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。

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。

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。