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.     

马铃薯根际与非根际土壤微生物群落结构及多样性特征

利用Illumina-MiSeq高通量测序技术对马铃薯根际与非根际土壤中细菌的16Sr DNA基因V3-V4区片段和真菌18S r DNA基因V4区片段进行了测序,研究马铃薯根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤养分之间的关系,为马铃薯健康种植提供理论数据。结果表明,(1)马铃薯根际土壤pH显著低于非根际(P0.05),根际土壤电导率、有机碳、全氮、速效氮和速效磷均显著高于非根际(P0.05),而根际土壤全磷与非根际差异不显著(P0.05)。(2)马铃薯根际土壤细菌和真菌均匀度指数(Simpson)、多样性指数(Shannon-Wiener)、ACE、Chao1均显著高于非根际(P0.05);而根际土壤细菌和真菌覆盖度(Coverage)、Simpson指数与非根际差异不显著(P0.05)。(3)马铃薯根际和非根际土壤细菌群落中,优势类群主要是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),还包括浮霉菌门(Planctomycetaceae)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia),其中根际土壤细菌酸杆菌门相对丰度高于非根际,变形菌门相对丰度低于非根际。根际和非根际土壤真菌群落中,优势类群主要是子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),还有结合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、新丽鞭毛菌门(Neocallimastigomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、芽枝菌门(Blastocladiomycota)。(4)主成分分析(PCA)表明,马铃薯根际和非根际土壤细菌和真菌群落具有很好的相似性,并且细菌群落产生明显的分离效应。Pearson相关性分析表明,马铃薯土壤细菌和真菌Coverage、ACE与土壤养分均没有显著相关性(P0.05);土壤pH与土壤细菌和真菌多样性呈负相关,土壤电导率和全磷与土壤细菌和真菌多样性均没有显著相关性(P0.05)。(5)冗余分析(RDA)显示,7个土壤环境因子分别解释了细菌86%和真菌82%的总特征值,说明土壤环境因子对马铃薯土壤细菌和真菌多样性有显著影响,其中对土壤细菌和真菌多样性影响较大的有有机碳和全氮,而pH对土壤细菌和真菌多样性影响为负。由此可知,土壤pH值是马铃薯根际土壤微生物多样性的重要影响因子。     

抗虫-耐除草剂转基因玉米种植对根际土壤细菌和真菌群落的影响

全生育期种植抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo-spsps的转基因玉米及其亲本非转基因玉米,采用定量聚合酶链式反应(PCR)和高通量测序技术,测定玉米拔节期和成熟期根际土壤细菌和真菌群落数量、组成及多样性,研究种植抗虫耐除草剂转基因玉米对根际土壤微生物的影响。结果表明,种植转基因玉米未显著影响根际土壤理化性质、土壤荧光素二乙酸酯水解酶活性、微生物群落丰度及多样性;在门水平上,种植转基因玉米仅显著提高2个生长时期根际土壤细菌放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;在属水平上,种植转基因玉米均显著降低2个生长时期根际土壤细菌Candidatus_Nitrososphaera相对丰度;种植转基因玉米未影响真菌门水平相对丰度,但影响根际土壤真菌Fusarium、Staphylotrichum和Lophiostoma属相对丰度。另外,生长时期显著影响根际土壤可溶性有机碳和全氮含量,也显著影响根际土壤细菌群落组成和多样性,但未显著影响根际土壤真菌群落组成和多样性。该研究旨在为转基因作物产业化的自然生态风险管理和控制提供基础数据和理论支撑。     

宁杞1号枸杞健康株与根腐病患病株的土壤微生物群落和功能差异

根腐病严重制约着枸杞产业的发展,而土壤微生物多样性和物种组成的变化与植株根腐病的发生有密切的关系,因此了解宁夏枸杞根腐病发生与根表、根际和根围土壤微生物群落结构的关系十分必要。应用Illumina MiSeq高通量测序技术对枸杞健康株和根腐病患病株的根表、根际及根围土壤中16S rDNA V3+V4区和ITS1片段进行测序,将结果质控后比对相关数据库进行注释和分析。真菌群落中丰度最高的门和属分别是子囊菌门(Ascomycota)和镰刀菌属(Fusarium),细菌群落中优势门依次为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),节杆菌属(Arthrobacter)是丰度最高且在根表的丰度显著高于根际和根围土壤,根表、根际和根围3个部位的优势物种组成和占比均不相同。健康株根表的真菌群落丰富度、多样性及均匀度指数均高于患病株(P0.05),而二者的细菌群落α多样性指数无显著差异。功能预测也同样表明健康株和患病株之间的土壤细菌群落功能差异较小,真菌群落中镰刀菌属的功能丰度较高,其在患病株根表和根际的丰度均大于健康株。综上,枸杞健康株和患病株之间,各样品中真菌群落多样性的差异比细菌群落大,二者根表真菌的差异最显著,患病株根表和根际的镰刀菌属的占比和功能丰度最大。该研究分别从土壤真菌和细菌两个角度阐述了宁杞1号枸杞健康株和根腐病患病株的土壤微生物群落和功能的差异,对宁夏枸杞根腐病的认识具有重要意义。     

微生物肥料对设施长期连作哈密瓜根际土壤真菌群落结构的影响

长期连作导致哈密瓜土传真菌病害大面积发生,微生物肥料的施用可为防治土传真菌病害发挥积极作用.应用高通量测序技术深入分析微生物肥料对设施长期连作哈密瓜根际土壤真菌多样性和群落组成的影响.结果表明,在苗期、开花坐果期和成熟期,微生物肥料处理比对照操作分类单位OTU(Operational taxonomic units)分别高出24.5%、11.3%和82.1%;微生物肥料处理哈密瓜根际真菌物种数、真菌群落丰度和多样性指数,均随生育期呈先降低后增加的变化趋势,而对照处理均表现为持续降低,且在成熟期,各项指数差异显著;主坐标(Principal co-ordinates analysis,PCoA)分析表明微生物肥料处理与对照哈密瓜根际真菌群落结构随生育期推进,其差异愈发明显;微生物肥料处理和对照哈密瓜根际优势真菌均主要由子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Badidiomycota)组成,且以子囊菌门(Ascomycota)种类最多,施微生物肥料处理优势真菌中还存在壶菌门、接合菌门、球囊菌门和一些未明确分类的真菌;样品中丰度排名前35的属共分为A、B、C、D四大类群,A类群和B类群多为致病菌,分别在NM3和NM1含量较高,C类群和D类群多为植物益生菌,分别在M3和M1含量较高.综上所述,微生物肥料改变了哈密瓜根际优势真菌组成,与对照相比,在苗期和成熟期降低了根际病原真菌数量,且繁衍了大量有益真菌,这可能是微生物肥料发挥促生防病效应,克服或减缓哈密瓜连作障碍的最主要原因.     

不同薄壳山核桃品种的根际土壤细菌菌群结构及多样性研究

选择江苏薄壳山核桃主产区波尼(BN)、马汉(MH)、威斯顿(WSD)和肖肖尼(XXN)这4个主要品种,利用Illumina Miseq高通量测序技术研究其根际土壤微生物多样性及群落结构组成。结果显示,4种薄壳山核桃品种间根际土壤细菌群落结构在门、属水平上相似,α多样性指数无显著差异。变形菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门均为优势门类,假单胞菌属(1%)和Chitinophagaceae菌群(5%)在4个薄壳山核桃品种的根际土壤中丰度均较高。研究初步阐述了薄壳山核桃根际土壤微生物多样性及群落结构组成,为进一步研究薄壳山核桃的根际效应提供了理论依据。     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚。以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群落结构的影响。试验处理包括单施化肥对照(CK)、秸秆全量还田配施化肥处理(CS)、炭基肥处理(BCF)、低量生物炭配施化肥处理(LB)以及高量生物炭配施化肥处理(HB)。结果表明:与对照CK相比,LB、BCF和HB处理显著提高了根际土壤有机碳和速效磷含量;LB、BCF和HB处理对土壤细菌丰度没有显著影响,HB处理显著降低了变形菌门的相对丰度。HB处理的真菌丰度显著高于CK,增加了86.3%,真菌群落Chao1和ACE指数较CK分别显著增加了5.9%和5.8%;与CK和CS相比,LB、HB和BCF处理明显改变了真菌群落结构。冗余分析(RDA)表明,土壤有机碳、总氮和速效钾是改变真菌群落结构的主要驱动因子。综上,研究表明大豆根际真菌群落对生物炭施加的敏感程度高于细菌,且土壤碳和氮含量是影响真菌和细菌群落结构的关键因子。该研究结果可为秸秆资源的合理利用提供理论参考。     

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。     

甘肃民勤荒漠区两种主要固沙植物影响下的土壤细菌群落分布特征研究

旨在研究荒漠化区域土壤细菌群落受优势固沙植物影响下的分布特征及土壤细菌群落多样性。采集民勤的固定沙地、半固定沙地及流动沙地上白刺(Nitraria tangutorum Bobr)和梭梭(Haloxylon ammodendron)的根际及非根际土壤,通过土壤理化性质分析了解造成微生物群落变异的关键因素,并利用Illumina MiSeq 250高通量测序技术,对土壤细菌16Sr DNA的V4+V5区进行测序,分析土壤细菌群落多样性。在所有土壤样品中均存在放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)等菌门,主要菌属为乳球菌属(Lactococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、节细菌属(Arthrobacter)、Subgroup_6_norank、Nitrosomonadaceae_uncultured、类诺卡氏菌属(Nocardioides)和土壤芽孢杆菌属(Solibacillus)。研究发现在该区域优势固沙植物白刺和梭梭植物根际分泌物是影响土壤细菌群落分布的重要因素,根际细菌群落结构与非根际土壤细菌群落结构相比具有显著差异,然而两种植物与不同沙地间差异不显著。根际与非根际样品间存在大量共有的OTU(Operational Taxonomic Units),同时在根际中存在大量特有的OTU。对土壤细菌群落与主要环境因子的冗余分析结果显示3个沙丘的根际土壤样品具有接近的土壤性质及细菌群落特征,并与K~+、Ca~(2+)离子负相关,而非根际土壤样品在土壤性质及细菌群落结构上差异较大,这与沙土及电导率呈正相关。得出固沙植物可以通过根系分泌物对其根际土壤细菌群落进行调节,并体现出了对特定菌群的选择作用。与非根际相比,根际土壤中具有更高丰度的放线菌门、拟杆菌门和变形菌门,而非根际土壤中的浮霉菌门相对丰度高于根际土壤。研究位点是否定植有固沙植物是决定土壤细菌群落形成的首要因素,沙地类型是次要因素,而寄主植物类型的影响不显著。研究该区域优势固沙植物影响下的土壤细菌群落分布特征,可为民勤沙漠化地区的生态恢复提供重要的理论依据。     

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。     

棘托竹荪连作对根际土壤细菌的影响

棘托竹荪连作导致棘托竹荪产量降低、质量下降.土壤细菌群落结构组成及变化能够反映生态系统的结构和功能,在生态系统物质养分循环中发挥着重要的作用.目前,棘托竹荪连作对土壤细菌群落结构组成及分布的影响尚不清楚.以连续三年棘托竹荪根际土壤为材料,探讨连续种植棘托竹荪对根际土壤细菌的影响,为调控棘托竹荪连作障碍提供理论依据.试验选择连续三年棘托竹荪出菇高峰期的土壤及对应的未种植棘托竹荪的样地,采用"S"形取样法采集土壤样品,对土壤进行理化性质及分子水平上对16S rRNA基因进行HiSeq2500测序研究,利用R语言和SPSS 22.0等软件分析棘托竹荪连作对土壤细菌多样性及群落结构的影响.种植棘托竹荪后,与对照相比,土壤有机碳、全磷、碱解氮等的含量均增加;细菌种群数量和多样性均增加.连作三年后,种植棘托竹荪区域的土壤细菌种群与多样性降低,慢生根瘤菌属,Candidatus_Solibacter和Chthoniobacter的相对丰度随连作年限的增加而逐渐增加;Kaistobacter、假单胞菌属、黄杆菌属、金黄杆菌属等菌群相对丰度则逐年减小.在种植棘托竹荪区域,属水平上的菌落受土壤理化性质影响比较大,特别是pH、有机碳、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾.随连作年限的延长,棘托竹荪根际土壤理化性质、细菌的群落多样性及结构发生显著变化.     

晋东南3种道地药材植物根际真菌群落特性

根际微生物与植物的生长、繁殖及代谢活动密切相关。区域气候和土壤因子决定了药用植物的道地性,而根际微生物群落的结构和功能与药用植物的关系有待研究。利用高通量测序方法分析了山西道地药材植物柴胡(Bupleurum chinese)、党参(Codonopsis piloula)和远志(Polygala tenuifolia)的根际土壤真菌群落,探讨道地药材植物根际土壤真菌群落构建的驱动机制。结果表明,土壤环境因子和植物种类(科水平)对根际土壤真菌群落结构和多样性具有显著影响。土壤pH、总氮、蔗糖酶、脲酶对根际土壤真菌群落结构的影响最大(RDA总解释率达65%),是3种植物根际土壤真菌群落构建的主要驱动因子。进一步的方差分解分析显示,植物种类对根际土壤真菌群落结构有较大的影响,解释率达27%。总之,植物种类和土壤环境是3种药用植物根际真菌群落结构和多样性的主要驱动因子,植物-土壤-微生物在土壤生态系统中协同作用,为道地中药材的生长提供了特定的生境。     

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%。     

四川彭州大蒜根腐病发病土壤细菌与真菌群落结构

为了解土壤微生物群落与大蒜根腐病之间的关系,采集四川省彭州市不同地点大蒜正常生长和发病土壤样品,采用Illumina MiSeq测序技术分析土壤细菌与真菌的群落结构变化.结果显示,供试土壤的优势细菌主要为变形菌门和绿弯菌门,优势真菌主要为子囊菌门和担子菌门;与正常土壤相比,发病土壤细菌多样性减少,真菌多样性和丰富度增加,其中硝化螺菌属、Nitrosomonadaceae-uncultured、芽孢杆菌属和鞘氨醇单胞菌属等有益细菌及青霉属、木霉属和热霉属等有益真菌丰度降低,匐柄霉属和镰刀菌属等病原真菌丰度增加.Spearman分析结果显示,匐柄霉属和镰刀菌属等病原真菌的相对丰度与土壤pH呈负相关,与土壤速效钾含量呈正相关.本研究表明彭州大蒜根腐病发病与土壤微生物群落结构改变、土壤微生态失衡有关,结果对探明病害的发生机理具有现实意义,可为有效防治大蒜根腐病提供理论依据.(图2表5参36)     

广西会仙湿地不同植物根际细菌群落结构及多样性研究

为了研究会仙喀斯特湿地不同植物根际细菌的群落结构和多样性以及环境因子对细菌群落的影响,以秋、冬两季植物根际土壤中提取的总DNA为模板,运用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对细菌16S rDNA基因V4+V5进行测序和分析。结果表明,共获得细菌有65门、160纲、219目、391科、677属和246种,不同植物根际土壤中占主导的细菌类群相同,主要包含变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等10个主要门类细菌,其中变形菌门为第一优势菌(平均含量42.4%);优势菌纲有γ-、β-、δ-变形菌纲(Gammaproteobacteria、 Betaproteobacteria、 Deltaproteobacteria)、厌氧绳菌纲(Anaerolineae)、unidentified_Actinobacteria纲、全噬菌纲(Holophagae),以β-变形菌纲为主(平均含量为13.5%);优势菌属以地杆属(Geobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、厌氧粘菌属(Anaeromyxobacter)为主,以芽孢杆菌属占比最高(占3.8%)。芦苇(Phragmites australis)多样性和丰富度最高,华克拉莎(Cladium chinense)和苦草(Vallisneria natans)次之,美人蕉(Canna indica)最低;冬季土壤细菌多样性高于秋季;美人蕉两季根际细菌群落差异最大,华克拉莎最小。环境因子对细菌群落结构有较大影响,其中土壤TOC、TN影响最显著。从植物根际微生物多样性和丰富度来看,在会仙湿地中增植芦苇和华克拉莎,对维持湿地系统中微生物多样性和湿地的保护有重要意义。     

棉花长期连作对新疆农田土壤古菌群落演替的影响

为了解在新疆干旱半干旱土壤环境下,棉花连作对土壤古菌群落结构造成的影响,基于高通量测序法对阿克苏棉区30年连作期间以及玉米轮作一年后土壤古菌群落结构变化规律进行了对比分析。结果表明,当地原生态土壤古菌群落主要由Thaumarchaeota、SM1K20、Euryarchaeota、Aenigmarchaeota、Crenarchaeota和Marine_Hydrothermal_Vent_Group(MHVG)等6个门组成。棉花第一年种植就引起了土壤古菌群落Shannon等多样性指数和可检测到的种数快速提高,虽然各样品特有操作分类单元数(OUT,operational taxonomic units)相差较大,但各样品共有的核心OTU数仍高达232个,占主要部分。在棉花长期连作过程中,从门到属的不同分类水平上,都有部分组成在丰度上持续发生着调整,但改变的幅度逐年趋小,当连作10年后,新的古菌群落结构逐渐形成。玉米轮作一年古菌群落结构多样性指数和组成成分没有大变化,但Sulfolobaceae和GoM-Arch87两个属的丰度成倍增加。分析认为,当地土壤环境中孕育着极为丰富的特殊古菌资源,棉花长期连作导致新的古菌群落结构形成,作物轮作可以快速调整部分土壤古菌组成丰度。研究结果可为当地古菌资源的开发及耕地微生物群落结构的健康发展提供指导。     

茶园年限对根际土壤真菌群落结构及多样性的影响

为探明不同年限茶园根际土壤真菌菌群结构及多样性的差别,采用MiSeq高通量测序方法分析5年、10年、25年和40年茶园根际土壤真菌的菌落组成、Alpha多样性、Beta多样性和组间差异性.结果显示,随着茶园年限增大,根际土壤pH值显著性降低;而土壤养分含量呈现先增后减趋势,其中25年茶园最高.不同年限茶园根际土壤真菌群落α多样性无显著差异,β多样性则5年与10年茶园相近,而25年和40年茶园相似. 5年和40年茶园土壤中的优势菌目存在明显差异,其中粪壳菌目占5年茶园总菌群的20.93%,糙孢孔目占40年茶园总菌群的14.97%.此外,不同年限茶园根际土壤中差异性显著的菌种主要分布在粪壳菌纲和银耳菌纲.本研究表明,不同年限茶园根际土壤真菌物种组成丰富、结构差异明显;随着茶园年限的增加,茶树根际土壤肥力增加和真菌群落数量增加,有利于茶树生长代谢的真菌种群增多.     

杨树人工林连作与轮作土壤酚酸降解细菌群落特征及酚酸降解代谢规律

杨树人工林的连作障碍与土壤中的酚酸累积有密切关系.采用宏基因组测序技术研究I-107(Populus×euramericanna‘Neva’)欧美杨人工林连作与轮作土壤酚酸降解细菌群落特征及酚酸降解代谢的演变规律.供试土壤中共发现5种酚酸降解细菌,分别是假单胞菌(Pseudomonas sp.)、鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii)、Acetobacteraceae bacterium AT-5844、多噬伯克霍尔德菌(Burkholderia multivorans).土壤酚酸降解细菌的丰度因人工林主伐更新轮作方式而异(P0.05),表现为Ⅰ代林地轮荒地轮作花生地Ⅱ代林地.杨树Ⅰ代林和Ⅱ代林土壤酚酸降解细菌的群落结构基本一致,总丰度Ⅱ代林较Ⅰ代林减少了9.69%,根际土壤中皮氏罗尔斯顿菌和Acetobacteraceae bacterium AT-5844丰度明显高于非根际土壤,根际效应明显;与杨树Ⅱ代林地相比,轮作花生地和轮荒地土壤中酚酸降解细菌总丰度分别增加了1.74%和8.27%.供试土壤中共发现6种酚酸降解关键酶,不同土壤中酚酸降解酶基因表达丰度存在显著差异(P0.05),总体表现为Ⅰ代林地Ⅱ代林地轮作花生地轮荒地,杨树Ⅱ代林地比Ⅰ代林地低11.18%,而轮作花生地和轮荒地分别又比杨树Ⅱ代林地低27.62%和19.90%,但轮作花生地和轮荒地中酚酸脱羧酶的基因表达丰度较杨树Ⅱ代林分别增加了73.33%和33.33%.因此,杨树人工林连作一代后,土壤中酚酸降解细菌的生长和代谢活性均受到了抑制;轮作可以改善连作对杨树人工林部分土壤酚酸降解细菌生长繁殖和代谢活动的影响.     

5种植物根际真菌群落结构与多样性

根际真菌在植物生长和健康方面具有非常重要的作用,然而由于分离和培养技术的限制,对根际真菌群落、多样性及功能仍缺乏认识.为明确不同植物根际真菌群落的结构与差异,揭示其潜在的生态功能,采用Illumina MiSeq技术对马蔺、葡萄、大豆、玉米等5种植物根际真菌ITS rRNA基因的ITS2区进行高通量测序,并利用FUNGuild对其功能进行预测分析.结果显示,5种植物根际中80%以上的真菌序列划分到17-45个OTUs中,优势菌门为子囊菌门,优势菌纲为座囊菌纲和粪壳菌纲等;这5种植物根际真菌群落各自聚群,其香农指数(Shannon)和丰富度(Chao1)从大到小依次为木瓜、马蔺、葡萄、大豆、玉米;在获得的1 290个OTUs中,49.76%的OTUs归属于8个功能类群,其中腐生菌约占总OTUs数的25.89%,是主要功能类群,其次是病原菌/腐生/共生过渡型、植物病原体等,葡萄、木瓜和马蔺根际中腐生菌显著高于大豆和玉米.本研究表明木瓜、马蔺和常见植物根际真菌的群落结构和多样性不同,一年生作物的根际真菌多样性小于多年生植物,进而也表明根际真菌群落及其生态功能受到植物的生活周期或类型的影响.(图4表1参30)     

红壤侵蚀区不同植被恢复阶段土壤酶活性和微生物多样性变化

以长汀红壤侵蚀区为例,研究不同植被恢复年限土壤养分、酶活性、细菌和真菌群落丰度的变化,并分析它们之间的相关关系,为定量评价红壤区生态恢复效果提供理论依据.以未治理裸地(CK)和治理年限为6年(R6)、10年(R10)、34年(R34)、80年(R80)5种土壤为研究对象,测定其土壤养分含量、pH、酶活性,运用高通量测序测定土壤细菌和真菌群落丰度及多样性,分析土壤养分含量、pH、酶活性、细菌和真菌门分类水平群落丰度之间的相关性.结果显示,土壤速效钾、有效磷、铵态氮、可溶性有机碳含量,土壤β葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、脲酶活性,以及土壤细菌和真菌OTUs丰度在植被恢复后有所升高,土壤pH呈下降的趋势;在植被恢复过程中变形菌门、酸杆菌门、担子菌门等多数细菌和真菌丰度随植被恢复而上升,而绿弯菌门、放线菌门、子囊菌门等少数细菌和真菌丰度降低;土壤pH、养分含量、酶活性、细菌和真菌群落丰度存在显著的相关性.因此,对长汀红壤侵蚀区土壤进行植被恢复有效提高和改善了土壤养分含量、酶活性、细菌和真菌群落丰度及多样性.土壤细菌和真菌及酶活性与土壤性质存在密切的联系,随植被恢复年限的增加,植被覆盖度增加、凋落物大量积累、根系分泌物增加,使得土壤养分含量升高,酶活性相应提高,最终促进细菌和真菌丰度提高,生态环境逐渐变好.(图6表2参29)