烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较

采用从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,并用细菌16SrDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法,对比研究了贵州福泉烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性的影响,每个处理样品3次重复在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确。由DGGE图谱可知,轮作土壤微生物条带数量15-31条不等,平均为23条。连作土壤微生物条带数量从7-25条不等,平均为18条。分别从每条泳道的条带数和光密度值两方面,对细菌群落多样性指标进行了比较。结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作Shannon-wiener和辛普森指数（1/D）均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性。     

番茄连作与轮作土壤生物学特性及细菌群落结构的比较

随着全国番茄(Lycopersicon esculentum)的规模化生产以及形成相对固定的生产区域,番茄连作障碍现象逐年严重。文章针对番茄连作、轮作土壤的生物学特性及细菌群落结构展开了分析,旨在揭示连作与轮作土壤中生物学特性及细菌群落结构的变化规律,为保障番茄产业的可持续发展提供技术支撑。试验分别设置番茄-番茄、番茄-茄子(Solanium melongena)、番茄-辣椒(Capsicum annuum)连作和番茄-黄瓜(Cucumis sativus L.)、番茄-白菜(Brassica campestris L.)、番茄-菜豆(Phaseolus vulgaris)轮作共6个处理。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)以及稀释平板法等现代和传统分析技术,比较分析了连作和轮作不同蔬菜作物对土壤生物学性状和细菌群落结构的影响。结果表明:番茄连作导致土壤可培养细菌、放线菌数量显著降低,真菌数量显著增加,微生物群落由细菌型向真菌型转变;同时连作还导致土壤中指示土壤肥力的微生物生物量碳、氮和涉及碳、氮、磷循环相关酶活性显著降低;此外,番茄连作导致土壤细菌多样性指数(H)、均匀度指数(EH)和丰富度指数(S)下降,番茄连作土壤中主要以不可培养细菌(Uncultured bacterium)为优势种属。相比之下,番茄轮作不仅能显著增加微生物数量,提高土壤微生物生物量碳、氮和酶活性,而且轮作土壤中除了维持较高的细菌多样性之外,还出现假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)等促生细菌种属。表明番茄轮作有利于提高土壤肥力和保持土壤健康。其中,番茄轮作黄瓜、白菜和菜豆3种不同科属蔬菜作物中,以轮作菜豆更有利于提高土壤肥力和保持土壤健康。     

稻—稻—油菜轮作土壤细菌群落的特征

为了解南方地区稻—稻—油菜轮作后土壤中细菌群落的变化特征,以长达30年的水稻—水稻—油菜轮作和水稻—水稻连作定点栽培试验土壤为研究对象,采用克隆文库和基因序列分析法,通过细菌16S r DNA基因通用引物对土壤提取DNA进行PCR扩增,然后将扩增片段构建克隆文库对克隆子进行测序分析.结果显示,2015年7月、10月和2016年4月3次取样中轮作土壤细菌的香农-维纳指数和辛普森指数均高于连作土壤,轮作土壤细菌多样性高于连作.克隆子序列OTU与Gen Bank比对结果显示,轮作土壤中常见的变形菌(Proteobacteria)占细菌种类的55%,连作土壤为45%;轮作土壤芽单胞菌(Gemmatimonadetes)占细菌种类的13%,连作土壤为10%;轮作土壤中的酸杆菌(Acidobacteria)、厚壁菌(Firmicutes)和浮霉菌(Planctomycetes)所占细菌比例数小于连作土壤;变形菌和芽单胞菌构成了轮作土壤中的优势菌群,土壤优势菌群的变化对细菌群落结构特征产生影响.测序结果显示稻—稻—油菜轮作土壤优势菌群中α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌高于稻—稻连作;稻—稻—油菜轮作中发现与绿弯菌(Chloroflexi)序列相似菌类,而稻—稻连作土壤中未发现.本研究表明微生物群落结构组成与土壤耕作方式相关,稻—稻—油菜轮作增加了细菌群落丰度.     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

转Bt基因玉米种植对土壤细菌数量及多样性的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室土壤(S I)、根际土(SⅡ)、非根际土(SⅢ)3个不同根区土壤,采用传统平板计数培养与变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术相结合的方法,研究了转基因玉米Btll及其非转基因亲本在播种后40、50、60 d各根区土壤细菌数量及多样性的变化.结果表明,转Bt基因玉米播种后50、60 d S I根区土壤可培养细菌数量显著低于非转基因亲本,播种后40、50 d SⅡ根区土壤可培养细菌数量较亲本玉米显著增加,而在其他时期和根区与亲本玉米之间均无显著差异.DGGE图谱显示,3个采样时期各根区DGGE图谱条带数、土壤细菌多样性指数和均匀度指数均无显著差异(P＞0.05).     

西瓜连作对热区土壤微生物多样性的影响

连作障碍一直是困扰人们的一个难题。应用RAPD技术对热区西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.et Nakai]连作土壤微生物多样性进行研究,为解决西瓜连作障碍提供科学的理论依据。通过对RAPD进行条件优化和引物筛选,筛选出18条RAPD随机引物用于西瓜根根际土壤DNA的扩增,共扩增出154条谱带。154条谱带均为多态性带,PPB为100%,平均每个引物产生8.56条带。并应用RAPD分析不同茬数西瓜4个生育期中根际及非根际土壤微生物多样性和群落变化,以及同一茬数土壤微生物群落各指数在4个不同时期的变化趋势。结果显示,西瓜连作不同生长期根际和非根际土壤微生物多样性的变化均较大,丰富度指数、Dsh和Jsh的变异系数均在29%以上。单因素分析显示,西瓜连作对不同生长期根际微生物多样性的影响显著(P0.05)。进一步分析表明,取样温度与根际、非根际微生物多样性指数呈显著正相关,相关性系数达0.82以上。西瓜连作根际土壤微生物多样性显著下降,不同生长期,根际微生物多样性受连作影响不同,第二茬初果期土壤微生物多样性受影响最大,第3茬初果期次之,变异系数分别达22.43%和15.53%。     

轮作联用生物有机肥促进香蕉生长

为促进连作蕉园恢复香蕉高效栽培,采集连作蕉园土壤,利用盆栽实验研究连作蕉园土壤轮作菠萝与玉米联合生物有机肥施用,对连作土壤理化性质、可培养微生物和总细菌、总真菌数量及下茬香蕉生长的影响.结果显示:较之香蕉连作对照,连作土壤轮作菠萝或玉米后再植香蕉,其叶片数、株高、茎粗、叶面积、地下部鲜重和地上部鲜重均有不同程度提高,其中株高和叶面积显著高于连作对照处理,轮作菠萝处理促生效果优于轮作玉米处理;联合生物有机肥施用后,进一步促进了香蕉的生长;菠萝和玉米轮作后均对土壤pH有一定影响,菠萝-香蕉处理和玉米-香蕉处理土壤pH值高于对照,且菠萝-香蕉处理效果优于玉米-香蕉处理;菠萝-香蕉和玉米-香蕉处理土壤可培养镰刀菌属数量均减少,根际可培养芽孢杆菌和假单胞菌的数量均增加,且菠萝-香蕉处理提高了土壤总细菌拷贝数.本研究表明菠萝和玉米轮作均能显著改善连作香蕉土壤生态环境,促进下茬香蕉生长,缓解连作生物障碍,并且联合生物有机肥施用后效果更优.     

中国新疆火焰山土壤环境及细菌群落结构北大核心CSCD

为评价火焰山地区土壤环境现状,并了解环境因子对土壤微生物数量和细菌群落结构的影响,测定了土壤理化性质和4种典型土壤酶活性,结合传统分离培养计数所得微生物数量进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和相关性研究,运用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术结合冗余分析(Redundance Analysis,RDA)解析影响细菌群落结构的关键因子.结果表明:(1)火焰山地区土壤肥力状况较差,主要特点为含水率低、养分贫瘠和盐碱化严重,其中盐分含量是限制土壤肥力水平的关键因素,脱氢酶活性可作为快速评价火焰山土壤肥力的重要指标,多酚氧化酶活性最能代表火焰山土壤系统内的肥力变异状况;(2)火焰山土壤微生物数量处于较低水平,细菌为绝对优势菌群(占98.13%),土壤水分是决定微生物数量的关键因子,但盐分含量与微生物数量的相关性不明显;(3)环境因子与土壤细菌群落多样性和结构分布的相关性密切,全氮含量和土壤水分是影响细菌群落多样性的关键因子,各环境因子对不同细菌群落的影响迥异,其共同作用决定了火焰山地区细菌群落结构分布.     

间作与接种AMF对连作土壤微生物群落结构与功能的影响

为了探明间作种植模式和接种AMF对连作土壤的影响,试验选取马铃薯连作10年土壤为基质,采用两因素随机区组盆栽实验设计,研究间作及接种AMF对连作土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明：在不同间作模式及AMF接种后,连作土壤微生物群落结构、功能均有不同程度的差异。间作调控后马铃薯｜｜玉米｜｜蚕豆处理土壤细菌比例最高,放线菌次之,真菌最低;Biolog Eco板平均颜色变化率（AWCD）比对照高36.77%。间作并接种AMF（Gloumus etunicatum）后,土壤微生物功能多样性增强,土壤真菌的比例上升,细菌、放线菌的比例下降;马铃薯｜｜蚕豆、马铃薯｜｜玉米｜｜蚕豆土壤孢子密度与其他处理有显著差异（P〈0.05）;马铃薯｜｜玉米｜｜蚕豆处理在培养96 h后的平均颜色变化率（AWCD）值比单作高48.96%。各处理土壤根际微生物群落在2种方式的调控下对碳水化合物、氨基酸碳源利用强度较高,对芳香化合物的利用能力较弱;调控后碳源利用类型开始从碳水化合物、胺类化合物向胺类化合物和多聚化合物利用类型转变。间作调控和AMF调控对土壤微生物群落功能多样性的增加可能存在一定的叠加效应。土壤微生物群落结构、功能多样性的变化是多种因子综合作用的结果。     

基于16S rDNA-DGGE和FDC技术对富营养化湖泊不同生态修复工程区细菌群落结构的研究

于2005年10月在太湖梅梁湾水体生态修复工程区中采集不同生物净化区水样,直接提取水样中的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,PCR产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16S rDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对不同生物净化区的细菌丰度进行了测定.结果表明,随着净化处理程度的增加,细菌群落多样性呈现上升趋势,DGGE条带从未实施生态修复的梅梁湾中的13条上升到沉水植物恢复区的25条;细菌数量的变化则呈现显著下降趋势,由工程区外围(重富营养区)的5.36×106cells/mL下降到生态修复区的2.06×106cells/mL.生态修复工程的实施改善了水体的生境条件,提高了水体的自净能力,促进了细菌多样性的恢复.图6表1参40     

化学-生物絮凝污水处理工艺中微生物群落结构变化分析

利用分子生物学技术，直接从化学-生物絮凝工艺的活性污泥样品中提取DNA，对16S rDNA V3区进行PCR扩增，结合DGGE（变性浓度梯度凝胶电泳），分析了活性污泥中微生物群落结构，并对Shannon多样性指数进行分析讨论，通过研究指出系统中细菌数量的增加或减少．测定了活性污泥中部分菌种的16S rDNA V3区片段序列，通过NCBI（美国国立生物技术信息中心）基因库比对，初步确定细菌的属．结果表明，PCR—DGGE结合测序技术是一种完全可行的快速进行环境样品微生物研究的分析方法．图3表4参13     

黄河三角洲湿地土壤微生物群落结构分析

采用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术和16S rDNA克隆文库的方法,分析了黄河三角洲滨海湿地土壤不同深度细菌和古菌的群落结构.研究表明,随着深度的增加,细菌群落的多样性下降,而古菌群落多样性则有上升的趋势,且土壤的细菌和古菌群落结构都呈现出规律的层状分布.该土壤包括各种硫酸盐还原菌、产甲烷古菌、光合细菌等丰富的细菌和古菌资源.图5参27     

Soil bacterial community characteristics of rice-rice-rape crop rotation北大核心CSCD

To investigate the characteristic changes in soil bacterial community under rice-rice-rape rotation in southern China, soil samples from a 30-year crop rotation and continuous cropping system were collected. Clone library and gene sequence analysis were adopted. The PCR amplification was carried out using universal primers of the 16S rDNA gene. The amplified fragments were then used to construct a clone library. The subclones were sequenced and analyzed. The experimental analysis showed that, in July 2015, and October and April 2016, the Shannon Wiener index and richness index of bacteria from the rotation treatment soils were higher than those of the continuous cropping treatment soil. The soil bacterial diversity of the rotation treatment was higher than that of the continuous cropping treatment. The results of BLAST analysis in the GenBank showed that Proteobacteria accounted 55% of total bacteria in the rotation treatment soil, whereas it accounted for 45% of total bacteria in continuous cropping treatment soil. Gemmatimonadetes accounted for 13% of the total bacteria in rotation treatment and 10% in the continuous cropping treatment. The proportion of Acidobacteria, Firmicutes, and Planctomycetes in rotation soil was less than those in the continuous cropping soil. Proteobacteria and Gemmatimonadetes were the dominant flora in soil. The changes in the predominant bacteria affected the diversity of soil bacteria in rotation and continuous cropping. The sequence analysis showed that the dominant bacteria in the soil were Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, and Gammaproteobacteria, which higher than those in the rice-rice continuous cropping treatment. The sequences similar to Chloroflexi were observed in the rice-rice-rape rotation soils, but not in the continuous cropping soils. The results showed that the soil microbial population is conducted by agricultural tillage, and rice-rice-rape rotation increased the soil bacterial abundance compared with that of the rice-rice continuous treatment. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响

以长期连作棉田为研究对象,通过对5-15年连作棉田土壤理化性质和生物学性状的测定,揭示北疆长期连作对土壤主要肥力性质、土壤酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明：长期棉花（Gossypium spp）连作对土壤肥力性状影响显著,表层土壤（0-20cm）肥力明显高于亚表层（20-40cm）。长期棉花连作对土壤酶活性、微生物量碳氮、土壤呼吸等生物活性有显著影响,脲酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和多酚氧化酶均随棉花连作年限增加而下降,棉花/苜蓿（Medicago sativa Linn）轮作（CtR-AR）处理各酶酶活性均高于棉花连作处理。微生物量碳（MBC）随棉花连作年限逐渐下降,而微生物量氮（MBN）随不同棉花连作年限并无一致性变化。不同棉花连作年限处理之间的呼吸商（q（CO2））有很大的差异,15年棉花连作非病区（CtN15）土壤呼吸商最高为19.00g？mg-1？h-1,CtR-AR处理的呼吸商最低为13.64g？mg-1？h-1。土壤微生物商随棉花连作年限延长呈现下降趋势,CtN15处理出现最低值,为0.81%。随棉花连作年限增加,土壤微生物活性降低,不利于土壤健康持续利用。     

亚麻温水脱胶液中细菌菌群结构分析

为了探讨实验室条件下模拟的工厂亚麻温水脱胶液中细菌菌群结构,采用纯培养技术和PCR-DGGE技术(Denaturing gradient gel electrophoresis)对细菌菌群结构进行了研究.用纯培养方法分离获得9类菌落,其中假单胞菌属(Pseudomonas)在有氧培养条件下总是处于优势.梭菌属(Clostridium)在厌氧培养过程中总是处于优势.微球菌属(Micrococcus)和葡萄球菌属(Staphylococcus)只有亚麻脱胶初期才有发现.PCR-DGGE指纹图谱显示,亚麻温水脱胶过程中条带数量较少且没有明显种群群落结构演替过程.通过对不同时期沤麻液中16S rDNAV3片段PCR产物d、e两个DGGE条带进行分子克隆、序列测定和Blas份析,发现e条带包含的16S rDNAV3片段除e 35外均属于假单胞菌属.d条带包含着较多不同的16S rDNAV3片段,其中有传统方法没有分离到的泛菌属(Pantoea)细菌、一些NCBI未收录的序列及一些非可培养微生物序列.纯培养技术和PCR-DGGE技术的共同使用,可以更全面准确地提供细菌多样性方面的信息.图4参15     

Independent gradients of producer, consumer, and microbial diversity in lake plankton

Interactions between trophic levels during food web assembly can drive positive correlations in diversity between producers, consumers, and decomposers. However, the contribution of trophic interactions relative to local environmental factors in promoting species diversity is poorly understood, with many studies only considering two trophic levels. Here we examine correlations in diversity among zooplankton, phytoplankton, and bacteria in the pelagic zone of 31 lakes in British Columbia, Canada. We sampled species diversity of zooplankton and phytoplankton through morphological identification, and bacterial genetic diversity was estimated by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of 16S rDNA polymorphisms. We looked for correlations in diversity that were independent of the abiotic environment by statistically controlling for 18 limnological variables. No significant correlations were found between the diversity of zooplankton, phytoplankton, and bacteria. In addition, the physical factors that were associated with species composition in one trophic level were independent of those that were important for another. Our results provide no support for the importance of direct feedbacks between producers, consumers, and decomposers in maintaining diversity. Zooplankton, phytoplankton, and bacterial diversity and composition are regulated independently from one another and respond to different environmental variables. These results suggest that species of lake plankton show loose trophic associations with one another due to broad diets in consumers and decomposers.     

PCR-DGGE研究Carrousel 2000氧化沟工艺调试过程中的微生物多样性

收集Carrousel 2000型氧化沟工艺启动过程中活性污泥样品,直接提取微生物的基因组DNA并纯化,然后对细菌16S rDNA的V3高变区进行PCR扩增和DGGE分离,通过比较DGGE图谱的相似性来研究工艺调试过程中微生物种群的变化情况.研究表明,活性污泥中具有非常丰富的微生物种群.调试初期水质波动对氧化沟中微生物种群的影响非常明显,但接种的成熟活性污泥中微生物种群能够很快适应新型氧化沟工艺的结构及水力特性.调试从4月开始,4月氧化沟中微生物种群相似性Cs最大值为68.9%,5~6月Cs最大值为70.8%,8月Cs最大值为73.0%,可见氧化沟中微生物种群相似性逐渐增加,直至稳定.在此过程中,系统对COD、氨氮的处理效果同步提高并趋于稳定.综合分析好氧活性污泥在氧化沟中驯化期为2个月.图4表4参12     

间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物区系的影响

为探究不同间作栽培模式缓解马铃薯（Solanum tuberosum）连作障碍的可行性及作用机制,以马铃薯单作为对照,研究马铃薯间作玉米（Zea mays）、蚕豆（Vicia faba）和荞麦（Fagopyrum esculentum）3种模式对连作马铃薯根际土壤养分含量及微生物区系的影响.结果表明,间作种植模式下马铃薯根际土壤全氮、全磷、速效磷和速效钾含量显著低于马铃薯单作,根际土壤速效磷降幅最大,达45％以上,土壤pH值明显下降.间作栽培模式改变了马铃薯根际土壤微生物群落结构,降低了根际土壤真菌的数量;间作栽培模式对马铃薯根际土壤微生物群落的碳源利用能力也有明显影响,其中马铃薯间作蚕豆和间作玉米处理马铃薯根际土壤微生物培养120 h的平均颜色变化率分别比对照高13.39％和4.30％.马铃薯根际土壤微生物群落总体上对碳水化合物利用率较高,对芳香化合物的利用率较低.间作蚕豆明显促进了马铃薯根际土壤微生物群落的碳源代谢强度,而且能维持较稳定的产量,因而可能是一种有利于改善马铃薯连作栽培根际微生态环境、缓解连作障碍的栽培模式.     

菲在土壤中的微生物降解研究

研究了不同条件土壤中多环芳烃菲的降解动态。结果表明：温度和底物浓度对土壤中菲的降解有较大影响,未灭菌土壤中菲的降解半衰期为5.1d;从污染土壤中分离到一株高效降解菲的菌株,经16S rDNA鉴定为产碱杆菌属（Alcaligenes bacterium LBM.）,同源性高达99%;随着优势菌接种量增加,基础培养基中菲降解速率逐渐加快;Fe3＋、Co2＋和Cu2＋对优势菌降解菲能力均有不同程度影响,其中以Fe3＋影响最明显。