诺氟沙星对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

为了解诺氟沙星在环境中的残留对土壤微生物的影响,借助BIOLOG法对诺氟沙星作用下土壤微生物的碳源利用及代谢功能多样性进行了研究.研究发现,用药后d 7、d 21、d 35,用药组(诺氟沙星含量1μg g-1、10μg g-1、100μgg-1)BIOLOG微平板上平均每孔颜色变化率(Average well color development,AWCD)均低于对照组;用药d 7,1μg g-1、10μg g-1、100μg g-1组土壤微生物丰富度指数与多样性指数显著低于(P<0.05)对照组,d 21,10μg g-1、100μg g-1组与对照组差异显著,d 35仅100μg g-1组与对照组差异显著.结果表明,诺氟沙星影响了土壤微生物群落的碳代谢功能,包括代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的诺氟沙星对土壤微生物群落代谢功能的影响也不相同.100μg g-1的诺氟沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落的碳代谢功能,土壤中诺氟沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

恩诺沙星残留对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

对不同浓度恩诺沙星作用于土壤后三大类微生物数量及群落功能多样性进行了研究. 结果表明,恩诺沙星残留对它们影响强弱顺序为:细菌>放线菌>真菌,其影响作用随浓度从每克土 0. 01μg至 10μg的增加而加大,药物作用活性维持期为 6~8d,但对真菌作用不明显. 相对较低浓度的恩诺沙星残留(每克土中 0. 1μg, 1μg)不影响土壤微生物群落功能多样性,而相对较高浓度的恩诺沙星残留 (每克土中 10μg)则降低了其微生物群落功能多样性.图 2表 2参 9     

氮源对枯草芽孢杆菌WSHDZ-01合成过氧化氢酶的影响

为提高枯草芽孢杆菌WSHDZ-01合成过氧化氢酶的水平,尝试了不同种类氮源的添加.结果表明,硝酸钠(NaNO3)为适宜氮源,虽然生物量仅1.25 g/L,但过氧化氢酶活力最高可达3 200 U/mL.在添加NaNO,的基础上,研究了添加其它氮源麦芽汁、酵母膏、玉米浆对提高wsHDz.0l生物量的影响,发现适宜浓度的麦芽汁不仅可以提高生物量,并且能够缩短发酵周期.经进一步优化,在3 L发酵罐中,WSHDZ-01生物量提高到6 g/L,过氧化氢酶活力达到11 000 U/mL,与优化前相比,发酵周期缩短了近60%,生产强度提高了3倍.     

恩诺沙星对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响（Effects of Enrofloxacin on the Functional Diversity of Soil Microbial Communities）

为了评价恩诺沙星(Enrofloxacin)对土壤微生物群落的影响,借助BIOLOG检测法比较了不同浓度恩诺沙星影响下的土壤微生物的群落特征.结果表明,加药组土壤微生物的丰富度指数和多样性指数显著低于空白对照组,且药物浓度越高丰富度和多样性越小.用药后第3d、14d,恩诺沙星含量0.1～100μg·g-1使土壤微生物群落代谢功能多样性显著降低(p<0.05);第35d,恩诺沙星含量10～100μg·g-1使土壤微生物群落代谢功能多样性显著降低,随着药物作用的时间延长,药物含量0.01～1μg·g-1组土壤微生物群落代谢功能多样性与空白对照组之间的差异变小.     

生防枯草芽孢杆菌胞外植酸酶对小麦耐盐性的影响

以产植酸酶的广谱拮抗生防枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)T2为出发菌株,经硫酸二乙酯(DES)诱变,得到遗传特性稳定的一株植酸酶负突变株M3.采用有效磷限量、含NaCl 150 mmol L-1的植物生长水培液对小麦进行盐胁迫,在植酸存在的条件下,水培液中施加T2发酵液或植酸酶均可促进盐胁迫下小麦幼苗的生长,小麦株高、鲜重、叶片叶绿素含量和根系活力均得以增高,而植株丙二醛(MDA)含量降低.失去植酸酶活力的负突变株M3发酵液则不具有提高小麦株高鲜重和叶绿素含量的作用,对根系活力的提高和对MDA含量的降低程度也均低于T2发酵液处理.上述结果表明,生防枯草芽孢杆菌胞外植酸酶在增强小麦耐盐性方面起了重要作用.图6表2参13     

桑园土壤微生物群落功能多样性对PAHs污染的响应

为了探明桑园土壤微生物群落功能多样性与多环芳烃(PAHs)污染的关系,采用Biolog检测法研究某路域桑园土壤微生物功能多样性对PAHs污染的响应。结果表明,不同区域PAHs污染程度由大到小依次为区域2(位于区域1和3之间)、3(离公路最远)和1(离公路最近);Biolog分析发现不同区域土壤微生物对碳源利用的平均颜色变化率(AWCD)由大到小依次为区域2、3和1;区域2的Shannon指数和Gini指数均显著高于区域1和3,而区域1的Shannon均匀度显著低于区域2和3,区域2土壤微生物活性最强且群落结构最丰富,其后依次为区域3和1。主成分分析结果显示,3个区域微生物群落的生理功能差异明显,主要表现在对糖类和氨基酸类物质的代谢上。冗余分析表明,区域2土壤微生物与PAHs含量关系最密切,说明较高的PAHs含量更能激发桑园土壤微生物的生理活性,微生物群落代谢功能因PAHs污染而有所提高。     

绿色荧光蛋白基因标记内生枯草芽孢杆菌

用枯草芽孢杆菌168菌株rpsD基因的启动子替换质粒pGFP4412中蜡状芽孢杆菌4412启动子,从而构建了能在枯草芽孢杆菌中表达绿色荧光蛋白基因gfpmut3a的载体pS4GFP,将其导入具有内生、防病、促生作用的野生型枯草芽孢杆菌BS-2菌株中,筛选获得遗传稳定性好且具有良好发光表型的标记菌株BS-2-gfp.该标记菌株在小白菜体内的定殖研究结果表明,该菌株能够在小白菜根际及根、茎、叶内定殖和传导,接菌50d后仍能在其体内分离到标记菌株.图5参17     

枯草芽孢杆菌H110对苹果梨采后青霉病和黑斑病的抑制效果

将具有广谱拮抗作用的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)H110作为生防菌株,研究了该菌的培养液、滤液、菌悬液及蛋白粗提液对苹果梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)青霉病(Penicillium expansum Link)和黑斑病(Alternaria alternate)的抑制效果.H110的蛋白粗提液的抑制作用最好,青霉病和黑斑病的发病率分别比对照低92.7%和86.6%,病斑直径也显著小于对照;其次为菌培养液和菌悬液,滤液的抑制效果相对较差,但4种处理均显著好于对照.4种处理对病原菌孢子萌发的抑制效果与in vivo试验的效果一致.实验结果表明,枯草芽孢杆菌通过产生抗菌蛋白和竞争作用抑制病原菌生长.图1表2参17     

河流底泥施用对土壤微生物群落功能多样性和小麦生长的影响

设置0（对照）、20、60和100g·kg-1 3个底泥施用量水平,研究施用底泥对冬小麦籽粒Cd含量以及土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,60和100g·kg-1底泥施用处理小麦穗质量和千粒重显著高于对照（P〈0．05）。各处理间小麦籽粒cd含量无显著差异。与对照相比,施用底泥并没有显著改变土壤中可培养细菌、真菌和放线菌的数量。整个培养过程中土壤微生物平均颜色变化率（IAWCD）以及96h时微生物多样性指数（Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数）在对照与底泥施用处理间无显著差异。主成分分析（PCA）表明,仅有占总变量方差14．22％的PC3能识别出对照土壤微生物群落碳源利用谱与底泥施用处理间的差异,而PCI（21．76％）、PC2（16．32％）和PC4（11．62％）则无法将对照与底泥施用处理区分开来。可见,该试验条件下合理的底泥施用量并不会对小麦籽粒Cd含量、微生物功能多样性和土壤质量产生显著影响。     

Development and applications of functional gene microarrays in the analysis of the functional diversity, composition, and structure of microbial communities

Functional gene arrays (FGAs) are a special type of microarrays containing probes for key genes involved in microbial functional processes, such as biogeochemical cycling of carbon, nitrogen, sulfur, phosphorus, and metals, biodegradation of environmental contaminants, energy processing, and stress responses. GeoChips are considered as the most comprehensive FGAs. Experimentally established probe design criteria and a computational pipeline integrating sequence retrieval, probe design and verification, array construction, data analysis, and automatic update are used to develop the GeoChip technology. GeoChip has been systematically evaluated and demonstrated to be a powerful tool for rapid, specific, sensitive, and quantitative analysis of microbial communities in a high-throughput manner. Several generations of GeoChip have been developed and applied to investigate the functional diversity, composition, structure, function, and dynamics of a variety of microbial communities from different habitats, such as water, soil, marine, bioreactor, human microbiome, and extreme ecosystems. GeoChip is able to address fundamental questions related to global change, bioenergy, bioremediation, agricultural operation, land use, human health, environmental restoration, and ecological theories and to link the microbial community structure to environmental factors and ecosystem functioning.     

土壤微生物生物量及多样性测定方法评述

土壤微生物作为土壤中重要的分解者,在养分的循环与转化中起着重要的作用。另外,由于其与土壤理化性质相比,对外界环境的变化更为敏感,因此,土壤微生物性质常被用作表征土壤质量的灵敏性指标,而土壤微生物生物量与微生物多样性是土壤微生物学研究中应用最广泛的指标。土壤环境复杂,微生物种类丰富多样,需要合适的研究方法才能真正打开土壤系统这个黑箱,自19世纪60年代以后,土壤微生物学在研究方法上取得了重要的进展,本文综述了微生物生物量及多样性的概念及微生物生物量和多样性研究方法的发展状况,重点就已有应用比较多的研究方法如测定微生物生物量的熏蒸法,测定微生物多样性的平板计数法、Biolog微平板计数法、磷脂脂肪酸法及分子生物学等研究方法进行了详细介绍及优缺点分析。结合现有微生物生物量及多样性的测定方法,在未来的研究中,一方面应该引入更多的新技术,发展新方法,以期探索更多的未知微生物种群;其次应该根据实验要求,完善和改进现有研究方法,使其更为统一和准确;再者,在微生物数据的分析上应该探索和借鉴更多的分析方法和手段,从而更深入更全面的解读实验当中所得到的微生物的信息。     

土壤微生物生物量及多样性测定方法评述

土壤微生物作为土壤中重要的分解者,在养分的循环与转化中起着重要的作用。另外,由于其与土壤理化性质相比,对外界环境的变化更为敏感,因此,土壤微生物性质常被用作表征土壤质量的灵敏性指标,而土壤微生物生物量与微生物多样性是土壤微生物学研究中应用最广泛的指标。土壤环境复杂,微生物种类丰富多样,需要合适的研究方法才能真正打开土壤系统这个黑箱,自19世纪60年代以后,土壤微生物学在研究方法上取得了重要的进展,本文综述了微生物生物量及多样性的概念及微生物生物量和多样性研究方法的发展状况,重点就已有应用比较多的研究方法如测定微生物生物量的熏蒸法,测定微生物多样性的平板计数法、Biolog微平板计数法、磷脂脂肪酸法及分子生物学等研究方法进行了详细介绍及优缺点分析。结合现有微生物生物量及多样性的测定方法,在未来的研究中,一方面应该引入更多的新技术,发展新方法,以期探索更多的未知微生物种群;其次应该根据实验要求,完善和改进现有研究方法,使其更为统一和准确;再者,在微生物数据的分析上应该探索和借鉴更多的分析方法和手段,从而更深入更全面的解读实验当中所得到的微生物的信息。     

Influence of invasive plant Coreopsis grandiflora on functional diversity of soil microbial communities

Biological invasions are increasingly attracting the ecologists' attention. Invasive plants threaten the natural ecosystems not only by competing with the native plants, but also by altering the structure and function of soil microbial communities belowground. In this study, we studied the effects of the invasive plant Coreopsis grandiflora (C. grandiflora) on the functional diversity of soil microbial communities in Laoshan mountain in the province of Shandong, North of China. We sampled soil from plots that were invaded or not invaded by C. grandiflora. The functional diversity of microbial communities in the sampled soils was assessed by the Biolog procedure test. By the ANOVA analysis of average well color development (AWCD), Shannon index (H'), Shannon evenness (E), principle components analysis of the level physiological profiles (CLPP) and correlation analysis between the studied parameters, we found that the invasive species C. grandiflora enhanced the functional diversity of soil microbial communities where the habitat was invaded by the C. grandiflora. The study indicated thatthe successful invasive plants have profound effects on the function of soil microbial communities.     

指数施肥对杉木苗期基质中微生物功能多样性的影响

为向轻型基质容器苗合理施肥,实现苗木养分精准调控提供理论依据,以杉木优良无性系"洋061"轻型基质容器苗为研究对象,设置7个施氮处理[对照(CK,0 mg/株)、常规集中施肥处理(CF1,40 mg/株)、常规分次施肥处理(CF,240 mg/株)、指数施肥(EF1,40 mg/株;EF2,80 mg/株;EF3,12...     

丁草胺污染对高产水稻土微生物区系的影响

土壤微生物多样性是表征土壤质量最有潜力的指标,与农田生态系统的稳定性和生产力密切相关。云南永胜涛源乡是保持我国水稻小面积超高产纪录的特殊生态区,常年施用丁草胺作为选择性芽前除草剂,因此,了解丁草胺对其土壤微生物物种多样性的影响意义重大。采用平板菌落计数法,研究了模拟条件下不同丁草胺剂量（有效成分质量分数0.15、0.30和1.5 mg·kg^-1）对高产水稻土中好氧细菌（aerobic bacteria）、放线菌（actinobacteria）和真菌（fungi）,以及功能微生物自生固氮菌（nitrogen fixing bacteria）、磷酸盐溶解菌（phosphate solubilizing bacteria）和硅酸盐细菌（silicate dissolving bacteria）数量的影响。结果表明：施药7 d,中、高质量分数（0.30和1.50 mg·kg^-1）丁草胺处理好氧细菌数量比CK分别高出78.6%和153.8%,而后数量逐渐下降,表现出先刺激生长、后抑制活性的作用,低质量分数（0.15 mg·kg^-1）丁草胺对好氧细菌的生长和增殖影响不明显;施药7 d,高质量分数处理放线菌数量超过CK 75.1%,表现出明显的刺激作用;施药15 d,中等质量分数处理放线菌数量比 CK 高出125.0%,丁草胺浓度越高,刺激作用越迅速,低浓度丁草胺对放线菌则主要表现为抑制作用。低浓度丁草胺对真菌的生长和增殖基本没有影响,中等浓度有先抑制后刺激的作用,施药30 d后其真菌数量超过CK 56.9%,高浓度丁草胺则表现为抑制作用,施药7、30和45 d其真菌数量始终显著低于CK;不同浓度处理丁草胺均能刺激自生固氮菌的数量显著增加,施药7 d,低、中、高质量分数处理自生固氮菌数量分别高出CK 237.1%,179.9%和138.1%,刺激作用显著,但随培养时间延长,高浓度开始表现出抑制作用;不同浓度丁草胺均能抑制磷酸盐溶解菌的生长和增殖,低浓度处理抑制作用微弱,中、高浓度处     

Effects of cotton straw amendment on soil fertility and microbial communities

Maintaining soil fertility, while controlling pollution from excessive chemical fertilizer application is important for keeping soil productivity of sustainable agriculture. Variety of straws have been used and proven to be good soil amendments for increasing soil organic matter (OM) and a range of additional soil nutrients. However, little is known about the utilization of cotton straw for soil amendment. To better understand the mechanism behind cotton straw soil amendments, investigations were performed upon cucumber seedlings, where changes to soil nutrients and microbial communities were investigated. The results revealed that the cotton straw application promoted the cucumber seedling growth by significantly increasing the soil OM, available nitrogen, available phosphorus, and available potassium. The concentration of cotton straw was positively correlated to both the number of the culturable microorganisms and also the total microbial biomass within soil. Furthermore, assessment of cotton straw application using Biolog metabolic profiling and phospholipid fatty acid analysis revealed that such application increased the microbial community metabolic activity, and markedly changed the structure of microbial community. 16S rRNA gene clone library construction and phylogenetic analysis of soil bacteria revealed γ- Proteobacteria sequences dominated the cotton straw amendment soil, comprising 27.8% of the total number of analyzed sequences, while they were less represented in control soil (13.4%). On the contrary, the Sphingobacteria (7.8%) and Verrucomicrobia (2.4%) in the cotton straw amendment soil decreased after application when compared to the control soil 15.2% and 15.2%.     

炼油厂周边PAHs污染土壤中微生物群落结构多样性研究

直接从污染土壤中提取微生物基因组DNA,对基因组DNA进行16S rDNA聚合酶链式反应（PCR）扩增和末端限制性片段多态性（T-RFLP）分析,进而对炼油厂附近PAHs污染区土壤微生物群落结构和多样性进行初步研究。结果表明,PAHs浓度较高的土壤中PAHs主要以高相对分子质量PAHs为主,此外,其土壤微生物群落多样性明显低于PAHs浓度较低的土壤。高浓度PAHs刺激了某些土壤微生物生长。不同污染程度的土壤存在一定数量相同的优势菌群,但相对丰度具有明显差异。其中α-变形菌是五个区域土壤中的主导微生物。研究结果将为炼油厂周边土壤的修复治理提供科学依据。     

微生物群落结构和多样性解析技术研究进展

微生物群落结构和多样性是微生物生态学和环境科学研究的热点内容，对于开发微生物资源，阐明微生物群落与其生境的关系，揭示群落结构与功能的联系，从而指导微生物群落功能的定向调控具有重要意义。基本按照年代顺序概述了常用的微生物群落结构及多样性解析技术，同时也体现了解析技术由片面向全面、由低分辨水平向高分辨水平的发展过程。20世纪70年代以前，对环境微生物群落结构及多样性的认识依赖传统的培养分离方法，方法的分辨水平低，认识是不全面的和有选择性的；20世纪70年代和80年代，在微生物化学成分分析的基础上建立了生物标记物方法(醌指纹法、磷脂脂肪酸法等)，对微生物群落结构和多样性的认识进入到较客观的层次上；在80和90年代，以DNA为目标物的现代分子生物学技术(rRNA基因测序技术、基因指纹图谱等)比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。指出了每种解析技术的功能特点和局限性，并展望了解析技术的发展趋势是原位、快速、灵敏、高通量和准确定量。