新疆农业科研院所大型仪器设备管理初探——以新疆农业科学院微生物应用研究所为例

大型仪器设备作为实验室研究的重要组成部分,保障了各项科研工作的顺利进行。该文就新疆农业科学院微生物应用研究所大型仪器设备利用现状、存在问题,提出解决问题建议以供探讨。使大型仪器设备充分发挥其在科研创新中的基础作用,更好为科研服务为社会创造价值。

新疆叶城两种主栽红枣土壤养分、微生物多样性与营养品质的比较分析

比较新疆叶城两种主栽红枣—骏枣与灰枣的土壤养分、微生物多样性和枣营养品质之间的差异,分析土壤养分、微生物与枣营养品质之间的相关性,从土壤养分、微生物角度研究枣营养品质的影响因素。通过化学分析法测定叶城骏枣与灰枣土壤养分、枣营养品质指标,高通量测序分析土壤微生物多样性,将土壤养分和微生物优势门属微生物进行冗余分析,研究枣营养品质指标与土壤养分、微生物功能类群的相关性。结果显示,新疆叶城两种主栽红枣土壤的全氮、速效氮、有机质含量显著不同;细菌群落变化的主要原因是土壤TN(全氮)值,真菌群落变化的主要原因是土壤AN(速效氮)值。两种主栽红枣土壤微生物多样性显示,骏枣土壤微生物在细菌水平上具有更高的物种丰富性和多样性,薄壁杆菌属(Gracilibacillus)、芽胞杆菌目(Bacillales)等溶磷微生物、固氮微生物等功能土壤微生物相对丰度和占比较高,差异显著;枣营养品质,尤其是不可溶膳食纤维、Fe、K、Zn的含量差异明显。而不可溶膳食纤维、K、蔗糖含量与TP(全磷)、OM(有机质)存在显著负相关;Fe、Zn含量与薄壁杆菌属、芽胞杆菌目等九类功能微生物存在显著正相关;Mg、可溶性糖、可溶性膳食纤维含量与Paenibacillaceae存在显著负相关。相关性结果表明,新疆叶城两种主栽红枣的枣营养品质与土壤养分、微生物功能类群具有密切的联系,土壤养分和微生物的共同作用也影响着枣果的营养品质。

微生物发酵技术在新疆棉籽壳饲料化的应用研究进展

棉籽壳作为一种高蛋白日粮的代替粗饲料,在牲畜饲料中有广泛应用潜力,但棉籽壳中含有抗营养因子——棉酚,影响其饲用价值。利用微生物发酵技术不仅可以提高棉籽壳的利用率,还可以提高饲料的营养价值。文章主要介绍了棉籽壳在新疆的饲料化应用情况、棉酚的危害、微生物发酵在棉籽壳饲料化过程中的优势、棉酚降解菌及菌群对棉籽壳脱毒效果的研究、棉籽壳脱毒微生物发酵工艺优化及饲喂效果以及微生物发酵技术在新疆棉籽壳饲料化中的研究方向和发展趋势,以期为棉籽壳在新疆的饲料化应用提供参考。

一株产电菌的产电性能及低温沼气发酵过程微生物群落特征

在利用牛粪和小麦秸秆为原料,采用实验室模拟低温生产沼气试验进行低温沼气发酵过程中,筛选到1株产电菌H11,鉴定为Shewanella属。该菌在自制人工双室微生物燃料电池中具有良好的产电性能,产电功率密度最高可达13.88mW·m^(-2)。基因组解析发现了286个与产电相关的基因,分布在与电子转移、细胞色素C相关蛋白和NADH脱氢酶等16个基因家族。为了探究低温沼气发酵过程中的微生物群落特征,在发酵不同阶段采集微生物样品,利用分子生物学方法和传统微生物培养法,随着发酵进程的推进,微生物群落在门水平上广古菌门(Euryarchaeota)、奇古菌门(Thaumarchaeota)、乌斯古菌门(Woesearchaeota)、泉古菌门(Miscellaneous Crenarchaeota Group)占绝对优势。而在属水平上的优势菌群为甲烷马赛球菌(Methanomassiliicoccus)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷囊菌属(Methanoculleus),相对丰度分别达到30.1%、17.3%、9.68%,且Methanoculleus的优势一直持续至发酵的第120天。优势菌群相关性分析表明,随着低温沼气发酵进程的推进,优势菌群由细菌向古菌演变且二者之间具有紧密的互营关系。

有机肥与生物炭对新疆盐碱沙化土壤微生物群落特征的影响

有机肥和生物炭在改善中低产田土壤质量,提升土壤肥力方面具有重要意义。设置不施肥CK、单施化肥NPK、增施羊粪有机肥NPK+M、增施生物炭NPK+B和增施羊粪有机肥-生物炭NPK+M+B等5个处理,进行5年田间定位试验,采用高通量测序技术,探讨有机肥和生物炭对改善新疆盐碱沙化土壤微生物群落多样性和功能的施肥策略。结果表明,有机肥和生物炭改善了盐碱沙化土壤理化性质,降低pH,增加阳离子交换量和养分含量,其中NPK+M+B处理对土壤中有机质、速效磷和速效钾有显著提升作用,分别提高了87.80%、125.15%和59.52%。施肥增加了土壤电导率,但NPK+B和NPK+M+B处理可缓解其升高。微生物α多样性分析发现,施肥增加了盐碱沙化土壤细菌群落Shannon多样性指数及Chao和Ace丰度指数,以NPK+M+B处理效果最好,分别提高了6.31%、57.98%和57.25%。施用化肥增加了土壤真菌多样性,增施羊粪有机肥和生物炭则降低。NPK+M+B处理使细菌群落组成朝更有利于增加耐受盐碱、干旱、抗菌和寡营养能力的放线菌门方向发展,显著减少了潜在病原真菌群落丰度,降低了土传真菌性病害风险,改善了土壤微环境。冗余分析表明,AK、OM、TP、TK和TN、TK、CEC、AN是影响土壤细菌和真菌群落结构和功能类群的主要环境驱动因子。PICRUSt功能分析表明,施肥能提高与盐碱、干旱等抗逆相关的细菌代谢功能;FUNGuild功能预测表明,NPK+M+B处理显著降低了土壤病理营养型真菌比例。由此可以看出,有机肥和生物炭改变了盐碱沙化土壤理化性质,有助于优化土壤有益微生物组、抑制有害真菌数量,从而使土壤微生态系统朝稳定健康方向发展。

外源菌剂对棉花秸秆堆肥过程中微生物群落及腐熟效果的影响

为探究外源菌剂对棉花秸秆堆肥过程中微生物群落及腐熟效果的影响,以棉花秸秆为原料,设计3组堆肥处理,采用液体菌剂接种后发酵35 d的堆肥工艺,分别接种0.5%的菌剂T1和菌剂2,其中菌剂T1包括假氧芽孢杆菌(Anoxybacillus rupiensis)、依利诺斯类芽胞杆菌(Paenibacillus illinoisensis)和贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis);菌剂T2包括假氧芽孢杆菌、依利诺斯类芽胞杆菌、贝莱斯芽孢杆菌和噬热地芽孢杆菌(Geobacillus thermoleovorans),CK为不接种菌剂的对照组。结果表明,接种微生物菌剂能够不同程度加速堆肥升温,促进有机物料降解及养分保留,提高堆肥腐熟度和种子发芽率,并显著提高纤维素、半纤维素和木质素的降解率。对堆肥过程中的微生物群落分析表明,接种菌剂提高了微生物群落的多样性,改变了微生物群落的演替规律,激发了潜在功能细菌类群,细菌类群主要包括芽孢杆菌属(Bacillus)、高温双岐菌属(Thermobifida)、尿素芽孢杆菌属(Ureibacillus)和糖单孢菌属(Saccharomonospora);真菌类群包括Vishniacozyma、Unclassified_f_Dipodascaceae和枝孢菌属(Cladosporium),它们与有机质的降解相关。冗余分析发现,pH值和TOC含量是堆肥过程中细菌群落变化的主要驱动因子,而C/N比等环境因子对真菌群落的变化起重要作用。总体而言,接种菌剂能够促进堆肥腐熟进程,改善微生物菌群,减少堆肥过程中养分流失,提高堆肥产品质量,其中菌剂T1的整体堆肥效果更优。

RhlA、RhlB基因表达对微生物采油的影响

为了探究RhlA、RhlB基因表达在微生物采油中对降黏效果的影响,建立了RhlA和RhlB基因实时荧光绝对定量(Q-PCR)方法,测定不同培养时期的铜绿假单胞菌X7发酵液和克拉玛依油田不同地层水的RhlA、RhlB基因表达量,并测定其鼠李糖脂产量、表面活性、乳化活性、乳化稳定性及原油降黏率。结果表明,RhlA、RhlB基因表达量与鼠李糖脂产量、表面活性、乳化活性及原油降黏率呈正相关。随着发酵时间的延长,发酵液中RhlA、RhlB基因表达量不断升高并在24 h时达到最大值,随后下降并于60 h趋于平稳,RhlA、RhlB基因表达量最大值分别为2.51×106和3.25×105 copies/µL,发酵液中12~60 h期间鼠李糖脂产量快速上升,并在60 h时达到最大值(824.08 mg/L);发酵液的表面活性、原油乳化活性及稠油降黏率也随着发酵时间的增长而升高,并分别在24、48、60 h时达到最大。发酵液中的鼠李糖脂粗提物有良好的稳定性,能在一定的极端条件下稳定发挥作用。RhlA、RhlB基因很可能通过影响鼠李糖脂产量、表面活性、乳化活性及原油降黏率对微生物采油产生影响。本研究初步揭示了生物表面活性相关功能基因表达对稠油降黏效果的影响,对推进微生物采油的工业化应用具有重要的意义。

原核耐辐射微生物资源研究及其应用前景

耐辐射微生物因特殊的生命现象、生理机制成为科学界关注研究的热点,其中原核耐辐射微生物是研究最多的一类耐辐射微生物。本文从原核耐辐射微生物资源等方面对耐辐射微生物的研究进行综述,并讨论了其在环境工程、人类健康、生物技术乃至军事、地外空间等方面的潜在应用发展前景。

新疆地区地震前后泉水中微生物异常反映的研究

1975年2月辽宁海城7.3级地震和1976年8月四川松潘-平武7.2级地震的成功预报，大量动物宏观异常现象的出现为短临预报的发布提供了决定性依据；2008年3月于田7．4级地震、2008年5月汶川8．0级地震、2010年4月玉树7．1级地震等也再次发现了强震前大量的动物宏观异常现象。也有学者对地震动物行为异常的重现进行了系统的电磁实验，发现了动物异常行为存在由小动物向大动物转移的倾向。

新疆地区根腐病大蒜根际土壤微生物群落特征研究

以新疆大蒜主产区根腐病大蒜根际土壤为研究对象,采用涂布法、最大或然法、Biolog-ECO微孔板等方法分别测定了根际土壤微生物群落组成、生理菌群数量、碳源代谢特征及部分土壤酶活性。结果表明:根腐病大蒜根际土壤中细菌、真菌、放线菌数量都明显高于健康植株,细菌数量在发病后期达到最高,而真菌和放线菌数量呈现先升后降的趋势。感病株根际土壤生理菌群数量明显低于健康株,而蔗糖酶活性是健康株的2倍。感病植株根际土壤微生物代谢水平在发病初期维持较高水平且高于健康株,发病后期急剧下降。多样性指数方面,感病株始终高于健康株。综上所述,感病植株根际土壤微生物群落总体以数量多、多样性丰富而生理代谢活性较低为主要特征。

放射性污染对铀矿区土壤微生物群落结构的影响

为探究放射性及其伴生污染对铀矿区附近土壤微生物群落功能多样性的影响,采集退役铀矿冶周围不同辐射值的土壤为研究对象,通过测定其土壤理化性质、土壤可培养微生物计数及Biolog-ECO微孔板培养,分析土壤放射性污染程度及理化性质对土壤微生物群落功能多样性和数量的影响。结果表明,矿区放射性污染土壤中重金属含量普遍较高,尤其是铅已超出管控标准。随着辐射值的增加,土壤中可培养微生物数量显著下降,特别是放线菌和真菌的数量;微生物群落功能多样性指数、物种丰富度指数、优势度、均一性指数显著下降;对碳源利用也逐渐下降,尤其是对酚酸类和胺类碳源,利用率分别下降25.8%、29.7%。RDA分析发现放射性核素是该区域驱动土壤微生物群落代谢发生变化的主要因素。铀矿区放射性污染及伴随的重金属污染明显改变土壤微生物群落结构,抑制了土壤微生物群落的代谢活性,造成土壤微生物群落功能多样性下降。

新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥(BC+CK)和常规NPK施肥(CK)两种,生物炭施用量22.5 t·hm-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥(BC1+CK)、高量生物炭+常规NPK施肥(BC2+CK)和常规NPK施肥(CK)3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm-2,高量生物炭施用量45 t·hm-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。

生物炭对新疆沙土微生物区系及土壤酶活性的影响

为评估生物炭在新疆改良沙土的潜力,在新疆和田设生物炭施用量为0(CK)、22 500、67 500、112 500kg·hm^(-2)和225 000 kg·hm^(-2)5个处理的微区试验,轮作方式为绿豆-冬小麦。通过对试验结束后小区土壤可培养微生物和生理菌群计数、土壤酶活性测定,研究不同用量生物炭对沙土土壤微生物区系及土壤酶活性影响。结果表明:施用生物炭对沙土土壤养分含量、微生物区系和土壤酶产生显著影响。22 500~67 500 kg·hm^(-2)生物炭施用量能显著提高沙土土壤有机碳、速效磷和速效钾含量。生物炭影响沙土中可培养细菌、真菌及放线菌数量,在生物炭施用量为67 500 kg·hm^(-2)下细菌数量最高,比CK增加了63.83%;施用量为22 500 kg·hm^(-2)放线菌数量最高,增加了250.00%;施用量为67 500 kg·hm^(-2)真菌数量最少,降低了71.43%。生物炭影响沙土中纤维素分解菌和自生固氮菌数量,随着施用量增加,其数量呈先增加后降低趋势,其中施用量为112 500 kg·hm^(-2)纤维素分解菌和自生固氮菌数量最多,分别比CK增加了211.11%和1 057.89%。土壤中添加67 500~112 500 kg·hm^(-2)的生物炭土壤中蔗糖酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性最高。相关分析表明,不同生物炭施用量条件下,土壤养分与细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、土壤酶(磷酸酶除外)关系密切。因此,适量施用生物炭能提高沙土土壤养分、增加微生物菌群数量和土壤酶活性,在本试验点最适生物炭用量为67 500 kg·hm^(-2)。

新疆棉花黄萎病发病株根际土壤微生物生态特征

在新疆石河子垦区采集3组棉花健康植株与黄萎病发病植株根际土样,研究其微生物数量、土壤养分、土壤酶等微生物生态特征与棉花黄萎病发病之间关系。结果表明:①发病株根际土壤微生物总量均大于健康株根际土壤微生物总量,且微生物总数和细菌数量与土壤有机质呈显著正相关;②发病株根际土壤真菌数量均大于健康株;③健康株和发病株根际土壤养分和土壤酶活性的变化没有明显规律性。研究表明棉花黄萎病病株根际土壤微生物群落结构的变化,特别是真菌数量的大幅度增加,是棉花黄萎病发病最明显的特征。

生姜内生菌多样性及微生物拮抗作用的初步研究

【目的】通过对生姜中内生微生物的分离鉴定,了解生姜中内生菌的多样性和功能。【方法】采用5种培养基对生姜根茎块中的内生菌进行了分离,通过形态学分析及ARDRA分析,选择具有代表性的表型进行了16S rRNA基因序列测定及比对分析,并对上述菌进行了微生物拮抗实验。【结果】从生姜中分离获到了23株内生菌,分为8个不同的表型,比对分析确定其分属于Pseudomonas属、Bacillus属、Brachybacterium属、Stenotrophomonas属、Rahnella属,未发现真菌,发现多数菌株具有拮抗作用。【结论】生姜内生菌较为单调,但可能是重要的农用微生物资源。

新疆大蒜根腐型病害根际土壤微生物群落多样性初探

【目的】比较根腐型病害大蒜与健康大蒜根际土壤微生物群落结构和功能多样性,明确新疆大蒜根腐型病害与根际土壤微生物群落之间的关系,为大蒜的根腐型病害的防治提供理论依据。【方法】利用稀释平板法对样品中可培养细菌、放线菌、真菌进行分类培养后计数,利用比较分析法对可培养微生物的变化趋势进行分析,利用Biolog-ECO法对根际土壤微生物功能多样性进行分析。【结果】三组样品中的患病大蒜根际土壤中,细菌数量呈现减少趋势,放线菌和真菌数量增加。两种根际土壤微生物对碳源有不同的利用强度,健康大蒜根际土壤微生物对碳水化合物和聚合物类碳源利用能力较高,患病大蒜根际土壤微生物对胺类和酚酸类碳源利用程度较高。健康大蒜土壤样品的微生物多样性指数均高于患病大蒜根际土壤微生物。【结论】根际土壤微生物与大蒜根腐型病害存在一定的相关性。患病大蒜的根际土壤微生物种群分布由细菌型向真菌型转变,放线菌也呈增加趋势,但数量较少。根际土壤微生物数量和群落结构差异一定程度上影响微生物群落的功能多样性。

羊粪沼液微生物总DNA提取方法优化比较研究

【目的】目前沼液污泥中99%的微生物不可培养的,为开展羊粪沼液中微生物多样性的研究,须对沼液总DNA进行提取。【方法】研究以总DNA及其PCR产物的琼脂糖电泳结果为判定依据,以SDS结合酚氯仿抽提总DNA的方法为基础,采用逐步增加净化菌泥、溶菌酶裂解以及DNA纯化等优化方法,并测定优化效果。【结果】后续增加的步骤对提高总DNA的提取效率及质量十分有效,所得DNA在得率、大小以及纯净度方面都有所提高,可以满足后续分子实验的要求。【结论】以SDS法为基础,用TENP和PBS洗涤菌泥,添加适量溶菌酶,并适当延长反应时间至3 h,再经纯化柱吸附和洗脱的方法可以获得更高质量的羊粪沼液总DNA。

阳江高本底辐射土壤微生物群落代谢特征研究

为了探索高本底辐射对土壤微生物群落的影响。研究采用Biolog-Eco生态板法对广东阳江高本底辐射区及周边正常本底辐射地区的土壤微生物群落功能代谢进行了调查。通过对不同本底辐射样品土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)、碳源利用类型、微生物群落多样性的差异分析,主成分分析及土壤理化性质与微生物群落代谢特征相关性分析。分析表明,尽管各样品间AWCD变化差异显著,但土壤微生物群落代谢特征与辐射背景的高低间无明显变化规律。相关性分析表明,微生物代谢特征与本底辐射强度呈现中度或弱相关,但相关性均不显著,两者间无统计学意义,说明高本底辐射对土壤微生物群落分布影响极小或无影响。

新疆两泥火山可培养中度嗜盐微生物多样性

【目的】了解新疆乌苏和独山子两泥火山可培养中度嗜盐菌的多样性。【方法】采用10%NaCl盐浓度的ISP5培养基,对两泥火山样品进行可培养菌分离、16S rDNA鉴定及系统发育分析。【结果】从新疆两泥火山中共分离得到26株中度嗜盐细菌和放线菌,乌苏泥火山13株,分属于7个属:Nesterenkonia、Bacillus、Salinicoccus、Nocardiopsis、Halomonas、Halophilic和Micrococcacea,其中Nesterenkonia属为优势菌群;独山子泥火山13株,隶属于6个属:Halomonas、Marinobacter、Bacillus、Salinicoccus、Nocardiopsis和Halolactibacillus,其中Halomonas和Marinobacter属为优势菌群。4株可能为潜在的新种。【结论】新疆两泥火山可培养中度嗜盐细菌和放线菌具有较为丰富的生物多样性,且潜藏着新的菌种资源,具有进一步研究开发价值。