AM真菌生物多样性的研究方法及进展(英文)

介绍几种AMF多样性研究的常用方法及近年来应用较广的分子生物学技术,综述这些方法在AMF研究中的应用现状,指出在AMF生物多样性的研究中应将形态学方法和分子生物学技术有效结合,更好地揭示自然生态系统中AMF的多样性及生态功能。

丛枝菌根真菌多样性的研究方法进展

介绍几种AMF多样性研究的常用方法及近年来应用较广的分子生物学技术,综述这些方法在AMF研究中的应用现状,指出在AMF生物多样性的研究中应将形态学方法和分子生物学技术有效结合,更好地揭示自然生态系统中AMF的多样性及生态功能。

PLFA方法研究连作对加工番茄根际土壤微生物群落结构的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,采用氯仿熏蒸和磷脂脂肪酸(PLFA)法相结合,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄花果期和成熟期根际土壤微生物群落结构及土壤微生物量的影响。结果表明,连作导致土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物熵(q MB)下降,SMBC/SMBN升高,而微生物量磷(SMBP)随连作年限和生育期的变化而不同。连作显著增加了真菌PLFAs含量,降低了细菌PLFAs含量、土壤PLFAs总量及细菌/真菌PLFAs的比值,而放线菌PLFAs含量变化无规律。连作7 a时,成熟期的细菌PLFAs含量、土壤PLFAs总量较对照分别减少62.9%、50.3%(P<0.05),而真菌PLFAs含量较对照升高60.2%(P<0.05)。从多样性指数分析看,Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Brillouin指数和Pielou指数均随连作年限的延长呈先升后降的变化,其中连作3 a时各项指数最大,连作7 a时最小,表明在本试验年限范围内,连作使得微生物群落多样性与均匀程度皆出现了一定程度的降低。相关性分析表明,土壤微生物各类群PLFAs量、微生物量及土壤肥力之间存在相关性,说明土壤微生物量与土壤肥沃程度相关,可作为评价土壤肥力的生物学指标。可见,加工番茄连作改变了土壤微生物群落结构,降低了土壤微生物量,最终在根际土壤微生态系统和环境因子等因素的综合作用下产生连作障碍。

氮添加对杨树人工林表层土壤微生物群落结构的影响

以江苏东台沿海地区杨树人工林地为研究对象,建立野外模拟氮沉降试验样地,试验设置5个氮处理水平,分别为对照(0 kg·hm-2·a-1)、低氮(50 kg·hm-2·a-1)、中氮(100 kg·hm-2·a-1)、高氮(150 kg·hm-2·a-1)和超高氮(300 kg·hm-2·a-1)。于2012年5月开始在生长季(5—10月)每月进行施氮处理,2013年8月和10月运用磷脂脂肪酸法分别分析了土壤微生物群落的变化特征。结果表明,施氮处理近2 a后,两个月份中的土壤微生物磷脂脂肪酸总量均显著下降,细菌、真菌中磷脂脂肪酸的量出现了不同程度的下降,真菌与细菌中磷脂脂肪酸的量之比没有显著变化。磷脂脂肪酸组成的主成分分析显示,除低氮处理样地外,其他水平施氮样地均使微生物群落结构显著变化,且超高氮处理样地变化格局具有季节差异性。

大豆根腐病生防菌株的筛选及鉴定

采用常规方法从大豆根际分离筛选出105株对大豆根腐病菌有拮抗作用的细菌和放线菌,利用磷脂脂肪酸法和16S rDNA测序鉴定出13株细菌,分别为1株Pseudomonas putida biotype B,1株Pseudomonas chloro-raphis,1株Pseudomonas sp.,4株Bacillus subtilis,2株Bacillus sp.,1株Bacillus pumilus,1株Bacillus atophaeus,1株Virgibacillus pantothenticus,1株Pantoea agglomerans GC subgroup A;10株放线菌,分别为3株Streptomyces violaceusniger violaceusniger,1株Streptoverticillium cinnamoneum,2株Streptomyces halstedii olivaceus,1株Strepto-myces exfoliatus,2株Streptomyces halstedii scabies,1株Streptomyces violaceusniger hygroscopicus ossam。

石油污染土壤微生物多样性的研究技术及进展

石油污染土壤是世界范围内普遍存在的环境问题,微生物作为土壤中最重要的生物类群,若受到石油污染的影响,其群落结构会发生相应的改变,研究土壤微生物多样性,对于土壤石油污染的生物修复以及评价石油污染对土壤生态系统的影响具有重要意义。根据石油污染对土壤微生物多样性的研究进展,系统地综述了目前常用的土壤微生物多样性的研究技术及其在石油污染研究中的应用,并对该研究领域进行了展望。

大兴安岭森林沼泽类型与火干扰对土壤微生物群落影响

[目的]研究森林沼泽演替与火干扰条件下土壤微生物结构与多样性变化,为进一步揭示土壤微生物群落在森林沼泽保护与恢复中的作用提供依据。[方法]采用磷脂脂肪酸法与BIOLOG方法,研究大兴安岭南瓮河国家自然保护区内主要森林沼泽类型(兴安落叶松-狭叶杜香-藓类沼泽、兴安落叶松-兴安杜鹃-藓类沼泽、兴安落叶松+白桦-苔草沼泽)与2006年受不同火强度干扰沼泽(重度火烧的兴安落叶松-兴安杜鹃-藓类沼泽和中度火烧的兴安落叶松+白桦-苔草沼泽)土壤微生物群落特征,探讨沼泽主要发育阶段与火干扰强度对土壤微生物群落的影响。[结果]研究区域土壤微生物群落以16:00(16.29±5.62 nmol·g-1)、甲烷氧化菌(18:1ω8t)(9.89±8.61 nmol·g-1)与16:1ω7c(9.79±3.24 nmol·g-1)的微生物为优势种群。土壤微生物总PLFAs含量、革兰氏阳性菌(G+)中a15:0、i16:0、i17:0、革兰氏阴性菌(G-)中的cy19:0、真菌中的18:2ω6c、甲烷氧化菌(18:1ω8t)与森林沼泽发育阶段、火干扰明显相关(p<0.05)。一般饱和直链脂肪酸/单烯饱和脂肪酸比(Sat/Mon)偏低,其比值随沼泽发育呈现增加趋势,受到火干扰后明显增加(p<0.05);真菌/细菌比(F/B)与革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)未随着沼泽发育呈现出规律性变化,其比值受火干扰后明显发生改变(p<0.05)。土壤细菌与真菌对6类碳源的利用能力明显不同(p<0.001),其中土壤细菌对α-D-Lactose与L-Threonine利用存在差异性(Fα-D-Lactose=2.87 p=0.080,FL-Threonine=3.00 p=0.078),土壤真菌对D-Mannitol、D-glucosaminic Acid利用存在差异性(FTween 80=2.75,p=0.088,FD-Mannitol=3.53 p=0.047,FD-glucosaminic Acid=4.67 p=0.022),但沼泽类型与火干扰未对土壤微生物功能多样性产生影响(p>0.05)。[结论]土壤微生物量与沼泽发育阶段相关;沼泽发育与火干扰改变土壤微生物群落结构。土壤细菌与真菌对碳源利用方面具有选择性。

湿地凋落物分解过程中土壤微生物群落结构的变化

凋落物分解是生态系统营养物质循环的关键过程,在凋落物分解过程中,其中凋落物起着极其重要的作用。因此研究凋落物分解过程中土壤微生物群落组成的变化具有重要意义。本文采用野外原位分解袋的方法,对凋落物分解过程中土壤微生物群落的变化进行了初步研究。结果表明,(1)随着凋落物分解的进程,土壤微生物群落20:00、17:1isoω9c、17:0 anteiso、17:1 anteiso、22:0 iso、19:0 cycloω7c、18:1ω9c含量升高、而14:0、16:0、19:0 cycloω9c、18:1ω7c、16:010-methyl含量降低;(2)与凋落物分解120 d相比,凋落物分解390 d后,土壤中真菌和细菌群落的磷脂脂肪酸含量均有所增加,说明凋落物分解为土壤微生物提供了养分;(3)凋落物分解390 d后,土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌比值和19:0 cycloω7c/18:1ω7c比值均发生显著变化。

湘东大围山土壤垂直带谱微生物群落特征

土壤微生物是生态系统健康评价的关键生物学指标之一。为了解土壤微生物群落在中山海拔带上的分异规律,本研究选取亚热带湘东大围山花岗岩风化物发育的典型土壤垂直带谱:红壤、黄红壤、黄壤、暗黄棕壤和灌丛草甸土(亚类),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究0~20 cm土壤微生物的PLFA含量、组成和多样性。结果表明,土壤垂直带PLFA种类较为丰富(38种),PLFA总量介于35.01~103.54 nmol·g^(-1)之间,以细菌最高(25.52~78.31 nmol·g^(-1)),其次为放线菌(3.99~12.90nmol·g^(-1))和真菌(4.29~12.33 nmol·g^(-1))。细菌群落中,以革兰氏阴性菌(G^-)为主;真菌群落中,以腐生真菌为主。随着海拔升高,微生物PLFA总量、各类群微生物PLFA含量和多样性指数一致升高,显示高海拔地带土壤的微生物数量和多样性更高。此外,真菌与细菌比值(F:B,0.17~0.25)和G^+细菌(革兰氏阳性菌)与G^-细菌比值(G^+:G^-,0.52~0.79)以低海拔带的红壤最高,随海拔升高而降低,表明高海拔带土壤微生物群落以细菌、G^-群落占优。在湘东大围山土壤垂直带上,各类群的微生物量和多样性随着海拔的升高而升高,可能是山地小气候、pH、有机底物的数量和质量综合作用的结果。

贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性

土壤微生物多样性在海拔梯度的分布格局研究近年来受到和植物动物一样的重视程度,但是干旱风沙区微生物多样性在海拔梯度上的多样性分布规律尚未揭示。以处于干旱风沙区的贺兰山不同海拔的6个典型植被带土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究微生物多样性群落特征以及在不同植被带分布规律。结果表明:土壤微生物功能多样性随海拔增加发生变化,且微生物群落结构存在显著差异。Biolog分析显示土壤微生物群落代谢活性依次是:亚高山草甸>寒温性针叶林>针阔混交林>温性针叶林>山地旱生灌丛>荒漠草原,随海拔的升高土壤微生物群落物种丰富度指数(H)和均匀度指数(E)总体上均表现出增大的趋势,差异显著(P<0.05);FAMEs分析表明不同海拔的微生物区系发生了一定程度的变化,寒温性针叶林土壤微生物磷酸脂肪酸生物标记的数量和种类均最高,且细菌、真菌特征脂肪酸相对含量也最高;土壤微生物群落结构多样性次序是:寒温性针叶林带>针阔混交林带>温性针叶林带>亚高山草甸>山地旱生灌丛>荒漠草原。研究结果表明贺兰山海拔梯度的微生物多样性分布规律不同于已有的植物多样性"中部膨胀"研究结果,这说明在高海拔地区有更多的适合该生境的微生物存在,这对维持干旱风沙区的生态系统功能稳定性具有重要意义。

黔中地区典型土地利用方式转变对微生物群落结构的影响

【目的】研究不同土地利用方式对土壤微生物群落多样性结构的影响。【方法】在小区域内选择了具有明显关联性的林地、农用地和撂荒地作为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法探讨了土地利用方式转变对微生物数量和群落结构的影响。【结果】(1)3种不同土地利用方式的土壤共检测出9种PLFA,不同层次土壤PLFA含量均表现为林地>农用地、撂荒地;(2)在3种土地利用方式中土壤含量最高的生物标记物是C16:0、C18:2n6c、C18:0、C16:1n9c,指示细菌分布量最大,其次是真菌,说明土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异;(3)土壤PLFA与土壤理化性指标相关性分析表明,土壤微生物量与土壤有机碳(SOC)、C/N达到极显著正相关,而全氮(TN)、p H则相关性不大。【结论】随着土地利用方式的转变,土壤微生物活性会产生相应的变化。此外,土地利用方式转变过程中,微生物群落结构仍然有一定的相似性;且随着土壤剖面的深度增加,PLFA呈现减少的趋势。

药用植物与根际微生物互作的研究进展

针对药用植物根际微生物的主要研究方法展开分析,包括微生物平板培养法、Biolog法、磷脂脂肪酸法、分子生物学技术等,结合不同品种植物、不同生长时期、不同种植模式药用植物对根际微生物的影响,以及根际微生物对药用植物植物生长、抗病能力、抗逆能力、连作障碍、次生代谢产物的影响,通过研究药用植物与根际微生物互作机制,积累可靠的应用数据,为体系的优化完善提供可靠的数据支持。

磷添加对中亚热带2种森林类型土壤微生物群落组成的影响

以福建省三明市格氏栲自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)天然林土壤和杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤为研究对象,通过不同梯度(对照CT-0 g·kg-1、低磷LP-0.1 g·kg-1、高磷HP-0.6 g·kg-1)磷添加室内培养实验,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法,研究磷添加对中亚热带米槠天然林和杉木人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响,结果表明:1)施磷除显著提高总磷和有效磷含量外,亦显著增加土壤pH和可溶性有机碳的含量;2)土壤微生物生物量和群落组成对磷添加的响应因施磷量和森林类型不同而不同,其中高磷处理显著增加杉木人工林和米槠天然林土壤微生物PLFA,杉木人工林增幅大于米槠天然林。低磷处理仅显著增加杉木人工林土壤微生物PLFA,对米槠天然林土壤微生物生物量影响不显著;磷添加显著增加杉木人工林土壤革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值(GP/GN),对2种森林土壤真菌与细菌比(F/B)影响不显著。该研究表明米槠天然林转变成杉木人工林后,养分流失,加剧了磷限制。因此适当施磷有利于杉木人工林可持续经营。

化肥有机替代对连作花生田土壤有机碳和微生物群落的影响

为揭示化肥有机替代措施下连作花生田土壤有机碳(SOC)积累的微生物机制,在连作5年的花生田设置了蚯蚓粪配施化肥(VM)、生物有机肥配施化肥(BF)、全量化肥(CF)和无施入对照(CK)4个处理,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落组成及多样性,测定了SOC及其组分含量以及花生产量,分析了化肥有机替代、SOC和土壤微生物群落三者间的关系。结果表明:花生连作土壤环境严重恶化并显著影响了花生产量,而有机肥部分替代化肥明显提高了SOC和各组分含量以及土壤微生物生物量,改变了土壤微生物群落组成及其多样性,提高了花生产量,其中VM处理效果最显著(P<0.05)。与CK相比,VM处理的花生产量增加了56%,SOC含量增加了11.4%,土壤总PLFA含量增加了149.4%。冗余分析和逐步回归分析表明,VM和BF处理与SOC及其各组分含量、土壤微生物各类群PLFA含量均呈正相关,尤其VM处理相关性最强(P<0.05);CK和CF处理与除了G+/G-比值以外的其他所有变量均呈负相关;SOC各组分含量与土壤微生物各类群PLFA含量显著相关。综上,化肥有机替代导致的外源有机碳增加以及随后引起的土壤微生物群落的变化是连作花生田SOC积累的驱动因素,土壤微生物活性是影响SOC累积的关键因素。有机肥特别是蚯蚓粪部分替代化肥是改善连作花生田土壤质量、缓解连作障碍的有效措施。

种植模式对科尔沁沙地土壤微生物群落的影响

针对科尔沁沙地土壤质量退化、花生连作障碍问题,于辽宁省农业科学院章古台试验站进行田间定位实验,设置玉米(Zea mays L)-花生(Arachis hypogaea)-玉米轮作(L1)、花生-玉米-花生轮作(L2)、玉米连作(YL)和花生连作(HL)4种种植模式,采集0-20cm土层土壤样品,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析土壤微生物群落结构组成及多样性,测定土壤可培养微生物数量及土壤微生物量碳氮磷含量。结果表明:L1和L2模式下土壤微生物群落总丰度、细菌群落丰度、真菌群落丰度、放线菌群落丰度均显著高于YL和HL。主成分分析与冗余分析结果表明,L1和L2与土壤微生物量碳氮磷含量、土壤微生物各菌群丰度呈正相关;土壤可培养微生物总量与土壤总PLFA含量正相关。综上,轮作引起的土壤微生物群落丰度的变化是土壤微生物量碳氮磷累积的驱动因素。花生-玉米轮作种植能有效改善土壤微生态环境、缓解花生连作障碍。

凋落物分解过程中土壤微生物群落的变化

凋落物分解是生态系统碳循环和营养物质循环的关键过程,受多种因素共同影响。土壤微生物是影响凋落物分解的重要因素,其群落组成在一定程度上依赖于所处植物群落的特征。因此,研究分解过程中微生物群落组成的变化及其对植物多样性的响应,有利于对凋落物分解机制的理解。本文采用分解袋野外原位分解的方法,对凋落物分解过程中微生物群落的变化及其对所处森林环境中树木的种类和遗传多样性的响应进行了研究。结果表明:(1)凋落物分解183天后,土壤中微生物群落的多样性降低,并且森林群落的物种多样性与微生物群落多样性呈负相关关系;(2)凋落物分解前后,土壤中真菌和细菌群落的磷脂脂肪酸(PLFA)量均有所增加,说明凋落物分解为微生物生存和繁殖提供了养分;(3)地形因素是影响微生物群落变化最显著的因素,可解释微生物群落变化的29.55%;其次是凋落物的基质质量,可以解释15.39%;最后是森林群落的多样性,可以解释8.45%;这3种因素共同解释率为2.97%。综上所述,与森林群落的植物多样性相比,样地的地形因素与凋落物的基质质量对微生物群落的影响更显著。

长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响

土壤微生物群落结构和代谢多样性对于维持草地生态系统的功能和稳定性具有重要意义.本研究运用磷脂脂肪酸法(PLFA法)和Biolog微平板技术,研究了青藏高原长期围封和自由放牧2种草地利用方式下的土壤微生物群落结构和群落碳代谢多样性的差异以及影响机制.结果表明:1)长期围封和自由放牧草地上的土壤微生物群落结构和碳代谢多样性存在显著差异;2)长期围封显著增加了土壤中总PLFA、细菌、真菌和放线菌生物量;3)长期围封草地土壤微生物的碳代谢活性、多样性和丰富度高于自由放牧草地,而均匀度低于放牧草地;4)与自由放牧相比,长期围封显著增加了土壤微生物对聚合物类、糖类、羧酸类、胺类碳源的利用;5)冗余分析表明,植被盖度显著影响了微生物的群落结构和碳代谢多样性.长期围封草地的土壤微生物量、碳代谢多样性指数和丰富度均高于自由放牧土壤,表明长期围封有利于提高草地生态系统中土壤微生物群落及其对碳源代谢的多样性.