氟苯尼考联合铜环境胁迫对土壤固氮菌成膜能力及相关基因表达的研究

[目的]研究氟苯尼考和铜(Cu)残留对土壤固氮菌的生态毒性效应,为评价兽药的环境风险提供依据。[方法]对从花生根际土壤中分离出的一株优势固氮菌RpEC2071进行氟苯尼考和铜胁迫处理,试验设置空白组(0μg/mL)、氟苯尼考添加组(40μg/mL)、Cu添加组(200μg/mL)和混合组(氟苯尼考40μg/mL+Cu 200μg/mL),并于给药后采样。采用苯酚硫酸法和96孔法研究氟苯尼考和Cu单独或联合处理对固氮菌胞外多糖产生及生物膜形成能力的影响。采用RT-qPCR测定分析固氮菌生物膜及固氮相关基因的mRNA表达水平。[结果]氟苯尼考和Cu单独胁迫会促进生物膜的形成,二者生物膜形成能力约为空白组的2倍;混合胁迫会抑制生物膜的形成,空白组生物膜形成能力是其3.1倍。胞外多糖分泌结果与生物膜形成能力测定结果基本一致。生物膜相关基因与氮代谢调控基因呈显著正相关,氟苯尼考和Cu的添加改变了fli Q、nif H和nnr R等基因的表达水平,且二者联合处理后会对其表达分别产生协同或拮抗作用。[结论]氟苯尼考与Cu的单独或联合胁迫影响固氮菌RpEC2071中生物膜相关基因表达,进而对其生物膜形成能力产生影响。预示了以氟苯尼考和Cu为例的兽药及重金属残留胁迫会对土壤固氮菌产生潜在的生态毒性效应,从而破坏土壤中固氮生态系统。

外源磺胺二甲嘧啶对施用粪肥的菜地土壤中微生物群落多样性的影响

【目的】明确磺胺二甲嘧啶(SM2)随粪便施入土壤对土壤微生物群落造成的影响,为合理进行养殖场周围土壤环境质量评估和施肥管理提供参考依据。【方法】收集养殖场附近未经抗生素污染的粪便和土壤,构建粪便–土壤模型,设置不同SM2添加剂量的处理,分别为对照组(0)、低剂量组(5μg·kg^(-1))、中剂量组(500μg·kg^(-1))和高剂量组(5 000μg·kg^(-1)),并分别于粪便和SM2施入1、7、14和50 d后采集土壤样品,采用Biolog技术以及磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)标记法对比分析不同处理组土壤微生物群落的碳源利用能力、菌群结构和功能多样性变化。【结果】SM2的施入提高了土壤微生物群落的总体碳源利用能力,中、高剂量组在施入50 d时对除酯类以外的其他碳源利用能力均强于对照组。低剂量组在施入7 d内对各类碳源利用能力增强,中、高剂量SM2的施入可能会影响土壤群落某些优势物种的繁殖和数量分配。随施入时间的延长,土壤微生物群落对不同剂量SM2反应不同,革兰阳性菌、革兰阴性菌以及真菌数量变化显著,放线菌变化不明显。【结论】SM2的施入将长期影响土壤微生物群落的结构与功能多样性。养殖场应及时处理动物排泄物以消除抗生素残留,减少粪肥对土壤环境造成的生态破坏。

广州市流溪河沉积物反硝化细菌群落丰度与结构多样性研究

【目的】研究广州市流溪河沉积物中反硝化细菌的多样性,探讨环境因子对反硝化细菌群落结构和丰度的影响。【方法】通过构建基因文库和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对沉积物中反硝化细菌的群落结构和丰度进行分析,并结合主坐标分析(PCoA)和冗余分析(RDA)研究反硝化细菌群落与环境因子之间的相关性。【结果】流溪河流域不同采样位点沉积物中nirS型反硝化细菌的组成和丰度存在明显差异。沉积物中大多数nir S序列与已知的反硝化细菌亲缘关系较远,而与其他环境样品中的微生物亲缘关系较近,与流溪河沉积物中nirS反硝化细菌亲缘关系较近的物种有产黄杆菌属Rhodanobacter、副球菌属Paracoccus、Polymorphum gilvum、草螺菌属Herbaspirillum和陶厄氏菌属Thauera。氨氮(NH_4^+–N)和硝酸盐(NO_3~––N)含量对反硝化细菌群落结构起决定性作用。反硝化细菌nirS基因拷贝数范围为8.26×10~1~5.45×10~4 g^(-1),nirS型反硝化细菌数量与化学需氧量(COD)、总氮(TN)、NH_4^+–N、和NO_3~––N含量之间存在显著相关性。【结论】流溪河中化学污染物以及活性氮的大量存在显著影响了反硝化细菌群落结构和多样性。