磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

复垦红壤中牧草根际微生物群落功能多样性

通过盆栽试验研究了浙江省诸暨铜矿区复垦红壤牧草根际微生物生物量及群落功能多样性的变化.结果表明,种植不同牧草使矿区土壤根际微生物生物量碳发生了显著的变化,其影响大小因矿区土壤污染程度而异.无污染和轻度污染土壤根际微生物生物量碳变化表现为黑麦草+三叶草>三叶草>黑麦草>未种植土壤,处理间差异均达显著水平(P<0.05),重度污染环境下各处理间差异不明显.Biolog数据分析显示,种植不同牧草的矿区土壤根际微生物群落结构和功能多样性也发生了相应改变,根际土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)均显著高于未种植牧草土壤,处理间差异达极显著水平(P<0.001).典型变量分析揭示了不同牧草根际微生物群落利用碳源种类和数量存在明显差异.     

对二氯苯与Cd复合污染对毫米级根际微域土壤酶活性的联合毒性效应评价

通过多隔层根际箱培养试验研究疏水性有机污染物对二氯苯(1,4-DCB)和重金属Cd单一与复合污染对不同作物毫米级根际微域土壤脱氢酶和脲酶活性的毒性效应,并利用联合作用模型分析二者联合毒性效应的作用类型。结果表明：与对照组相比,1,4-DCB单一胁迫抑制大豆各毫米级根际微域土壤脱氢酶活性,但能促进脲酶活性;低浓度1,4-DCB抑制小麦根际微域土壤脱氢酶和脲酶活性,高浓度1,4-DCB则促进近根际区域脱氢酶和脲酶活性。低浓度Cd胁迫促进大豆根际微域土壤脱氢酶活性,高浓度Cd则起抑制作用;脲酶活性则随Cd浓度增加而显著增加,均高于对照组;Cd抑制小麦各毫米级根际微域土壤脱氢酶和脲酶活性。随根际距离增加,大豆近根际区域（1 mm）土壤脲酶活性受到诱导,而小麦中央区域和1、2 mm近根际区域土壤脱氢酶活性被显著抑制。二者复合污染对植物毫米级根际微域土壤酶活性的联合毒性效应与其浓度组合、植物种类、根际距离以及酶类型有关。     

美洲商陆（Phytolacca Americana L.）对铀的富集特征及根际微生物群落功能多样性的响应

在模拟低(25 mg·kg-1)、中(50 mg·kg-1)、高(100 mg·kg-1)剂量铀污染的条件下,采用盆栽试验,研究了美洲商陆富集铀的特点及铀污染对根际微生物群落的影响.结果表明,铀污染对美洲商陆生长的影响可能存在一个阈值,该阈值介于25~50 mg·kg-1之间,低于该阈值时,铀污染能够促进美洲商陆的生长,反之,则会抑制美洲商陆的生长.美洲商陆成熟时,根、茎和叶的最大铀富集量分别为131.69、9.87和45.33μg,是一种较为理想的修复铀尾矿的植物.Biolog-Eco测试结果表明,土壤中铀会对美洲商陆根际微生物群落产生负效应,铀胁迫可使根际微生物代谢迟缓,对碳源的选择发生转移,对糖类、羧酸类和胺类碳源的利用显著减少,对酚酸类碳源的利用显著增加;同时,铀胁迫可导致根际微生物群落功能多样性指数、均匀度指数及优势微生物种类降低.最后,利用培养96 h的平均吸光值进行聚类和主成分分析.结果表明,铀胁迫下美洲商陆根际微生物群落异于对照,美洲商陆根际微生物对铀胁迫的适应是以降低对糖类、羧酸类和胺类等碳源的利用为代价的.     

根际微生物对土壤有机物修复现状和发展

由于耕种需要、污灌、垃圾渗滤液、环境事故等原因大量的有机污染物进入土壤。因为良好的环境效益、社会效益和经济效益,利用植物修复有机物污染土壤已经成为国内外研究的重点和热点。在分析植物和根际微生物作用关系及其对有机物污染修复作用机理基础上,进一步探讨了植物和根际微生物对有机污染物的修复原理、修复效果和修复途径以及植物和根际微生物选择机理。最后根据目前研究的热点和土壤污染的特点,全面阐述了土壤有机物污染利用根际微生物进行修复的发展前景和发展趋势。     

根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

直流电场对根际土壤微生物群落的影响及其机理

电场作用下根际土壤微生物群落的变化与利用电场强化植物修复效率密切相关.文章利用改进的PCR-DGGE(多聚酶链式反应-变性梯度凝胶电泳)方法,研究了不同电场条件下根际土壤微生物群落多样性和相似性的变化,分析了直流电场对土壤微生物群落的影响机理.结果表明,电场对根际土壤微生物群落的影响与电场条件有关,合适的电场条件有助于增加土壤微生物群落的多样性,但是电场形式、强度和施加方式不当则会使土壤微生物群落的多样性和结构受到明显影响.电场作用下土壤性质的变化、电场对土壤微生物的迁移作用和致死效应、以及微生物对环境压力的生理响应等是电场影响土壤微生物群落的主要机制.为了避免电场对根际土壤微生物的不利影响,利用电场强化植物修复时需要采用合适的电场条件.     

铜尾矿白羊草重金属含量对叶际和根际真菌群落的影响

植物的叶际和根际微生物与宿主植物之间存在复杂的相互关系,能促进植物的生长,增强宿主植物对逆境胁迫的耐受性.本实验选择铜矿区主要恢复植被白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,分析白羊草叶际和根际真菌群落结构与多样性差异,探究白羊草叶片和根部富集的重金属含量对叶际和根际真菌群落特征的影响.结果表明,在白羊草的根际和叶际区域,子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）均为优势菌门.白羊草根际真菌群落的多样性和丰富度显著高于叶际真菌.白羊草植株叶际和根际真菌多样性受到不同重金属的影响,白羊草叶际多样性主要受到叶片Zn和Cu含量的影响,而根Pb含量是影响根际真菌群落多样性的关键因子.此外,叶际子囊菌门的孢菌科与叶片Cd含量有极显著正相关关系,根际丛赤壳科与根Zn含量显著正相关,可作为重金属污染区域生态恢复的指示菌种.本研究为铜尾矿生态恢复过程中发掘和利用叶际或根际真菌资源提供科学依据,也为筛选重金属污染区生态修复的植物-微生物共生体提供基础.     

沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒根际微生物群落结构的影响

生物农药的使用极大地减少了对环境的污染,探究生物农药对致病菌的细菌多样性及群落分布将为后续研究生物农药对致病菌的微生态调控提供理论依据.本研究运用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析比较辣椒健康植株与疫病发病植株根际土壤微生物多样性,以及研究沼泽红假单胞菌PSB06对植株根际土壤的微生物多样性影响,探究沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒疫病的微生态调控机制.结果显示,在第7 d和第14 d的来自同一处理的根际土壤细菌群落多样性变化没有显著差异,辣椒疫病发病植株根际土壤微生物多样性均小于健康植株根际土壤微生物多样性且喷洒沼泽红假单胞菌PSB06发酵液的土样微生物多样性最高;辣椒疫病发病植株根际土壤中放线菌丰度均小于健康植株且喷洒沼泽红假单胞菌菌剂PSB06的土壤中放线菌的丰度最高.辣椒发病植株与健康植株根际土壤中微生物多样性存在显著差异.施用沼泽红假单胞菌可以改善土壤微生物区系,提高土壤微生物群落丰富性以及土壤中放线菌所占的丰度.     

解磷细菌Klebsiella sp. M2钝化重金属及阻控小麦吸收Cd和Pb效应

解磷微生物能够将土壤中难溶性的磷转化为可供植物吸收的磷,同时可溶性磷酸盐也能与重金属结合生成沉淀,降低土壤中有效态重金属的含量,进而阻控作物对重金属的吸收,在重金属污染土壤修复中发挥着重要的作用. 通过溶液培养试验研究解磷细菌Klebsiella sp. M2固定Cd和Pb以及释放PO₄^3-的规律,并通过盆栽试验探究菌株M2对小麦吸收Cd和Pb的影响及其微生物学机制. 结果显示,菌株M2通过细胞壁吸附和诱导磷酸盐沉淀降低溶液中Cd和Pb的浓度,并增加溶液中PO₄^3-的浓度. 盆栽试验表明,与不接菌和接灭活菌M2对照相比,接种活菌株M2后能够显著提高（123%~293%）土壤Ca₂-P和Ca₈-P的含量,降低小麦根际土壤中DTPA-Cd（34.48%）和DTPA-Pb（36.72%）的含量,进而阻控小麦籽粒对Cd和Pb的富集. 此外,高通量测序结果表明,菌株M2显著提高了小麦根际细菌群落的多样性,提高了小麦根际土壤中Proteobacteria、Gemmatimonadetes和Bacteroidota的相对丰度,同时增加小麦根际土壤中具有重金属固定和解磷促生特性细菌的相对丰度（主要为Sphingomonas、Nocardioides、Bacillus、Gemmatimonas和Enterobacter）,而这些菌属在钝化重金属和阻控小麦吸收重金属的过程中发挥了重要作用. 研究结果可为重金属污染农田的生物修复提供菌种资源和理论依据.     

Root-associated (rhizosphere and endosphere) microbiomes of the Miscanthus sinensis and their response to the heavy metal contamination

The plant root-associated microbiomes, including both the rhizosphere and the root endosphere microbial community, are considered as a critical extension of the plant genome. Comparing to the well-studied rhizosphere microbiome, the understanding of the root endophytic microbiome is still in its infancy. Miscanthus sinensis is a pioneering plant that could thrive on metal contaminated lands and holds the potential for phytoremediation applications. Characterizing its root-associated microbiome, especially the root endophytic microbiome, could provide pivotal knowledge for phytoremediation of mine tailings. In the current study, M. sinensis residing in two Pb/Zn tailings and one uncontaminated site were collected. The results demonstrated that the metal contaminant fractions exposed strong impacts on the microbial community structures. Their influences on the microbial community, however, gradually decreases from the bulk soil through the rhizosphere soil and finally to the endosphere, which resulting in distinct root endophytic microbial community structures compared to both the bulk and rhizosphere soil. Diverse members affiliated with the order Rhizobiales was identified as the core microbiome residing in the root of M. sinensis. In addition, enrichment of plant-growth promoting functions within the root endosphere were predicted, suggesting the root endophytes may provide critical services to the host plant. The current study provides new insights into taxonomy and potential functions of the root-associated microbiomes of the pioneer plant, M. sinensis, which may facilitate future phytoremediation practices.     

铜尾矿白羊草叶际和根际细菌群落特征

植物叶际、根际微生物及其生存环境共同形成复杂的生态系统,其中,根际微生物也是土壤物质循环的主要动力,可以为植物的生长发育提供基础.叶际和根际微生物也可作为生态学指标,在矿区生态稳定与生态恢复中具有显著作用.本研究选择铜尾矿优势禾草白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,研究白羊草叶际和根际细菌群落特征,探究影响白羊草叶际和根际微生物群落结构与多样性的关键生态因子.结果表明,白羊草叶际和根际细菌群落结构具有显著差异.其中,白羊草叶际细菌优势属包括假单胞菌属、肠杆菌属和鞘脂单胞菌属,根际细菌优势属为Solrubrobacter和酸杆菌属.白羊草根际细菌群落的香农指数、ACE指数和Chao1指数均显著高于叶际细菌.土壤水分含量、p H、土壤砷和锌含量,白羊草总氮和总硫,及叶片和根内的镉和铬是影响白羊草叶际和根际优势细菌属的主要生态因子.此外,根际细菌群落香农指数与根内铜含量显著负相关,辛普森指数与根的总氮含量显著正相关,叶际细菌群落ACE指数与叶片总硫含量显著正相关.本研究结果可为铜尾矿生态恢复中发掘和利用叶际或根际细菌资源及提高矿区生态修复效率提供科学依据.     

连作对党参根际土壤理化性质、微生物活性及群落特征的影响

为探究连作对党参根际土壤理化性质、土壤微生物活性和群落特征的影响.以休耕5 a再种植党参的地块(CK)和不同连作年限的党参种植田为研究对象,采用Illumina高通量测序技术结合土壤理化性质分析,探讨了党参根际土壤理化性质、微生物活性和微生物群落特征对连作年限的响应.结果表明,党参根际土壤有机碳、全磷、全氮和盐分的含量随着连作年限的延长而增加,而土壤pH值则随着连作年限的延长而降低.较CK处理,连作1 a、 2 a、 3 a和4 a的党参根际土壤有机碳含量分别增加了11.1%、 80.5%、 74.9%和78.2%,全磷含量分别增加了11.8%、 52.9%、 66.7%和78.4%,全氮含量分别增加了31.3%、 68.8%、 52.1%和56.3%.连作3 a和4 a时土壤盐分含量显著增加,较CK处理,土壤电导率分别增加了54.2%和84.7%.根际土壤中微生物生物量碳氮比随着连作年限的延长而呈现增加的趋势,土壤呼吸熵和微生物熵则呈现降低的趋势.随着连作年限的增加,土壤中细菌多样性和丰度降低,真菌多样性和丰度增加.此外,随着连作年限的增加,土壤中细菌群落之间的拮抗作用增强,而真菌群...     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.     

矿区土壤中砷污染对微生物群落的影响研究

采用梯度培养和PCR-DGGE技术,对大柳塔矿区矸石山及周边土壤的砷含量及其对土壤微生物群落的影响进行了研究,并通过测序研究了土壤微生物群落的结构。结果表明,矸石山及其周边自然表土的含水量较少,且十分相近;全磷和有机质含量普遍较高,p H呈中偏碱性;不同风化程度矸石山土壤砷含量对土壤微生物群落有显著的影响,不同砷污染负荷土壤中微生物群落的丰度存在差异;矸石山复垦年限不同,土壤理化性质会发生变化;土壤中砷含量的增高,对植物生长起关键作用的Gemmatimonas(甲烷单毛菌属)等微生物群落受到不同程度的抑制;Proteobacterium(变形菌门)具有较强的耐砷性;矸石山土壤特有的理化性质可为GASP-WA2W2_F11等微生物群落的演替创造了条件。     

基于高通量测序检测Pb污染对三叶草根际土壤细菌多样性的影响

为了研究Pb污染对根际土壤微生物多样性的影响,揭示根际微生物对Pb胁迫的适应性机制,通过盆栽试验模拟轻度[w（Pb）为300 mg/kg]、中度[w（Pb）为600 mg/kg]和重度[w（Pb）为900 mg/kg]Pb污染土壤环境,利用高通量测序技术和生物信息学分析方法,测定了不同w（Pb）处理下三叶草根际土壤中细菌群落的丰度和组成.结果表明:①共检测到37个门,其中变形菌门为优势菌群,占比为50.7%~53.9%,其次为拟杆菌门、酸杆菌门和疣微菌门. ②共检测到623个属,其中鞘氨醇单胞菌属为优势菌属,占比为17.1%~19.4%. ③中度Pb污染土壤样本中细菌的多样性最高,重度Pb污染土壤样本中的细菌数量最少,并且其群落组成与其他处理差异最大.研究显示,重度Pb污染会显著抑制三叶草根际土壤样本中细菌的生长,降低土壤样本中细菌总量及其群落的多样性,但中度Pb污染会提高土壤样本中细菌群落的多样性. Pb污染会改变三叶草根际土壤样本中细菌群落组成和丰度,不同类型细菌对Pb污染土壤的适应性不同.根际土壤样本中Gp1菌群的丰度随着土壤w（Pb）的增加而增加,说明Gp1菌群可能是具有Pb污染抗性的优势菌群.      

秸秆还田下不同追氮量对麦田土壤真菌群落结构和生态网络的影响

秸秆还田和肥料施用是农田土壤养分输入的主要来源,秸秆还田条件下配合适宜的化肥施用量能够在环境友好的前提下为作物生产提供必要的营养.为明确秸秆还田条件下不同追氮量对麦田土壤真菌群落的影响,从土壤生态功能角度评估冬小麦氮肥管理措施的合理性.在秸秆全量还田基施氮肥150 kg·hm^-2基础上,多年定位设置5个追氮量(0、 37.5、 75、 112.5和150 kg·hm^-2)处理,采用实时荧光定量PCR和高通量测序技术分析冬小麦成熟期土壤真菌群落丰度、多样性、结构和生态网络,探讨驱动土壤真菌群落变化的主要土壤理化因子.结果表明,和不追施氮肥和低追氮量处理相比,高追氮量处理增加了土壤全氮和无机氮含量,降低了土壤pH值、全磷、有效磷和速效钾含量.和不追施氮肥处理相比,追氮量37.5～150 kg·hm^-2处理显著增加了土壤真菌群落丰度(P<0.05),而追施氮肥各处理间差异未达显著水平(P>0.05).土壤真菌群落Heip指数和Shannon指数随追氮量的增加逐渐降低,追氮量150 kg·hm^-2