基于PCR-DGGE技术的剑湖湿地湖滨带土壤微生物群落结构多样性分析

为了解剑湖湿地湖滨带植物根际土壤中细菌的群落结构特征多样性,应用PCR-DGGE技术对剑湖湿地湖滨带4种植物根际土壤细菌的群落结构进行了研究,根据DGGE指纹图谱,对它们的遗传多样性进行了分析。结果表明,不同植物群落根际和非根际土壤细菌多样性指数(H′)、丰度(S)和均匀度(J)均有所不同,根际土壤细菌多样性指数、均匀度、丰富度均高于非根际,其中茭草根际土壤细菌多样性指数、均匀度、丰富度均最高,说明植物群落类型与土壤微生物多样性的关系十分密切;不同植物群落根际土壤细菌群落结构相似性较高,非根际土壤细菌群落结构相似性较低,在82%的相似水平上聚为4大类群,根际土壤细菌和茭草非根际土壤细菌聚为一类,其余非根际土壤细菌各聚为一类,说明植物群落对微生物群落结构具有一定的影响。对DGGE的优势条带序列分析,同源性最高的微生物分别属于变形菌门(Proteobacteria)、草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、紫色杆菌属(Janthinobacte rium)、杜擀氏菌属(Duganella)、埃希氏菌属(Escherichia)和链球菌属(Streptococcus),它们均为未培养微生物。不同植物群落根际土壤氮磷含量均有所差异,其中茭草根际土壤氮磷含量最高,湿地土壤细菌多样性与土壤有机质、总N、总P的含量呈正相关关系,土壤细菌多样性与土壤pH值呈负相关关系。

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)>入侵地根围土(BS)>未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P<0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P<0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。

细胞壁组分在红酵母RS1高耐铝中的作用研究

红酵母RS1是从酸性油茶土壤中分离到的一株高耐铝微生物,能够忍耐高达200 mmol/L以上的铝,前期研究表明RS1高耐铝能力与细胞壁有关,但是其具体机制还不清楚。因此,本文进一步研究了细胞壁组分在RS1高耐铝中的作用,以期为RS1高耐铝的具体机制提供新信息。结果表明,高于70 mmol/L的铝对RS1生长产生抑制作用,0~70 mmol/L铝处理后细胞壁主要组分甘露糖和葡聚糖含量都没有显著改变,而细胞壁磷含量在70 mmol/L铝处理后显著升高。在高铝处理时,糖蛋白抑制剂抗生素衣霉素(tunicamycin)极大加重RS1的铝毒害。由此说明,细胞壁多糖组分含量并不对RS1高耐铝起到主要作用,细胞壁结构修饰如细胞壁磷含量响应和细胞壁N连接的糖蛋白修饰在RS1高耐铝中可能起到一定作用。

酸性和碱性土壤中芒草生物质炭激发效应的特征与差异

生物质炭是高度芳构化物质,具有极强的物理、化学、生物稳定性,被视为极具潜力的碳封存措施之一。然而,生物质炭施入土壤后,可能会加速土壤有机碳矿化,即产生激发效应。根据δ13C分析原理,向长期种植C3植物、pH为3.70和7.60的两种土壤中,分别加入利用C4植物芒草在350℃(BC350)和700℃(BC700)制成的生物质炭,室内培养180d,定期采样测定CO2和δ13C,以期证实并定量测定生物质炭的激发效应。结果表明,加入生物质炭的土壤,尤其是加入低温生物质炭(BC350)的土壤,有机质矿化明显加快,即产生明显的正激发效应,酸性和碱性土壤的激发效应分别为CO2-C 250和319 mg kg-1。此外,从物理、化学和生物学角度,探究生物质炭激发效应的机理。

施氮对间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间试验,采用平板培养法和BIOLOG技术研究了不同施氮水平N0(0 kg·hm-2),N1(125 kg·hm-2),N2(250 kg·hm-2)和N3(375 kg·hm-2)对玉米//马铃薯间作作物根际微生物群落及代谢功能多样性的影响。结果表明,间作条件下,施氮(N1、N2、N3)处理显著提高了玉米、马铃薯根际细菌、放线菌数量及微生物总量,在N2处理微生物数量最高,却显著降低了真菌的数量。与N0处理相比,施氮均显著提高了间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落碳源利用率、丰富度和功能多样性,N3处理的玉米根际微生物群落的碳源利用率(AWCD)、Shannon-Wiener(H)、Simpson指数(D)、均匀度指数(E)及碳源利用丰富度指数(S)最高,而马铃薯在N2处理时最高,但对6类碳源的利用存在一定的差异。聚类和主成分分析表明,间作玉米、间作马铃薯各施氮处理土壤微生物在碳源利用上出现较大差异,土壤微生物群落代谢特征发生改变。表明适量施氮对调控间作作物根际土壤微生物群落结构和提高其功能多样性均具有积极作用。

土壤中拟除虫菊酯微生物降解研究

微生物降解是拟除虫菊酯类农药从土壤中消去的主要途径。本文介绍了拟除虫菊酯降解菌的分离鉴定、降解基因的克隆以及微生物降解机理研究的近期成果,综合介绍了拟除虫菊酯异构体选择降解的特征、原因以及可能产生的环境效应,重点分析了农药疏水性、土壤吸附、重金属、土壤养分及长期施肥、共存农药对土壤中拟除虫菊酯微生物降解的影响,最后对土壤微生物修复前景进行了展望。

高砷硫铁矿周边农田土壤砷分布及真菌群落结构特征

本研究主要以高砷硫铁矿区周边农田中的真菌群落为研究对象,研究利用Miseq高通量测序技术系统分析矿区周边不同区域土壤中真菌的群落特征,通过本研究以明确矿区土壤真菌群落结构特征及其适应机制。结果表明:(1)砷、铁复合污染土壤可促使土壤真菌丰富度降低,而对土壤真菌多样的影响则表现为先促进后抑制;(2)砷、铁复合污染抑制土壤中Ascomycota(子囊菌门)代谢,促进Basidiomycota(担子菌门)代谢,而对Zygomycota(接合菌门)则表现为低浓度促进,高浓度抑制,对Fusarium(镰刀菌属)、Pseudallescheria(假霉样真菌属)、Cryptococcus(隐球菌属)也呈现"低浓度促进、高浓度抑制"作用;(3)砷、铁的复合物污染使土壤中真菌群落结构产生了明显差异,环境因子对土壤环境真菌群落结构差异影响大小依次为总砷、总铁。因此,在高砷硫铁矿的开采过程中对土壤中的真菌群落结构造成一定的影响,需对矿物及矿渣的堆放进行严格的管理以免对土壤中各种生物的生境造成严重破坏。