Methylopila sp.SD-1与大豆联合修复苯磺隆污染土壤

分离得到1株苯磺隆降解菌株SD-1,根据表型、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为Methylopila sp.SD-1,为首次报道能够降解苯磺隆的Methylopila属菌株,其在4d内完全降解50mg/L苯磺隆,最适降解温度、pH值分别为30℃和7.0,降解中间产物对大豆的毒性显著降低.大豆根系分泌物能促进菌株SD-1的生长,培养5d,菌株SD-1的数量由1.0×10⁷CFU/mL增至6.7×10⁷CFU/mL.分泌物中含有16种氨基酸,菌株SD-1对其中的Asp、Glu和Phe表现出明显的趋化性.接种菌悬液至苯磺隆污染土壤（3mg/kg）并种植大豆幼苗,培养4d,菌株SD-1依赖趋化性向大豆根系运动并定殖,存活率提高,根际土壤中苯磺隆的降解率相较于未种植大豆的处理提高36.0%.     

高密度聚乙烯微塑料与氯嘧磺隆对大豆生长和根际细菌群落的复合胁迫效应

随着我国农业的大力发展，塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中，而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道，但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的影响研究较少.因此，设计高密度聚乙烯微塑料（HDPE，500目）与磺酰脲类除草剂代表品种氯嘧磺隆共处理，研究其对大豆生长的影响，并通过高通量测序技术、互作网络和PICRUSt2功能分析，探究HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫对大豆根际土壤细菌群落多样性、结构组成、菌群网络和土壤功能的影响，阐明HDPE和氯嘧磺隆对大豆的复合毒性.结果表明1% HDPE处理延长氯嘧磺隆在土壤中的半衰期（由11.5 d升至14.3 d），并且HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫较单一污染物对大豆生长的影响更为明显.HiSeq 2500测序表明复合胁迫下的大豆根际细菌群落由20个门、312个属组成，门和属的组成数量显著少于对照和单一处理，并降低具有潜在生物防治特性、植物促生特性等功能菌属的相对丰度（如Nocardioides和Sphingomonas等）.Alpha多样性表明复合胁迫显著降低大豆根际细菌群落的丰富度与多样性，Beta多样性则表明复合胁迫显著改变大豆根际细菌群落结构.组间样品LEfSe和PICRUSt2功能分析表明复合胁迫调控根际细菌群落的优势菌群，并减弱土壤氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等二级功能层的丰度占比.由属水平网络分析推测复合胁迫降低土壤细菌间的总连接数和网络密度，使网络结构简单化，维持网络稳定的重要菌群种类也发生变化.研究结果表明HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫显著影响大豆生长，并改变大豆根际细菌群落结构、土壤功能和网络结构，相较于单一处理，复合胁迫的潜在危害更大.研究结果可为评价聚乙烯微塑料和氯嘧磺隆生态风险，以及污染土壤修复提供指导.     

产多胺细菌提高小麦Cd抗性和消减Cd吸收机制

为了探究重金属固定植物促生细菌强化作物消减对重金属的吸收及其机制,以产多胺细菌Enterobacter bugandensis YX6和小麦为研究对象,通过水培试验研究Cd胁迫下菌株YX6对小麦生长和Cd吸收以及Cd在小麦根系中亚细胞分布的影响,同时借助非标记蛋白质组学技术研究菌株YX6对小麦根系蛋白质表达的影响.结果表明,与单独3 mg·L^-1Cd处理相比,Cd胁迫下接种菌株YX6显著提高了小麦根（42.71%）和叶片（82.83%）的干重,显著降低了小麦根（48.56%）和叶（61.41%）中Cd的含量.同时,菌株YX6的接种显著提高了小麦根和叶中多胺的含量,进而增强了小麦对Cd的抗性.此外,YX6+Cd处理组中小麦根细胞器和可溶性部分中Cd的比例显著低于单独Cd处理中的比例,而细胞壁中Cd的比例则要高于单独Cd处理中的比例.非标记蛋白质组学显示,Cd胁迫下菌株YX6提高了小麦根系中与DNA修复（蛋白质-DNA复合物和DNA包装复合物）和激素（脱落酸和茉莉酸）合成相关蛋白质的表达,从而提高了小麦对Cd的抗性和消减Cd吸收.结果可为阐明产多胺细菌消减小麦Cd吸收的分子机制和保障小麦安全生产提供科学依据和技术途径.     

能源植物修复土壤镉污染过程中细菌群落分析

选取油脂类能源植物大豆和碳水化合物类能源植物玉米,采用高通量测序方法研究大豆、玉米修复Cd污染土壤过程中根际土壤细菌群落组成.结果表明,100 mg·kg-1Cd的添加会抑制玉米、大豆生长,其中,大豆生物量降低比玉米高.不同组织中根部Cd积累量最高,转移系数TF分别为0.56(玉米)和0.14(大豆).基于Mi Seq的群落分析表明,大豆、玉米根际土壤细菌主要包括Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)等33个门.细菌群落的PCo A和UPGMA分析表明,Cd的添加和能源植物种植均能对细菌群落结构产生影响,其中,Cd的添加影响最大.Gemmatimonas、Flavisolibacter、Flexibacter、Ramlibacter、Ohtaekwangia、Flavitalea等细菌在Cd胁迫条件或大豆、玉米种植条件下相对丰度有所变化,分析其可能在大豆、玉米耐受Cd污染中起作用.     

产多胺细菌调控根际细菌群落阻控小麦Cd吸收效应

土壤中的一些功能微生物能够通过吸附和沉淀等作用固定重金属,降低其有效态含量,从而阻控作物对重金属的吸收,在中轻度重金属超标农田钝化修复中发挥着重要作用.通过盆栽试验,借助高通量测序技术研究外源产多胺细菌Bacillus sp.N3的接种对小麦Cd吸收和根际土壤细菌群落组成和功能的影响.结果 表明,与不接菌对照相比,菌株...     

汛期前后老鹳河干流人类干扰下浮游细菌多样性及功能预测

老鹳河是丹江口水库距离调水口最近的入库支流,水质好坏直接影响调水安全.为探究老鹳河干流汛期前后浮游细菌的群落组成和功能变化规律,分别于2018年和2019年汛期前（5月）与汛期后（10月）对老鹳河干流4个典型生态位点进行水质分析和浮游细菌高通量测序,杨河位点（YH）属轻度干扰;西峡北位点（XX）属中度干扰;垱子岭位点（DZL）属重度干扰;张营位点（ZY）属中度干扰.结果表明,老鹳河干流浮游细菌由40门599属组成,汛期前浮游细菌多样性高于汛期后,中度干扰有利于Shannon-Wiener指数的提高.LEfSe分析显示,汛期前优势门中杨河的装甲菌门,西峡北的Epsilonbacteraeota和厚壁菌门,垱子岭的蓝藻门与其他样点有显著性差异;汛期后仅垱子岭的厚壁菌门和蓝藻门与其他样点有显著性差异.浮游细菌群落PCoA分析显示,汛期前后各个样点区分明显,汛期前各样点间群落差异大于汛期后;RDA和CCA分析表明,流经县城后引起浮游细菌多样性下降的主要环境因子为总氮和氨氮.PICRUSt浮游细菌功能基因预测发现,COG基因10大类功能家族为优势类群.与氮代谢相关的30个KO功能基因呈现出汛期前样点间差异大于汛期后,汛期前杨河碳酸酐酶基因（cynT和can）与其他样点差异显著的特征.氮和磷是老鹳河调控浮游细菌群落结构和水体富营养化的主要因子,氮输入的变化会造成河流不同区域氮代谢功能的改变.     

丹江口库区浮游真菌组成与功能及其影响因素

浮游真菌是水生态系统的重要组成部分,研究其群落组成和功能对于管理和维护丹江口水库生态环境具有重要意义.本实验采用Illumina公司MiSeq测序平台对2019年10月丹江口水库表层浮游真菌群落组成进行分析,并结合FUNGuild功能预测分析其生态功能.MiSeq测序结果表明丹江口水库浮游真菌由6门和213属组成,其中子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为优势种群.丹江口水库水质监测结果表明,其水质整体处于良好状态,符合Ⅰ或Ⅱ饮用水源标准.RDA分析表明氮磷营养盐（TN、TP）、水温（T）、氧化还原电位（ORP）和卡尔森营养状态指数（TLI）是影响浮游真菌分布的重要因素.Spearman秩相关分析表明,理化因子主要与链格孢属（Alternaria）、芽枝霉属（Cladosporium）、青霉属（Penicillium）、路德酵母属（Lodderomyces）和Acremonium等优势属呈显著相关.FUNGuild功能预测分析表明丹江口浮游真菌的营养型和功能群主要为病理营养型（pathotroph）、腐生营养型（saprotroph）和病理-腐生营养型（pathotroph-saprotroph）,其中黑鸡嘴样品植物病原菌（plant pathogen）和动物病原菌（animal pathogen）比例显著高于其他样品.本研究初步分析了丹江口库区浮游真菌群落组成和生态功能,表明其具有一定程度的潜在生态风险,后续丹江口水库生物监测中浮游真菌监测需要加以重视.     

基于高通量测序和代谢组学解析重金属污染对农田微生物群落组成和功能的影响

重金属污染会影响微生物组成和群落结构,其与微生物的相互关系一直是重金属污染生态学研究的热点.河南省新乡市是中国著名的电池生产城市,因电池生产废水污灌造成严重的土壤重金属污染.目前有关新乡市长期灌溉电池废水造成的重金属污染对微生物群落组成和代谢功能的影响鲜见报道.采集了新乡市某长期生产电池厂旁3个重金属污染位点,重金属含量测定表明Cd和Pb超过相关标准,分别超标34~66倍和1.5~2.32倍.采用高通量测序分析了细菌和真菌群落组成,结果表明细菌由芽孢杆菌属、节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏菌属等优势属,真菌由油壶菌属、小不整球壳属、Gibellulopsis和被孢霉属等优势属组成,表明经过长期的重金属胁迫,新乡长期重金属污染土壤富含重金属抗性细菌和真菌.环境因子和微生物群落相关性分析表明,总量Cu、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响细菌群落组成,总量Cd、Ni、Pb、Zn、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响真菌群落组成.目前,关于重金属污染对微生物群落代谢影响的研究较少,采用非靶向代谢组学分析表明,不同位点间代谢产物具有差异.通路富集分析表明,这些差异代谢物涉及代谢过程、环境信息处理和翻译等遗传信息加工等,在微生物缓解重金属导致的胁迫和环境适应中可能起到作用.     

微塑料和镉复合污染对狼尾草根际土壤微生物群落结构和功能的影响

微塑料和重金属复合污染对植物生长和根际微生物群落和功能的影响目前尚未清晰.以狼尾草为实验材料进行盆栽模拟试验,研究重金属镉（Cd）与不同种类MPs （PE、PS）、粒径（13 μm和550 μm）、质量分数（0.1%和1%）的微塑料复合污染对狼尾草生长、重金属积累和根际微生物群落功能的影响.结果表明,MPs和Cd复合污染条件下整体呈现对植物生长胁迫增加、Cd含量和积累量降低的趋势.MPs和Cd复合污染能改变细菌群落组成,降低细菌多样性,其中550 μm 0.1% PE+Cd处理组ACE指数和Chao1指数降低最显著.与单一Cd污染相比,不同MPs种类、质量分数和粒径的MPs添加能改变新陈代谢、氨基酸的转运和代谢、能量生成和转换等功能组的基因丰度,显著影响狼尾草根际土壤细菌的功能.研究采用宏基因组学的方法分析了MPs和Cd复合污染对狼尾草根际细菌群落和功能的影响,可为MPs重金属复合污染的生态毒理效应及其生物修复提供基础数据和科学依据.     

高密度聚乙烯微塑料胁迫对棉花生长、枯萎病发生和根际细菌群落的影响

塑料地膜,尤其是聚乙烯地膜,在我国农业生产中广泛使用,而其降解形成的微塑料也逐渐在土壤中累积,带来诸多环境问题.目前,农田土壤中微塑料的环境生物学效应已有诸多报道,但微塑料对作物生长、病害发生和根际土壤细菌群落的影响研究较少.前期研究发现1%高密度聚乙烯微塑料（HDPE,500目）处理土壤会提高棉花枯萎病发病率（33.3%）,并且抑制棉花生长,而土壤灭菌处理后未发现此现象,推测HDPE通过改变土壤微生物群落,影响棉花生长和枯萎病发生.因此,拟通过高通量测序技术,结合网络分析和FAPROTAX功能分析,探究HDPE对棉花根际土壤细菌群落结构、互作网络和功能的影响,解析HDPE的作用机制.NovaSeq测序显示HDPE处理的棉花根际细菌群落由54个门,472个属组成,门与属组成数量均少于无菌水处理土壤.α、β多样性和ANOSIM/Adonis分析表明,HDPE显著降低细菌群落的丰富度,并改变群落结构组成.基于T-test分析差异物种,HDPE显著降低土壤中具有潜在生物防治、污染物降解和抗真菌药物合成功能菌属的相对丰度,如Kribbella、Massilia、Hailiangium和Ramlibacter等.细菌群落的改变导致土壤细菌功能的变化,进一步通过FAPROTAX功能分析可知,HDPE弱化棉花根际土壤细菌部分生物化学功能,如化能异养、发酵和硝酸盐还原等.属水平物种相关性网络分析表明HDPE处理减弱了根际细菌间的相互作用,减少正相关连接数,增加负相关连接数,简化网络结构,改变关键菌群.以上结果表明HDPE可通过改变棉花根际细菌群落、相互作用与功能代谢,影响棉花的生长与枯萎病发生,可为评价聚乙烯微塑料生态风险与污染土壤修复提供指导.