳氮比和有效磷与细菌群落的形成呈正相关。

银北盐渍化土壤中6种耐盐植物根际细菌群落结构及其多样性

土壤微生物对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用。对盐渍化土壤中植物根际微生物群落组成和多样性进行研究,有助于发现新的重要微生物功能类群或者功能潜力,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建都具有十分重要的意义。通过高通量测序和分离培养方法,对宁夏银北地区盐渍化土壤中的6种耐盐植物根际细菌的群落结构和多样性进行了分析。结果表明:所有土壤样品共检测到31门(亚门) 67纲253科400属细菌类群,不同植物根际微生物群落组成相似,但丰度各有差异,厚壁菌门、变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为主要优势类群;在纲水平芽孢杆菌纲相对丰度最高,其次为α-变形菌、γ-变形菌和梭菌纲;在属水平上,芽孢杆菌属以极高的丰度(15.57%—53.85%)占据绝对优势,其次是鞘氨醇单胞菌属、不动杆菌属和节杆菌属。6种植物根际细菌的群落结构组成表现为芨芨草和柽柳相似,柳枝稷、苜蓿与枸杞相似,苦豆子则与另外5种差别最大。分离培养出的110株根际细菌多数具有较强的盐碱耐受性和一种以上生物学活性,分别隶属于芽孢杆菌属、假单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、节杆菌属和中华根瘤菌属,在属水平上多样性单一,其中芽孢杆菌属是优势属。传统的分离培养和高通量测序结果都反映出银北地区盐渍化土壤中定殖着许多有重要生态功能的微生物类群,可用于进一步筛选和利用根际微生物改良盐碱土壤。

绝对定量分析不同条锈病抗性小麦品种根际细菌群落结构

【目的】分析不同条锈病抗性小麦品种根际细菌群落的结构和功能差异,为开发防治小麦条锈病的环境友好方案提供理论基础和创新思路。【方法】以同一地块中对条锈病具有不同抗性的4个小麦品种(抗病品种贵农19和华麦1223,感病品种002和I19)为研究材料,采集不同抗性小麦品种根际土壤样品,采用绝对定量扩增子分析技术,研究抗病和感病小麦品种根际细菌的群落结构和功能。【结果】同一地块的4个小麦品种条锈病病情指数具有明显差异。4个小麦品种根际土壤细菌群落结构绝对定量分析表明,感病与抗病小麦品种的根际细菌群落分别聚类成独立的两类。感病小麦品种根际细菌群落丰度和多样性显著高于抗病小麦品种根际细菌群落(P<0.05)。坐标分析(PCoA)表明,所有小麦品种根际细菌群落按照抗病性不同分为两组;细菌群落功能分析表明,抗病小麦品种根际细菌群落具有更多的氨基酸和抗生素分泌功能。【结论】条锈病抗性对小麦根际细菌群落的影响超过小麦不同品种间遗传变异的影响。通过分析和挖掘不同条锈病抗性小麦品种的根际细菌群落,可开发出环境友好的小麦条锈病生物防治菌剂。

重金属污染对金川矿区原生植物根际细菌群落的影响

为了探究重金属污染对矿区原生植物根际细菌群落结构的影响,选取下四分作为原生态对照样地、废渣堆和尾矿坝作为试验样地,选取碱蓬和骆驼蓬作为研究植物,采用Illumina Miseq高通量测序技术分析2种植物根际与根周围土壤细菌群落结构.结果显示:2种植物根际和根周围土壤的主要优势菌门为变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门.尾矿坝细菌群落多样性和丰富度最高,下四分2种植物根际细菌群落多样性和丰富度均高于根周围,3个样地骆驼蓬根际细菌群落丰富度均高于根周围.主成分分析和UPGMA聚类分析表明同种植物根际和根周围的细菌群落结果相似度较高.RDA分析和相关分析表明,Ni、综合污染指数、Cr、土壤含水量、pH、全氮和全磷是影响根际细菌群落结构的主要土壤因子.

淹水胁迫对菖蒲生理特性及其根际细菌群落特征的影响

选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为研究对象,通过在滆湖的原位模拟试验探究正常水位(T0)、半淹水深约40 cm(T1)和全淹水深约80 cm(T2)及淹水持续时间(试验周期42 d)对菖蒲生理特性及其根际细菌群落特征的影响。结果表明:(1)菖蒲能够适应28 d半淹环境,但半淹水35 d或全淹水21 d以上均会加剧菖蒲叶片的膜脂过氧化程度,促使丙二醛(MDA)含量增高,显著抑制菖蒲叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性及光合作用能力(P<0.05)。(2)对比淹水前(0 d)和淹水结束后(42 d)菖蒲根际细菌群落特征发现,淹水导致菖蒲根际细菌群落结构发生改变,与淹水前相似度较低,但不同淹水深度之间相似度较高;淹水结束后菖蒲根际细菌群落多样性和丰富度均有所增加且特有细菌种类增多;淹水前后细菌群落组成在门、纲、目、科、属类水平上优势种群相近,但是数量不同:淹水结束后在门水平上蓝藻门和厚壁菌门丰度上升,变形菌门丰度下降;在属水平上,假单胞菌属、硫杆菌属和硫曲菌属等好氧菌群丰度下降,普氏菌属等厌氧菌群丰度上升,这与淹水易造成植物根际低氧环境有关。

EM复合菌对新疆色素辣椒生长及根际细菌群落的影响

【背景】Effective microorganisms(EM)复合菌在我国农业种植上的应用越来越广泛,但对色素辣椒的促生作用与根际细菌群落结构的影响未见报道。【目的】评估EM复合菌对新疆色素辣椒的促生长作用,并分析其对色素辣椒根际细菌群落组成的影响。【方法】通过随水灌溉方式将EM复合菌接种到色素辣椒根部,在收获期测定辣椒生长指标、土壤养分和酶活活性,明确EM复合菌对辣椒生长和土壤质量的影响;利用16S rRNA基因高通量测序技术测定EM复合菌对辣椒根系细菌群落组成和结构的影响。【结果】与对照组相比,EM复合菌的施用使辣椒株高、鲜重、单个果重和单株结果数分别提高23.89%、85.41%、42.31%和46.04%;土壤中碱解氮和速效磷含量分别提高5.83%和13.39%,土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性分别提高11.47%、9.42%和21.43%;施用EM复合菌显著改变辣椒根际微生物群落的α多样性和β多样性,提高有益菌群变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度,其中变形菌门黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)的相对丰度增加119.32%;在属的水平上,施用EM复合菌显著增加了藤黄色杆菌属(Luteitalea)、藤黄单胞菌属(Luteimonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingobacterium)和盐单胞菌属(Halomonas)的相对丰度,尤其是藤黄单胞菌属的丰度提高244.17%,同时显著降低黄杆菌属(Flavobacterium)的相对丰度。此外,与土壤理化指标呈正相关的微生物菌群相对丰度也显著升高。【结论】EM复合菌能够通过提高土壤营养成分与酶活活性,调控根系微生物群落结构,富集大量在盐碱地生存能力较强的有益菌群,进而起到促进色素辣椒生长的功效。

封冻前灌水对‘富士’苹果根际细菌群落及速效养分的影响

以5年生‘富士’苹果树为试验材料,在土壤封冻前充分灌溉,于次年1月与4月取样分析根际土壤细菌群落组成结构及速效养分含量的变化。结果显示,封冻前灌水在提高土壤含水量、稳定土壤温度的同时,显著提高土壤速效养分含量,降低土壤有机质含量,增加根际土壤细菌群落的丰富度和多样性,降低土层之间及冬春季之间细菌群落的差异性。其中,土壤有效氮、磷、钾含量分别提高了15.83%、21.13%和8.22%,有机质含量降低了19.86%。此外,初春时期果树根系密度、根系活力和根系氮含量分别提升了10.3%、15.6%和13.3%。功能基因定量分析显示,封冻前灌水可以显著增加土壤细菌和真菌数量,包括氨氧化古菌、固氮菌和反硝化菌在内的氮功能菌群丰度分别提高了35.18%、18.12%和19.53%,增强土壤硝化与反硝化作用。

油梨根际土壤微生物群落及其共生网络对根腐病的响应

【目的】为研发根腐病绿色综合防控技术提供理论依据,有效推进油梨树种产业发展。【方法】本研究以百色市林业科学研究所的健康和根腐病发病油梨植株根际土壤为研究对象,并利用基于16S核糖体RNA(rRNA)和内部转录间隔区(ITS)扩增子高通量测序技术,分析健康和染病植株根际细菌和真菌群落结构、组成及多样性差异,比较细菌和真菌群落结构及其相互作用,确定土壤病原菌和有益菌的变化。【结果】染病植株相对于健康植株,根际细菌和真菌群落结构和多样性均没有显著性变化。变形菌门Proteobacteria、酸杆菌门acidobacteria、放线菌门actinobacteria、拟杆菌门bacteroidetes和绿弯菌门chloroflexi是油梨根际土壤优势细菌类群,子囊菌门ascomycota和担子菌门basidiomycota是油梨根际土壤优势真菌类群。在门分类水平、纲分类水平以及属分类水平上,细菌和真菌群落组成有明显的变化,但随着分类水平降低,群落组成变化越明显。此外,健康和染病油梨根际细菌群落α多样性显著高于真菌群落,而健康与染病之间细菌群落结构差异小于真菌。细菌物种之间的相互作用比真菌网络物种间的相互作用更紧密,并且负连接百分比和关节类群数量更多,细菌网络的稳定性更高。同样,油梨根际土壤细菌群落相对于真菌群落表现出更高的生态位宽度和生态位重叠。对根腐病有反应的细菌和真菌,如芽孢杆菌Bacillus、假单胞杆菌pseudomonas和溶杆菌lysobacter和球囊菌纲glomeromycetes,由于其在染病油梨根际土壤中的相对丰度均高于健康土壤,可以被视为相关的生物防治菌。【结论】根腐病并不会使油梨根际细菌和真菌群落结构和多样性发生显著性变化,但会使得一些有益菌的相对丰度增加,并且细菌比真菌对根腐病具有更高的抵抗力。

不同底质条件下苦草根部细菌群落的组装模式

通过室内试验模拟不同底质条件,研究了苦草根部细菌群落的组装模式和功能变化。结果表明:底质条件的改变对苦草根际细菌群落产生了显著影响(p=0.003),特别是在添加有机质和植物根际促生菌的底质条件下;尽管根际细菌群落与根内生菌群落存在较强联系,但根内生菌群落组装过程拥有更高的确定性,而根际细菌群落组装过程更易受到植物宿主以外叠加的环境因素影响;功能预测结果表明在添加有机质和植物根际促生菌的条件下,苦草根部细菌群落拥有更高的代谢活性,更有利于有益细菌群落在苦草根部的富集。

利迪链霉菌M01对番茄生长、青枯病发病率及根际细菌群落组成的影响

【背景】利迪链霉菌(Streptomyces lydicus)对多种作物均有较好的促生效果,且对病原真菌具有广谱抑制作用,但该菌对细菌性青枯病的防控研究较少。【目的】探究利迪链霉菌M01能否促进番茄生长并抑制番茄青枯病,以及M01对番茄生长的影响是否通过影响根际细菌群落结构实现。【方法】采用温室盆栽试验和扩增子高通量测序技术研究M01对番茄生长、青枯病发病率及根际细菌群落组成的影响。【结果】施用利迪链霉菌M01的番茄植株鲜重、干重、株高、用土壤与作物分析开发(soil and plant analyzer develotrnent,SPAD)方法测量的叶绿素浓度、根系活力和植株P含量比对照分别提高了22.7%、12.5%、16.0%、28.1%、18.4%和17.9%,其中对株高、SPAD值和植株磷含量影响显著(P<0.05)。M01处理延缓了番茄青枯病的发病时间,接种9周后发病率比对照降低了41.8%。此外,M01对番茄根际细菌群落无显著影响(门水平群落组成,P=0.4;属水平群落组成,P=0.4)。【结论】利迪链霉菌M01可促进番茄植株生长并抑制番茄青枯病,利迪链霉菌M01对番茄生长的影响并非通过调控根际细菌群落实现。

花垣铅锌尾矿废弃地地枇杷根际土壤细菌群落演替及功能预测

看护植物介导的微斑块变化是尾矿废弃地等退化生态系统恢复过程中的活跃成分。以铅锌尾矿废弃地裸地为对照(CK),不同演替阶段的地枇杷斑块(初期Y、中期M和后期O)为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对不同演替过程中地枇杷根际土壤细菌数据进行数据挖掘和分析,运用PISCRUSt2功能预测分析探讨了铅锌尾矿废弃地上不同演替过程中地枇杷根际细菌群落变化及碳、氮和磷代谢特征。结果表明:1) 根际细菌优势门主要为变形菌门、蓝细菌门、绿弯菌门和放线菌门等,随着演替正向进行,蓝细菌门和绿弯菌门相对丰度逐渐降低,变形菌门和放线菌门相对丰度增加。优势属类群中鞘脂单胞菌属、Gaiella属、硫杆菌属和短波单胞菌属等的相对丰度逐渐降低,与之相反,红杆菌属、假单胞菌属、木洞菌属、慢生根瘤菌属和玫瑰单胞菌属的相对丰度则逐渐增加,典型对应分析(CCA)结果显示,有效磷(AP)和总磷(TP)与根际细菌物种分布的决定系数R2分别为0.8507 (P = 0.001)和0.9373 (P = 0.001);2) 参与碳固定的6条途径中,以3-羟基丙酸双循环的总关键基因丰度最高,其次为卡尔文循环,随演替正向进行,根际细菌固碳潜力逐渐增加;3) 参与固氮反应的功能酶基因丰度以Y阶段最高,硝化反应的功能酶基因丰度随演替正向进行而逐渐增加,参与N代谢的所有功能基因中异化性硝酸盐还原反应(DNRA)的基因丰度最高,并在O阶段达到最大;4) 有机磷矿化与无机磷溶解的基因丰度均随演替正向进行而逐渐增加,有机磷运输基因丰度随演替正向进行而增加,但无机磷酸盐运输的基因总丰度却显著高于前者。综上所述,随着地枇杷斑块演替的正向进行,地枇杷根际土壤细菌的群落结构与组成发生了显著变化,TP和AP是这种变化的关键环境因子,根际土壤细菌群落以3-羟基丙酸双循环途径为主要的固碳方式,硝态氮还原以DNRA为主,使尾矿废弃地的土壤质量得到明显改善,然而以无机磷酸盐同化为主要方式的P代谢特征表明尾矿废弃地以地枇杷为主的斑块演替仍处于生态演替的初级阶段。

缩节胺和硝普钠对棉花幼苗根际土壤酶活性及细菌群落的影响

【目的】研究棉花幼苗施用缩节胺(1,1-dimethyl piperidinium chloride,DPC)和一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)后根际土壤酶活性及细菌群落的变化,探讨与棉花幼苗生长相关的根际生物学指标。【方法】采用陆地棉品系A201进行穴盘育苗试验。于棉花1叶1心期分别在叶片均匀涂抹50 mg·L^(-1)DPC、500μmol·L^(-1)SNP,以涂抹去离子水为对照。于3叶1心期取根际土壤分析蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性,采用16S rRNA测序技术分析根际细菌多样性。【结果】DPC和SNP处理显著促进棉花根系生长,显著提高茎粗和植株干物质质量。DPC处理显著提高土壤脲酶和蔗糖酶的活性,SNP处理显著提高土壤蔗糖酶活性但显著降低脲酶的活性,但是DPC和SNP处理均未显著影响过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性。DPC处理显著提高髌骨菌门(Patescibacteria)的相对丰度和土壤细菌群落的辛普森多样性指数(Simpson's diversity index),显著降低了绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度以及土壤细菌群落的香农-维纳多样性指数(Shannon Wiener’s diversity index)。冗余分析显示,DPC处理组的酵母菌科(Saccharimonadaceae)、TM7a属细菌的相对丰度比SNP处理组和对照组高;SNP处理组的纤维弧菌属(Cellvibrionaceae)细菌相对丰度高于DPC处理组和对照组;DPC和SNP处理组的根瘤菌科(Rhizobiaceae)细菌的相对丰度高于对照组,硝化螺旋菌科(Nitrospiraceae)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)细菌的相对丰度低于对照组。脲酶活性与酵母菌科、TM7a属细菌的相对丰度呈显著正相关关系。【结论】DPC和SNP能够促进棉花幼苗根系及植株生长,并影响棉苗根际的土壤酶活性及细菌群落结构。

生物炭对设施无土基质栽培黄瓜根际土壤细菌群落的影响

我国设施土壤养分不均,环境不断恶化,如何解决设施土壤连作障碍问题、提高设施黄瓜的品质成为亟待解决的问题。该试验以设施黄瓜为试材,以2种不同无土栽培基质不添加和添加生物炭为处理,研究了细菌群落结构的变化规律,探讨无土栽培基质结合生物炭影响根际菌群结构变化及其互作机制。结果表明:进口基质并添加生物炭可降低根际酸杆菌门比例,提高变形菌门、放线菌门、α-变形菌纲、放线菌纲、放线菌目、根瘤菌目、黄色单胞菌目、黄色单胞菌科、链霉菌科、类诺卡氏菌科比例,改变细菌群落结构,进而通过增加根际土壤速效养分供给状态、促进根际纤维素生成葡萄糖、刺激根系对铁吸收并促进根系生长等方面作用,最终促进黄瓜植株的生长和产量的提高。

甘薯基部腐烂病对植株根际土壤细菌群落结构的影响

【目的】探明甘薯茎基部腐烂病发生机制,为构建该病害的绿色防控体系提供依据。【方法】以处于南北薯区交接带、南北甘薯病害发生区的浙江省台州市黄岩区西部山区为研究对象,采用Illumina高通量测序技术,对比研究甘薯茎基部腐烂病发病甘薯植株与健康甘薯植株的根际土壤细菌群落结构和多样性,及其根际土壤酶包括土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。【结果】甘薯茎基部腐烂病显著降低了植株根际土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,提高了根际土壤细菌多样性指数。在门分类水平上,该病害显著降低了其植株根际土壤放线菌门、疣微菌门和拟杆菌门相对丰度,显著提高了绿湾菌门和Candidate-division-wps-2菌群的相对丰度。在属分类水平上,该病害显著提高了植株根际土壤细菌GP_(1)、未分类的厚壁菌属和芽单胞菌属的相对丰度,显著降低了未分类的链霉菌属、链嗜酸菌属、伯克霍尔德菌属等菌群的相对丰度。【结论】甘薯茎基部腐烂病降低了其植株根际脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,改变了甘薯根际土壤细菌群落的结构和多样性。