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Biocontrol agents modulate phyllosphere microbiota interactions against pathogen Pseudomonas syringae

Environmental Science and Ecotechnology 2024年第5期21卷 309-317页

作者： Zhaoyue Yang Tianbo Liu Jianqiang Fan Yiqiang Chen Shaolong Wu Jingjing Li Zhenghua Liu Zhendong Yang Liangzhi Li Suoni Liu Hongwu Yang huaqun yin Delong Meng Qianjun Tang College of Plant Protection Hunan Agricultural UniversityChangsha410128HunanChina School of Minerals Processing and Bioengineering Central South UniversityChangsha410083HunanChina Hunan Tobacco Research Institute Changsha410004HunanChina Technology Center Fujian Tobacco Industrial Co.Ltd.Xiamen361000FujianChina School of Architecture and Civil Engineering Chengdu UniversityChengdu610106SichuanChina Yongzhou Tobacco Corporation Yongzhou425000HunanChina

The pathogen Pseudomonas syringae,responsible for a variety of diseases,poses a considerable threat to global crop *** biocontrol strategies employ antagonistic microorganisms,utilizing phyllosphere microecology and systemic resistance to combat this ***,the interactions between phyllosphere microbial dynamics and the activation of the plant defense system remain poorly *** we show significant alterations in phyllosphere microbiota structure and plant gene expression following the application of biocontrol *** reveal enhanced collaboration and integration of Sphingomonas and Methylobacterium within the microbial co-occurrence ***,Sphingomonas inhibits *** by disrupting pathogen chemotaxis and ***,both Sphingomonas and Methylobacterium activate plant defenses by upregulating pathogenesis-related gene expression through abscisic acid,ethylene,jasmonate acid,and salicylic acid signaling *** results highlighted that biocontrol agents promote plant health,from reconstructing beneficial microbial consortia to enhancing plant *** findings enrich our comprehension of the synergistic interplays between phyllosphere microbiota and plant immunity,offering potential enhancements in biocontrol efficacy for crop protection.

关键词： Biological control Metagenome Transcriptome Community structure Pathogen resistance

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Effects of redox potential on soil cadmium solubility:Insight into microbial community

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Journal of Environmental Sciences 2019年第1期31卷 224-232页

作者： Delong Meng Juan Li Tianbo Liu Yongjun Liu Mingli Yan Jin Hu Xiaoqi Li Xueduan Liu Yili Liang Hongwei Liu huaqun yin School of Minerals Processing and Bioengineering Central South University Key laboratory of Biometallurgy Ministry of Education College of Agronomy Hunan Agricultural University College of Plant protection Hunan Agricultural University School of Life Science Hunan University of Science and Technology

Understanding the role of microbes in the solubility of cadmium(Cd) is of fundamental importance for remediation of Cd toxicity. The present study aimed to identify the microbes that involved in regulating Cd solubility and to reveal possible mechanisms. Therefore,microbial communities were investigated through high-throughput sequencing approach, the molecular ecological network was constructed and metagenomes were predicted. Our results indicated that redox conditions affected both the solubility of soil Cd and the microbial communities. Anaerobic microbes, such as Anaerolineaceae, did not only play important roles in shaping the microbial community in soils, but might also be involved in regulating the Cd solubility. Two possible mechanisms that how Anaerolineaceae involved in Cd solubility are(1) Anaerolineaceae are important organic matter degraders under anoxic conditions and(2) Anaerolineaceae can co-exist with methane metabolism microbes, while methane metabolism promotes the precipitation of soluble Cd. Thus, application of Anaerolineaceae in bioremediation of soil Cadmium contamination is a potential approach. The study provided a novel insight into the role of microbial community in the regulation of Cd solubility under different redox conditions, and suggested a potential approach for the remediation of soil Cd contamination.

关键词： Cd solubility Redox potential Microbial community Molecular ecology networks (MENs) Anaerolineaceae

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Assessing mechanisms for microbial taxa and community dynamics using process models

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mLife 2023年第3期2卷 239-252页

作者： Linwei Wu Yunfeng Yang Daliang Ning Qun Gao huaqun yin Naija Xiao Benjamin YZhou Si Chen Qiang He Jizhong Zhou Institute of Ecology Key Laboratory for Earth Surface Processes of the Ministry of EducationCollege of Urban and Environmental SciencesPeking UniversityBeijingChina Institute for Environmental Genomics University of OklahomaNormanOKUSA Department of Microbiology and Plant Biology University of OklahomaNormanOKUSA State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control School of EnvironmentTsinghua UniversityBeijingChina School of Minerals Processing and Bioengineering Central South UniversityChangshaChina Department of Mathematics Lunt HallNorthwestern UniversityEvanstonIllinoisUSA Department of Civil and Environmental Engineering The University of TennesseeKnoxvilleTennesseeUSA Institute for a Secure and Sustainable Environment The University of TennesseeKnoxvilleTennesseeUSA School of Civil Engineering and Environmental Sciences University of OklahomaNormanOklahomaUSA Earth and Environmental Sciences Lawrence Berkeley National LaboratoryBerkeleyCaliforniaUSA School of Computer Science University of OklahomaNormanOKUSA

Disentangling the assembly mechanisms controlling community composition,structure,distribution,functions,and dynamics is a central issue in *** various approaches have been proposed to examine community assembly mechanisms,quanti-tative characterization is challenging,particularly in microbial ***,we present a novel approach for quantitatively delineating community assembly mechanisms by combining the consumer–resource model with a neutral model in stochastic differential *** time-series data from anaerobic bioreactors that target microbial 16S rRNA genes,we tested the applicability of three ecological models:the consumer–resource model,the neutral model,and the combined *** results revealed that model performances varied substantially as a function of population abundance and/or process *** combined model performed best for abundant taxa in the treatment bioreactors where process conditions were *** contrast,the neutral model showed the best performance for rare *** analysis further indicated that immigration rates decreased with taxa abundance and com-petitions between taxa were strongly correlated with phylogeny,but within a certain phylogenetic distance *** determinism underlying taxa and community dynamics were quantitatively assessed,showing greater determinism in the treatment bioreactors that aligned with the subsequent abnormal system *** its mechanistic basis,the framework developed here is expected to be potentially applicable beyond microbial ecology.

关键词： community assembly mechanisms consumer-resource model neutral model species dynamics

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Soil microbiome mediated nutrients decline during forest degradation process

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Soil Ecology Letters 2019年第1期1卷 59-71页

作者： Yangying Liu Shang Wang Zhujun Wang Zhaojing Zhang Huayu Qin Ziyan Wei Kai Feng Shuzhen Li Yueni Wu huaqun yin Hui Li Ye Deng Key Laboratory of Environmental Biotechnology Research Center for Eco-Environmental ScienceChinese Academy of SciencesBeijing 100085China College of Resources and Environment University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China State Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering(Ministry of Education) School of Environmental Science and TechnologyDalian University of TechnologyDalian 116024China School of Minerals Processing and Bioengineering Central South UniversityChangsha 410083China State Key Laboratory of Forest and Soil Ecology Institute of Applied EcologyChinese Academy of SciencesShenyang 110016China

Degradation succession in forests is an important and serious land use/cover change problem in ecology,and during these processes soil microbial communities mediate the recycling of most important *** reveal the effect of degradation succession processes on soil microbial community diversity,structure,and species interrelationships,we collected abundant samples(21 per vegetation type)in broad-leaved forest,coniferous forest,and meadow to observe the microbial community *** results showed that diversity and structure of soil prokaryotic and fungal communities responded differently to different forest degradation processes,diversity of soil microbial communities increased during degradation *** microbial communities abundance changes may indicate that prokaryotic communities showed a living strategies change as an ecological adaption to harsh conditions during forest degradation *** for fungal communities,their abundance changes may indicate that environmental selection pressure and plant selectivity during forest degradation *** in soil prokaryotic communities and fungal communities were both correlated with soil carbon and nitrogen *** soil microbial interaction network analysis indicated more complex species interrelationships formed due to the loss of soil nutrients during degradation succession processes,suggesting soil microbial communities might form more complex and stable networks to resist the external disturbance of soil nutrient *** results suggested soil microorganisms,including bacteria,archaea and fungi,all involved in the soil nutrient decline during the forest degradation process.

关键词： Microbial communities Degradation succession Soil nutrients High-throughput sequencing Molecular ecological networks

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叶面真菌群落对白粉病发病的分子生态响应机制

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激光生物学报 2024年第1期33卷 73-79页

作者：黄海涛刘文仪杨文武张建铎米其利李菁菁陈义强李浩斌尹华群高茜云南中烟工业有限责任公司技术中心云南省烟草化学重点实验室昆明650231 湖南农业大学环境与生态学院长沙410128 福建中烟技术中心厦门361022 红塔集团玉溪卷烟厂玉溪653100 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083

叶面微生物群落组成与植物叶部病害发生密切相关,但植物真菌性叶部病害的发病程度与叶面真菌群落组成及多样性的关联机制仍然未知。本研究利用真核生物内源转录间隔区(ITS)扩增子高通量测序技术,在茄科作物白粉病不同发病程度下,研究了... 详细信息

叶面微生物群落组成与植物叶部病害发生密切相关,但植物真菌性叶部病害的发病程度与叶面真菌群落组成及多样性的关联机制仍然未知。本研究利用真核生物内源转录间隔区(ITS)扩增子高通量测序技术,在茄科作物白粉病不同发病程度下,研究了叶面真菌群落的组成和多样性差异,解析了叶面真菌分子生态网络拓扑性质的变化规律,并探明了叶面真菌群落系统发育装配的生态过程。多样性分析表明,随着白粉病病情程度加重,叶面真菌群落丰富度及多样性逐渐下降;网络分析表明,相较于中度和重度感病植株,轻微发病植株叶面真菌网络的节点和连接数更多,网络密度、聚集系数和平均连通度更高。在不同发病程度的植株中,叶面真菌群落的系统发育装配的生态过程均由随机性主导,但随着发病程度加重,叶面真菌群落趋向于系统发育扩散。综上所述,病原菌入侵改变了叶面真菌群落结构,扰动了真菌群落之间的相互作用和群落系统发育的生态装配过程,这些结果为深入认识白粉病病害与叶面真菌群落关联机制和生产上防控该病具有重要意义。

关键词：白粉病叶面微生物真菌群落生态网络群落装配

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冶金微生物的铁硫代谢多样性及其与矿物的相互作用

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微生物学报 2018年第4期58卷 560-572页

作者：尹华群刘征华刘学端中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 教育部生物冶金重点实验室湖南长沙410083

生物冶金是利用微生物铁硫元素代谢活性加速硫化矿物氧化溶解,并对其中有价金属加以提取回收的技术。冶金系统中微生物的代谢多样性及其耦合功能网络,尤其是以铁硫代谢途径为主的功能网络,在硫化矿物加速氧化溶解过程中承担了重要作用,... 详细信息

生物冶金是利用微生物铁硫元素代谢活性加速硫化矿物氧化溶解,并对其中有价金属加以提取回收的技术。冶金系统中微生物的代谢多样性及其耦合功能网络,尤其是以铁硫代谢途径为主的功能网络,在硫化矿物加速氧化溶解过程中承担了重要作用,是生物冶金技术理论研究的核心领域。本文归纳了冶金系统中多样化的微生物物种及其铁硫代谢途径,并从微生物代谢耦合角度探讨了微生物代谢多样性与矿物的相互作用。

关键词：冶金微生物功能网络代谢多样性生物冶金

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深海来源芳烃类降解菌筛选与盐单胞菌芘降解能力测定

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应用海洋学学报 2022年第2期41卷 328-337页

作者：李振宇尹华群邵宗泽王万鹏中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410012 自然资源部第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

海洋来源的菌株在高盐污水类修复处理中有重要的应用前景,而烃类物质是污水中的重要组成部分,其中含有多个苯环的芳香烃族化合物,对人类和环境具有较大的毒性,而目前关于多环芳烃(PAHs)厌氧代谢的相关报道相对较少。本研究以PAHs(萘、... 详细信息

海洋来源的菌株在高盐污水类修复处理中有重要的应用前景,而烃类物质是污水中的重要组成部分,其中含有多个苯环的芳香烃族化合物,对人类和环境具有较大的毒性,而目前关于多环芳烃(PAHs)厌氧代谢的相关报道相对较少。本研究以PAHs(萘、菲和芘等)为唯一碳源和能源,通过厌氧富集对太平洋深海沉积物中的PAHs降解菌展开研究。富集物细菌菌群分析结果表明,盐单胞菌属(Halomonas)、海旋菌属(Thalassospira)、海杆菌属(Marinobacter)、海洋杆菌属(Oceanobacter)和食烷菌属(Alcanivorax)等是主要的功能类群;其中盐单胞菌属是最主要的功能类群。通过筛选分离获得一高效烃降解盐单胞菌株,鉴定并命名为泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)PA16-9,该菌与模式菌株Halomonas titanicae BH1^(T)的16S rRNA相似性为99.52%。基于16S rRNA基因序列比对搜寻NCBI数据库,发现Halomonas titanicae广泛存在于废水、活性污泥、油田、湿地等有机质复杂区域,生态位分布极广,可利用丰富多样的底物。通过生长实验表明,菌株PA16-9能在厌氧条件下以硝酸盐为主要电子受体,利用芘、苯并芘和十六烷等烃类物质为唯一碳源进行生长,在培养45 d后芘的降解率达到61.9%,期间亚硝酸盐逐渐积累,浓度达到约0.24 mmol/L。盐单胞菌广泛存在于厌氧烃降解富集菌群中,暗示了盐单胞菌属在厌氧烃代谢中可能发挥了重要作用,在实际应用上具有很大潜力。

关键词：海洋生物学厌氧烃降解微生物多样性反硝化泰坦尼克盐单胞菌深海

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某低品位硫化铜矿混合菌浸出研究

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金属矿山 2011年第9期40卷 82-86页

作者：韩涛尹华群刘毅申丽梁伊丽刘学端中南大学资源加工与生物工程学院生物冶金教育部重点实验室

利用混合菌对低品位硫化铜矿进行槽浸研究,并通过实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术监测浸出过程中菌群的动态变化。研究结果表明,多种浸矿菌共同作用20 d,硫化铜矿中铜的生物浸出率达到85.66%,而酸浸仅为24.43%。在生物浸出的2～12 d,***是... 详细信息

利用混合菌对低品位硫化铜矿进行槽浸研究,并通过实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术监测浸出过程中菌群的动态变化。研究结果表明,多种浸矿菌共同作用20 d,硫化铜矿中铜的生物浸出率达到85.66%,而酸浸仅为24.43%。在生物浸出的2～12 d,***是主要的浸矿菌,浸出液中Fe2+浓度快速下降、Eh上升,促进硫化矿的快速分解,Cu的浸出率达到79.50%;12 d以后,混合菌中的优势种逐渐被***取代,浸出速度逐渐降低。此外,Mantel test结果表明,浸出液中Cu和Fe与微生物群落结构显著相关。

关键词：低品位硫化铜矿槽浸混合菌实时荧光定量 PCR

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神农架保护区典型植被的物种多样性和环境解释

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林业科学 2013年第5期49卷 30-35页

作者：丛静尹华群卢慧宿秀江杨敬元李迪强张于光中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态重点实验室北京100091 青海师范大学西宁810008 白云山国家级自然保护区管理局保靖416500 神农架国家级自然保护区管理局神农架442421

研究神农架保护区亚高山灌丛、亚高山暗针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林4种典型植被类型的物种多样性及其与环境的关系。结果表明:随海拔升高,植物群落的物种丰富度、区系分化度、Shannon-Wiener多样性指数和***均匀度指数均呈单峰分布... 详细信息

研究神农架保护区亚高山灌丛、亚高山暗针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林4种典型植被类型的物种多样性及其与环境的关系。结果表明:随海拔升高,植物群落的物种丰富度、区系分化度、Shannon-Wiener多样性指数和***均匀度指数均呈单峰分布格局;DCA二维排序图第1排序轴表达了植被以海拔梯度因子为主要影响因素的分布格局;CCA协变量矩阵偏典范对应分析表明,土壤因子和地形因子总体上可以对50.35%的植物多样性变异格局进行解释;CCA排序图表明第一轴与土壤温度显著正相关(相关水平为0.936),与土壤有机碳含量和土壤全氮含量显著负相关(相关水平分别-0.714和-0.752),而CCA第2排序轴与土壤pH值负相关(相关水平为-0.775),表明这些因子是影响植物多样性分布格局的主要因素。

关键词：物种多样性 DCA排序 CCA排序环境解释神农架自然保护区

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生物冶金过程中的关键微生物及其碳循环代谢途径研究

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微生物学报 2018年第4期58卷 672-683页

作者：谷亚冰刘征华孟德龙邹源尹华群中南大学资源加工与生物工程学湖南长沙410083 生物冶金教育部重点实验室湖南长沙410083 广西山区综合技术开发中心广西南宁530022

【目的】深入研究极端酸性环境中微生物的碳循环过程。【方法】应用16S r RNA高通量测序和功能基因芯片技术对德兴铜矿中浸矿堆(LH)和积液池(LS)两个子系统中的微生物群落结构组成和功能基因组成进行分析;并运用PICRUSt功能基因预测的... 详细信息

【目的】深入研究极端酸性环境中微生物的碳循环过程。【方法】应用16S r RNA高通量测序和功能基因芯片技术对德兴铜矿中浸矿堆(LH)和积液池(LS)两个子系统中的微生物群落结构组成和功能基因组成进行分析;并运用PICRUSt功能基因预测的方法对群落功能进行预测。【结果】功能基因芯片和功能预测分析都表明碳循环基因在子系统间存在显著差异(P<0.05),且碳固定相关的卡尔文循环、还原性三羧酸循环等基因以及碳降解相关的己聚糖和纤维素等基因在LS系统中都要明显高于LH系统。碳循环功能基因在子系统之间的差异与环境条件相关,其中TON、Ca、ES、Fe3+和P作用显著。【结论】在极端酸性环境中,环境条件的差异会对微生物群落碳循环功能基因产生筛选作用,参与碳循环的微生物的种类和相对丰度都发生变化,最终改变了群落碳循环模式。

关键词：生物冶金极端环境碳循环功能基因芯片功能基因预测

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