连作土壤微生物区系分析、调控及高通量研究方法

土壤连作后导致土壤微生物生态失衡、病原微生物富集、有益微生物减少,土壤微生物从细菌主导型向真菌主导型转化,使病原菌更容易侵染植物而引发植物的各种土传病害。施用微生物有机肥可以将失衡的微生物区系恢复到健康的状态,从而可以起到防治土传病害的作用。本文围绕连作引起的土壤中各大类微生物数量和种类的变化以及连作土壤施用微生物有机肥修复后其微生物数量和种类的变化进行了综述,并通过与传统技术比较,介绍了454高通量测序研究方法的优越性,指出了其在土壤微生物区系研究中的重要性。

生物有机肥对香蕉植株生长和香蕉枯萎病防治的研究

通过盆栽试验,研究了生物有机肥（BIO）对香蕉植株生长和香蕉枯萎病防治效果的影响。结果表明,1）香蕉植株移栽45 d后,施用BIO的处理香蕉植株地上部鲜重、干重、株高和假茎围分别比对照增加了31.9%-93.8%、5.9%-43.1%、43.9%-62.9%和12.3%-18.5%。2）香蕉苗移栽25 d时,施用BIO的香蕉植株根尖几丁质酶活性提高了2.64-12.88个酶活单位,显著高于对照;营养钵育苗施用BIO的处理,香蕉植株根尖β-1,3-葡聚糖酶活性显著地高于营养钵育苗未施BIO的处理,是其酶活的5.22-7.22倍。施用BIO的处理香蕉植株根尖和茎基部中胼胝质含量分别只有对照的59.7%-77.9%和47.6%-68.9%,显著低于对照处理。3）营养钵育苗施用BIO的处理,根际的细菌数量和放线菌数量分别比对照增加了1.56-1.76倍和1.11-1.55倍,而根际真菌数量却减少了19.2%-52.2%,根际尖孢镰刀菌的数量也大大减少。4）营养钵育苗施用BIO的处理,到香蕉植株移栽45 d时,香蕉植株枯萎病的病情指数未超过2.4,比对照降低47.8%-56.5%。上述结果表明,采用营养钵育苗和移栽时都施用BIO的方法种植香蕉,能显著地促进香蕉植株生长,有效地降低香蕉枯萎病的发病指数。

生物有机肥对甜瓜根结线虫病的田间防治效果研究

为研究生物有机肥对根结线虫的田间防治效果,在根结线虫发病严重的甜瓜田进行了田间试验。结果表明,1)在仅施用无机肥的田块,根结线虫病发生严重,而在施用生物有机肥的田块,发病率降低,最高防治率达81.14%;2)与对照相比,施用加入根结线虫拮抗菌X5的生物有机肥料使地上部鲜重增加,根系鲜重(根结量)减少;3)施用生物有机肥可显著减少土壤中根结线虫二龄幼虫的密度和根中卵块的数量;4)生物有机肥处理与常规肥料处理的土壤线虫DGGE图谱明显不同,分别归于两个聚簇,表明土壤线虫群落结构受到施用含根结线虫拮抗菌的生物有机肥影响。综上所述,施用生物有机肥能有效防治田间条件下根结线虫对甜瓜的危害。

高温纤维素降解菌的筛选和酶活性测定及鉴定

以滤纸条和羧甲基纤维素钠为碳源,从牛粪堆肥中分离出6株能降解纤维素的高温细菌,对其进行了简单染色和革兰氏染色,对各菌株进行了透明圈测定、纤维素酶活性测定和滤纸条崩解试验。结果表明：大部分菌株可以在纤维素-刚果红平板上快速生长,透明圈形成速度达到8~10 mm.d-1。酶活性最高的菌株A-3在接种后16 h酶活性为1.21 mg.mL-1（30 min）。部分优良菌株能在3 d内将滤纸条完全降解。为确定菌株A-3的分类学地位,PCR扩增后测定其16S rDNA基因序列,在GenBank中进行同源性比较,并与一些相关细菌构建系统发育树,结合其形态特征和生理生化特征,初步鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。整体来看,筛选到的菌株分解纤维素的能力强,环境适应能力高,在纤维素类物质污染的治理中具有潜在的应用前景。

西瓜、水稻根分泌物及酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响

【目的】探讨西瓜、水稻根分泌物及其中的酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.niveum,FON)的影响,阐释西瓜枯萎病的发生和西瓜/旱作水稻间作系统改善西瓜连作枯萎病的机理。【方法】营养液培养法收集西瓜根分泌物(REW)和水稻根分泌物(RER),研究其对FON生长的影响;HPLC法分离鉴定REW和RER中的酚酸类物质,并通过外源添加法研究该类物质对FON生长的影响。【结果】REW能显著促进FON孢子萌发和产孢,与对照相比,1.0 mL和5.0 mL的REW对FON孢子萌发的促进率分别为46.9%和59.2%;在0.1 mL至2.0 mL范围内,REW对FON产孢的促进率从10.8%逐渐增加到84.6%;而RER能显著抑制FON孢子萌发和产孢,1.0 mL和5.0 mL RER对FON孢子萌发抑制率分别为14.3%和6.1%;并在0.1 mL至2.0 mL范围内,对该菌产孢的抑制率由4.6%增至37.5%。在REW和RER中同时检测到水杨酸、对羟基苯甲酸和邻苯二甲酸,而阿魏酸和香豆酸分别单独存在于REW和RER中;且RER中以香豆酸含量最高(占总量的37.9%);其酚酸总量是REW的1.4倍。综合FON孢子萌发、产孢能力和菌丝生长三项测定指标,香豆酸的抑菌效果最显著,抑制率分别为9.1%—70.5%、24.1%—100.0%和2.5%—47.5%,其次是水杨酸;而阿魏酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸对FON孢子萌发、产孢有不同程度的促进作用,以阿魏酸最为突出,浓度为40—160 mg.L-1时促进率分别为28.6%—114.3%和17.7%—54.8%。【结论】西瓜根分泌物对FON有刺激作用而水稻根分泌物对FON却具有抑制作用,这为阐释西瓜/旱作水稻间作系统改善西瓜连作枯萎病提供了理论依据。

生物有机肥对连作香蕉根际土壤可培养细菌区系的影响

采用可培养平板计数方法和PCR-DGGE技术,以施用生物有机肥(BIO)健康(BIOH)、发病(BIOW)和未施用BIO健康(CKH)、发病(CKW)4个处理的根际土壤为供试样品,研究可培养芽孢杆菌、假单胞菌、自生固氮菌、氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌的数量变化,以及可培养细菌的EP指数差异和细菌的群落结构变化。结果表明:施用BIO能显著增加健康植株根际土壤中芽孢杆菌、假单胞菌、自生固氮菌、氨化细菌、亚硝化细菌的数量,并减少根际土壤中的反硝化细菌数量(P<0.05);不同根际土壤样品的快速生长细菌和慢速生长细菌在群体中所占比例有明显差异,快速生长细菌分别占群体总数的40.9%(BIOW)、50.7%(CKW)、20.6%(BIOH)和22.1%(CKH),其中BIOH处理不同生长速率细菌分布最均匀,EP指数值最高,为0.794;DGGE条带回收测序结果表明,BIOH处理中多样性较高,其优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacte-ria),而CKW处理中的优势菌群大部分都属于拟杆菌门(Bacteroidetes)。结论:健康根际土壤的可培养细菌区系显著不同于发病根际土壤,通过外源有益生物与有机载体同时导入土壤,有可能达到调控植物根际土壤微生物区系的目的。

微生物肥料研究及其在耕地质量提升中的应用前景

微生物肥料是农用生物制品的重要一员,在可持续农业发展和绿色农产品生产中具有极其重要的作用。近年来,我国微生物肥料研究与产业化发展迅速,微生物肥料产业基本形成,但也面临着不少制约因素。同时我国耕地质量形势不容乐观,应用微生物肥料是耕地质量提升的不可或缺的技术措施。综述了我国微生物肥料研究及产业化发展的现状以及在提升耕地质量上的应用前景,并指出了微生物肥料今后研究及产业化发展的重点方向。

几种食用真菌降解稻草的潜力研究

以常见的7株食用真菌菌株为材料,分别为平菇韩黑(Pleurotus ostreatus hanhei)和平菇8号(P.ostreatus 8)、秀珍菇(P.cornucopiae)、姬菇206(Hypsizygus marmoreus 206)、白灵菇(Pleurotus nebrodensis)、金针菇天福(Flammulina velutipestianfu)和金针菇8802(F.velutipes 8802),筛选出在纤维素平板上生长较快的4株菌(姬菇206、平菇韩黑、平菇8号和秀珍菇),并进一步测定其产生纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶的活力以及降解稻草中木质素、纤维素和半纤维素的能力。结果显示:姬菇206中与木质素降解有关的木质素过氧化物酶(LiPs)、锰依赖过氧化物酶(MnPs)和漆酶(Lacs)的活力最大,分别达到58.52、186.66和8.82 U·g-1;滤纸酶活力也是姬菇206最高,为3.86 U·mL-1;平菇韩黑的半纤维素酶活力最高,达到41.20 U·mL-1。稻草降解试验表明,平菇韩黑的半纤维素降解率最高,为51.03%,其次为姬菇206,降解率为50.49%。姬菇206对木质素的分解率最高,达到51.47%。平菇韩黑对稻草的的总降解率最高,达到47.52%。结论:平菇韩黑和姬菇206具有较强的稻草降解能力,可作为降解稻草的工程菌株。

-聚谷氨酸产生菌发酵的有机肥对玉米生长的促进作用γ

聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,PGA)是一种可降解的大分子物质,可用于医药卫生、食品、化妆品和农业等行业。本研究表明施用C1菌株发酵的有机肥能够显著提高玉米苗期的生物量、株高、叶长、叶宽和茎粗;地上部和地下部干重分别是化肥处理的2.53和2.13倍,较普通有机肥增幅分别达24.75%和38.17%。施用C1菌株发酵的有机肥对玉米地上部和地下部N、P、K含量以及土壤微生物量C和微生物量N也有不同程度的提高。C1发酵的有机肥对玉米生长有显著的促进作用,在农业上具有应用潜力。

西瓜和水稻根系分泌物中糖和氨基酸对西瓜枯萎病病原菌生长的影响

以不同抗性西瓜品种以及化感水稻品种为试验对象,对其根系分泌物中可溶性糖和游离氨基酸的含量和组成进行分析,并研究了氨基酸对西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.niveum)生长的影响。结果表明:西瓜根系分泌物中的可溶性糖含量及游离氨基酸的含量和种类显著多于水稻根系分泌物中的,而感病西瓜品种根系分泌物中的又显著多于抗病品种根系分泌物中的。与感病西瓜品种相比,抗病西瓜品种根系分泌物中不含酪氨酸,水稻根系分泌物中不含天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和精氨酸这9种氨基酸。综合西瓜专化型尖孢镰刀菌孢子萌发和产孢能力两项测定结果,供试的8种外源氨基酸中丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸为主要促菌氨基酸;甲硫氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸均促进西瓜专化型尖孢镰刀菌孢子萌发却抑制其孢子产生,而丝氨酸为抑菌氨基酸。因此,水稻、西瓜根系分泌物在糖和氨基酸含量及组成方面存在的显著差异,可以使连作条件下西瓜单作和西瓜/旱作水稻间作对根际微生物的养分供应不同,对其生长的影响也随之改变,这为阐释连作条件下西瓜单作发病严重而间作发病减轻的机制提供了科学依据。

抑病型土壤的微生物区系特征及调控

土壤是农业生产中的重要资源,降低农用化学品的投入、提高土壤质量、保持土壤健康是实现农业可持续发展的关键因素。现代农业以集约化生产为特征,高效农业给农民带来了显著的经济效益,但也给土壤增加了巨大负担,以土传病害为主的土壤连作障碍危害严重。因此,国际学术界提出了"抑病型土壤(disease suppressive soil)"这个名词,以防控土传病害发生为主要目的,其潜在的利用价值还未得到充分开发。根际土壤微生物区系与植物根系的生长和代谢密切相关,对植物营养元素的供给和植物健康的维持发挥着重要作用。国内外对抑病型土壤根际微生物区系特征的研究已有较多报道,而对根际土壤微生物区系与土壤抑病性之间的关系以及如何通过调控根际微生物区系来诱导抑病型土壤的形成等方面的研究,正在成为土壤微生物和植物病理交叉研究领域的热门课题。本文综述了抑病型土壤微生物区系的特征及抑病型土壤微生物区系的调控措施等方面的研究进展。

一株高效MC-RR降解菌的分离鉴定及其降解特性

为了得到一株具有降解微囊藻毒素-RR(MC-RR)特性的产芽孢菌株,采用加热富集芽孢菌的方法,从太湖分离到一株MC-RR降解菌CM1,该菌对MC-RR具有强烈的降解特性。通过形态学特征、生理生化特征及16S rDNA序列分析鉴定该菌株属于耐硼赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus boronitolerans)。通过研究温度和pH值对菌株CM1降解MC-RR能力的影响,发现菌株CM1在60 h将MC-RR由12.77μg/mL降解到1.67μg/mL,降解率达86.90%,最适降解温度为37℃,最适pH值为7.0。CM1菌株的胞外物质和胞内物质均能降解MC-RR,但胞内物质具有更强烈的降解特性,12 h可以将7.27μg/mL的MC-RR完全降解。为丰富MC-RR降解菌纯菌种研究以及在去除水体中MC-RR应用研究方面提供了理论基础。

一株溶藻细菌的分离鉴定及溶藻效果

从太湖分离到一株溶藻细菌CA,该菌对铜绿微囊藻具有强烈的溶藻效果.通过形态学、生理生化特征及16SrDNA序列比对,鉴定该菌株属于水单胞菌属(Aquimonas sp.).将CA菌悬液与铜绿微囊藻共培养,10 d内铜绿微囊藻细胞降解率为100%,叶绿素a降解率为83.9%,且溶藻效果与菌悬液浓度呈正相关,与藻浓度呈负相关.CA菌体本身没有溶藻效果,但其无菌滤液可以溶藻,因此CA是通过释放物质来间接溶藻.在CA菌体的菌藻共培养液中添加少量的牛肉膏、葡萄糖或尿素,菌体显示出溶藻效果.本研究为菌株CA控制铜绿微囊藻水华提供了一种潜在的应用前景.

水单胞菌CA滤液的溶藻特性及其溶藻物质

针对一株具有明显溶藻效果的水单胞菌CA(Aquimonas sp.),对其滤液的溶藻活性以及溶藻物质特性做了进一步的探索。结果表明,CA滤液具有强烈的溶藻效果。10 d内叶绿素a降解率达79.2%,藻细胞数目降解率达98.5%。同时,藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白急剧降低,分别降低了81.67%和82.60%。丙二醛含量也有所降低。通过研究溶藻物质的活性,发现溶藻物质经蛋白酶K处理后仍具有溶藻活性,说明溶藻物质是非蛋白类物质;溶藻物质具有较强的热稳定性,即使在121℃下处理2 h活性仍未丧失;溶藻物质在碱性条件下有较强的pH稳定性,在酸性条件下活性会有小部分丧失;同时通过有机试剂萃取,发现溶藻物质具有较强的极性。本研究为溶藻物质的溶藻特性研究以及溶藻物质的分离提供了理论基础。