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有机肥施用对红壤原生生物与微生物互作的影响

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生态学报 2023年第7期43卷 2938-2948页

作者：曾昭阳栾璐薛敬荣孙波蒋瑀霁土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)... 详细信息

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)4个处理,利用高通量测序技术研究不同猪粪处理下红壤原生生物多样性、群落结构的变化,揭示原生生物与微生物互作对土壤微生物碳代谢活性和玉米产量的影响。结果表明:(1)长期施用猪粪处理下,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著提高;(2)与M0处理相比,施肥处理显著提高了原生生物生物量和多样性,并且显著改变了其群落结构,其中土壤TP、pH、AP、TN、SOM和AK是原生生物群落结构变化的重要驱动因子;(3)施肥处理显著提高了土壤细菌和真菌生物量,增加了微生物碳代谢活性(Average well color development,AWCD);(4)土壤pH和AP通过影响原生生物多样性和群落结构,间接提高了微生物碳代谢活性和玉米产量。本研究结果为提升旱地红壤的生物多样性,保障土壤健康和维持生态系统服务功能提供了科学依据。

关键词：原生生物多样性群落结构微生物碳代谢猪粪玉米产量

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土壤原生生物的类群及功能

土壤通报 2023年第1期54卷 232-244页

作者：雷丽王加龙张雪李香真姚敏杰福建农林大学资源与环境学院土壤修复福建省高校工程研究中心福建福州350002 中国科学院成都生物研究所环境与应用微生物重点实验室/环境微生物四川省重点实验室四川成都610041

土壤原生生物是生活在土表凋落物和土壤中最原始、最简单的真核生物。原生生物的演化进程快,种类多样,至今尚没有统一的系统发育分类体系。种类众多的土壤原生生物拥有多样的生态功能,在控制细菌的生长繁殖和群落组成、改变土壤营养物... 详细信息

土壤原生生物是生活在土表凋落物和土壤中最原始、最简单的真核生物。原生生物的演化进程快,种类多样,至今尚没有统一的系统发育分类体系。种类众多的土壤原生生物拥有多样的生态功能,在控制细菌的生长繁殖和群落组成、改变土壤营养物质的循环、调控植物生长发育及土壤污染物的净化等方面发挥着重要作用。本文从形态结构、进化过程及生态功能等几个方面,对土壤原生生物的系统分类及其功能、地理分布和研究方法,及其与土壤微生物、植物之间的生态关系,对土壤环境的潜在影响等领域的研究进展进行了总结,并对土壤原生生物研究中存在的问题进行了展望。旨在深入理解土壤原生生物类群和功能的多样性及其维持机制,为深化土壤原生生物与微生物、植物间的相互关系研究提供依据,为开发新的土壤和植物病害的生物防治技术提供参考。

关键词：原生生物系统分类生态功能微生物植物相互作用

基于宏基因组的西藏拉鲁湿地原生生物多样性研究

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水生态学杂志 2024年

作者：杨方典张鹏罗帅熊雄熊杰缪炜中国科学院水生生物研究所西藏大学理学院

拉鲁湿地在促进拉萨城市生态系统良性循环和城市环境质量改善中发挥着不可替代的重要作用。为揭示拉鲁湿地原生生物多样性及其群落结构，基于宏基因组技术，鉴定了拉鲁湿地原生生物的种类和群落结构，考察了影响拉鲁湿地原生生物多样性... 详细信息

拉鲁湿地在促进拉萨城市生态系统良性循环和城市环境质量改善中发挥着不可替代的重要作用。为揭示拉鲁湿地原生生物多样性及其群落结构，基于宏基因组技术，鉴定了拉鲁湿地原生生物的种类和群落结构，考察了影响拉鲁湿地原生生物多样性的环境因素。主要结果如下：（1）拉鲁湿地原生生物共鉴定421个OTUs，隶属于21门35纲84目105科140属，其中裸藻门、纤毛门和丝足虫门种类最多，丝足虫门、硅藻门和纤毛门丰度最高；（2）拉鲁湿地不同区域原生生物多样性存在显著差异。源头处生物多样性高，各类群分布较均匀；湿地内部生物多样性也处于较高水平，主要为丝足虫门和硅藻门；下游生物多样性较低，主要为丝足虫门和纤毛门；（3）拉鲁湿地原生生物多样性受到多种水环境因子的影响，水体富营养化程度高的区域原生生物多样性相对低。不同类群原生生物与环境因子呈以下相关性：裸藻门与总磷、总氮和浊度呈正相关，硅藻则与总磷和总氮呈负相关，纤毛门与总磷和酸碱度呈正相关，丝足虫门与水中溶氧和酸碱度呈明显负相关。研究结果为拉鲁湿地水生态环境健康评估和监测提供了重要基础数据。

关键词：原生生物生物多样性宏基因组测序拉鲁湿地

祁连山国家公园青海片区河流和湿地原生生物多样性研究

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祁连山国家公园青海片区河流和湿地原生生物多样性研究

作者：王浩骅大连海洋大学

学位级别：硕士

祁连山国家公园青海片区是中国西部地区重要的自然保护区,位于青藏高原东北部边缘,是黄河源地区重要的水源地之一。原生生物是水生态系统的重要生物组成部分,在维持水生态系统平衡中扮演重要角色。针对该区域原生生物多样性未知,以及原... 详细信息

祁连山国家公园青海片区是中国西部地区重要的自然保护区,位于青藏高原东北部边缘,是黄河源地区重要的水源地之一。原生生物是水生态系统的重要生物组成部分,在维持水生态系统平衡中扮演重要角色。针对该区域原生生物多样性未知,以及原生生物群落结构与环境因素之间的关系尚不清楚的问题,本研究于2020年7月至8月对祁连山国家公园青海片区开展水生生物多样性调查,调查范围包括12个河流样点和9个湿地样点,共21个样点。测定了相关理化因子,且采集了环境DNA(e DNA)样品,共获得了58份e DNA样品。进一步对e DNA样品进行宏基因组测序,抽提SSU序列,对SSU序列进行组装后注释,进而获得原生生物的种类和相对丰度信息;基于丰度信息表探究了原生生物多样性,阐明了原生生物在河流和湿地上的空间分布;利用相关性分析揭示了影响原生生物群落结构的关键环境因子;通过构建原生生物共现网络,揭示原生生物类群间的互作关系;最后基于原生生物多样性数据对各样点的水质进行了初步评价,结果如下:(1)祁连山国家公园青海片区共鉴定到386个原生生物OTUs(Operational Taxonomic Units),隶属于24个门、40个纲、95个目、126个科、162个属和237个种。其中种类最多的为裸藻门和纤毛门,丰度最高的为硅藻门和纤毛门。(2)祁连山国家公园青海片区河流和湿地的原生生物优势种分别有13个(相对丰度>0.02),其中Petalomonas、Ichthyobodo、Lembadion lucens、Acanthamoeba tubiashi、Lafontella mariadeanei、Rhynchobodo、Telaepolella sp.Tib190、Leptophryidae sp.BAra1、Notosolenus urceolatus、Neobodo designis、Rhynchobodo sp.Hamilton Lake、Platophryidae sp.Plsp1、Pseudoparamoeba pagei为两类水体共有的优势种。(3)通过比较祁连山国家公园青海片区河流和湿地中原生生物群落结构,发现原生生物群落结构在河流和湿地间存在显著差异,其中河流的原生生物多样性显著高于湿地。(4)祁连山国家公园青海片区的原生生物与环境因子的RDA分析显示原生生物群落受到多个环境因子的显著影响。其中,水体总磷、水温、水体酸碱度、总有机碳、溶解氧、盐度、总氮、硝酸态氮、氨氮和水流速度是关键环境因子,对原生生物群落结构组成有显著影响。(5)祁连山国家公园青海片区的原生生物物种相对丰度差异分析显示硅藻门在河流与湿地中存在显著差异,且湿地要显著高于河流;河流和湿地原生生物主要门类与环境因子相关性进行分析显示河流和湿地水体中硅藻门与高锰酸盐指数和总有机碳呈显著负相关,纤毛门与高锰酸盐指数和叶绿素a呈显著正相关。(6)祁连山国家公园青海片区的原生生物群落共现网络分析比较了两个生态系统的稳定性,结果显示湿地中的原生生物群落共现网络相对于河流更为复杂,表明湿地原生生物群落更稳定。(7)祁连山国家公园青海片区的水质生物学评价显示,河流和湿地水体中大部分样点均为清洁水体,且河流水体的水质状况要优于湿地的水质状况。本论文通过使用宏基因组测序方法,研究了祁连山国家公园青海片区的原生生物多样性,弥补了该片区调查数据的空白。该研究也为祁连山国家公园青海片区的水生态环境评估和监测提供了基础数据,对于制定科学的管理策略和采取有效的措施保护水生生物多样性具有重要借鉴意义。

关键词：祁连山国家公园原生生物多样性宏基因组

黑龙江省典型城市湿地龙凤湿地和呼兰河口湿地的原生生物分子多样性

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基因组学与应用生物学 2022年第2期41卷 352-362页

作者：刘斌刘真诚罗帅陈凯熊杰姜传奇缪炜哈尔滨师范大学黑龙江省水生生物多样性研究重点实验室哈尔滨150025 中国科学院水生生物研究所水生生物多样性与保护重点实验室武汉430072 大连海洋大学水产与生命学院大连116023

城市湿地是城市生态环境的重要组成部分,具有多种生态及社会服务功能。单细胞真核的原生生物是湿地水生态系统物质和能量流动的关键环节,是湿地生态功能和生态健康状况的敏感指示者。本研究基于高通量测序技术,对黑龙江省两个典型城市... 详细信息

城市湿地是城市生态环境的重要组成部分,具有多种生态及社会服务功能。单细胞真核的原生生物是湿地水生态系统物质和能量流动的关键环节,是湿地生态功能和生态健康状况的敏感指示者。本研究基于高通量测序技术,对黑龙江省两个典型城市湿地即沼泽型的龙凤湿地和河川型的呼兰河口湿地的真核微生物18S rRNA基因V9区进行测序,共获得5713个操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)。通过两个湿地原生生物物种分类和相对丰度、α多样性、β多样性、主坐标分析(principal coordinate analysis,PCoA),并结合环境因子的冗余分析(redundancy analysis,RDA),探讨两个湿地原生生物的多样性、群落组成及其与环境因子的关系。主要结果如下:(1)两个湿地共鉴定到原生生物有24门74纲114目135科265属;(2)两个湿地原生生物群落的空间分布差异显著;(3)溶解氧、水温、盐度是影响两个湿地原生生物群落结构的关键环境因子。本研究利用高通量测序技术进行黑龙江典型城市湿地的原生生物调查,有助于全面系统地了解高寒、高纬度城市湿地的原生生物群落,为龙凤湿地和呼兰河口湿地的水环境监测和健康评估提供基础和参考。

关键词：城市湿地原生生物高通量测序群落结构物种多样性

青藏高原草地土壤原生生物和自养微生物群落特征及其驱动因素

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青藏高原草地土壤原生生物和自养微生物群落特征及其驱动因素

作者：赵锦内蒙古大学

学位级别：硕士

原生生物和自养微生物作为土壤微生物群落的重要组成部分,对于调控陆地生态系统养分循环和碳固定发挥着重要作用。青藏高原草地作为干旱区脆弱生态系统的典型代表,植物生长和多样性长期受到干旱、高寒等环境压力的多重限制,土壤微生物... 详细信息

原生生物和自养微生物作为土壤微生物群落的重要组成部分,对于调控陆地生态系统养分循环和碳固定发挥着重要作用。青藏高原草地作为干旱区脆弱生态系统的典型代表,植物生长和多样性长期受到干旱、高寒等环境压力的多重限制,土壤微生物群落对生态系统功能的影响更为显著。然而,目前关于原生生物和自养微生物在青藏高原草地土壤中的分布模式和驱动因素仍知之甚少,极大的限制了我们对土壤原生生物和自养微生物在青藏高原生态系统中的功能和应对气候变化响应方面的理解。基于此,本研究以横跨青藏高原1200公里的不同类型草地(高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原)土壤为研究对象,应用高通量测序技术深入探究了高寒草地土壤原生生物和自养微生物的群落特征和环境驱动机制及其对人类放牧活动的响应。本论文主要研究结果如下:(1)土壤原生生物群落的α多样性沿高寒草甸、草原和荒漠草原的降水梯度带而显著降低,且群落结构变化显著。结构方程(SEM)显示,降水通过影响植物和土壤因子间接地影响原生生物群落多样性,而放牧通过影响地上生物量间接降低原生生物多样性。方差分解显示,气候因子(5.1%)对原生生物群落结构的单独贡献率大于土壤(2.8%)和植物因子(0.8%)。随机森林则显示,降水是其群落结构的首要驱动因素。此外,土壤原生生物群落组成以丝足虫门、纤毛虫门、绿藻门和褐藻门为主。其中,纤毛虫门的相对丰度从高寒草甸(24.87%)向草原(28.41%)和荒漠草原(41.82%)的过渡而显著增加,而绿藻门的相对丰度,则由高寒草甸(28.88%)、草原(15.42%)至荒漠草原(7.99%)逐渐减少。(2)高寒草原土壤中的自养微生物群落α多样性显著高于高寒草甸和高寒荒漠草原土壤。SEM结果显示,降水是自养微生物丰富度和群落结构的最重要驱动因素,其次是植物丰富度和土壤pH值,而土壤养分(有机碳、铵态氮和溶解态氮)与自养微生物丰富度则无显著相关性。自养微生物群落主要以放线菌、变形菌为主,其中放线菌则占高寒草甸土壤相对丰度的31.83%,并向草原(52.00%)和荒漠草原(60.25%)的过渡而显著增加,而α变形菌的相对丰度则从高寒草甸(42.83%)、草原(23.33%)到荒漠草原(21.97%)逐渐减少。(3)放牧显著影响土壤原生生物群落的多样性、群落结构和组成。放牧显著降低了高寒草甸土壤中原生生物群落的α多样性,并改变了原生生物群落多样性与降水、地上植物生物量和土壤养分的相关性。放牧显著改变了高寒草甸和草原土壤中原生生物的群落结构,并显著降低了高寒草甸和高寒草原土壤中纤毛虫门的相对丰度,显著提高了高寒草原土壤中丝足虫门的相对丰度。此外,放牧对自养微生物群落的多样性、群落结构和组成均无显著性影响。研究结果表明,降水是影响青藏高原草地土壤原生生物和自养微生物多样性和群落结构的决定性因素;原生生物对放牧引起的环境变化比自养微生物更敏感,因此可作为良好的环境指示生物。本研究结果可为更好地理解土壤微生物与气候变化及人类活动之间的关系提供基础数据,并为高寒草地的保护和利用提供理论依据。

关键词：青藏高原草地原生生物自养微生物放牧降水

原生生物物种分歧时间和主要演化关系的定量计算

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河南师范大学学报(自然科学版) 2016年第3期44卷 115-124页

作者：李可群同济大学化学系

使用本文作者提出的分子绝对进化速率的计算公式和EF-1α,EF-2,NADH1和CytB等蛋白质分子,对原生生物的一些主要类群:藻类、真菌和原生动物的物种分歧时间和演化关系进行了定量计算.结果显示,原核生物沿着藻类→真菌→原生动物的方向演化... 详细信息

使用本文作者提出的分子绝对进化速率的计算公式和EF-1α,EF-2,NADH1和CytB等蛋白质分子,对原生生物的一些主要类群:藻类、真菌和原生动物的物种分歧时间和演化关系进行了定量计算.结果显示,原核生物沿着藻类→真菌→原生动物的方向演化.它们的演化关系为:(1)红藻自13.31亿年前分化出后,于11.74亿年前分化出绿藻,绿藻于4.527亿年前分化出藓类,4.37亿年前分化出蕨类;其他物种如石松类、肝苔类、团藻和小球藻分别于4.185亿年前、4.457亿年前、5.202亿年前和5.239亿年前分化出;(2)黏菌和卵菌均属于真菌进化分枝,分别于10.456亿年前和9.032亿年前分化出;(3)原生动物进化分枝中于10.45亿年前分化出孢子虫等,8.122亿年前领鞭毛虫与多细胞动物分化.这些结果均与基于化石记录的文献报道相符.

关键词：原生生物分歧时间演化关系藻类真菌定量计算

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原生生物基因重复研究进展

华南师范大学学报（自然科学版） 2013年第5期45卷 1-6页

作者：黄丽娟伊珍珍林晓凤华南师范大学生命科学学院广东省高等学校生态与环境科学重点实验室广东广州510631

详述了原生生物的大规模和小规模基因重复2种类型,以及重复基因新功能化、亚功能化和假基因化等3种分化途径的研究现状,简要介绍了重复基因保留偏好性和3种进化模型等方面的相关研究,揭示了基因重复对原生生物进化的重要意义.建议多开... 详细信息

详述了原生生物的大规模和小规模基因重复2种类型,以及重复基因新功能化、亚功能化和假基因化等3种分化途径的研究现状,简要介绍了重复基因保留偏好性和3种进化模型等方面的相关研究,揭示了基因重复对原生生物进化的重要意义.建议多开展原生生物非模式生物的研究工作.

关键词：基因重复原生生物基因保留进化模型

白龙珍珠湾人工鱼礁区原生生物和附着生物群落结构与功能研究

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白龙珍珠湾人工鱼礁区原生生物和附着生物群落结构与功能研究

作者：李若琳上海海洋大学

学位级别：硕士

海洋牧场是基于海洋生态学原理,运用现代海洋工程技术,在特定海域对渔业资源进行科学培育和管理而形成的人工渔场,是一种能够形成生态效益、经济效益及社会效益协调发展的海洋空间利用方式。人工鱼礁是海洋牧场建设的重要内容,已有大量... 详细信息

海洋牧场是基于海洋生态学原理,运用现代海洋工程技术,在特定海域对渔业资源进行科学培育和管理而形成的人工渔场,是一种能够形成生态效益、经济效益及社会效益协调发展的海洋空间利用方式。人工鱼礁是海洋牧场建设的重要内容,已有大量对于其投放海域内生物群落的调查和资源修复效果的评估方面的研究,但关注于微生物群落、物种功能特征、生境资源利用或种间关系等生态系统功能恢复效果方面的研究较少。本研究以广西壮族自治区防城港市白龙珍珠湾海域人工鱼礁区为例,分析了局部生境下和不同建礁时长下原生生物和附着生物的群落结构与功能,讨论了两种生物群落在动态演替时内部种间关系和对驱动因素响应程度的变化,以期为人工鱼礁生态系统的结构与功能研究积累科学资料和提供技术支持。主要研究结果如下:(1)白龙珍珠湾海域人工鱼礁礁体及邻近水体不同层间原生生物群落物种交互程度排序为:水体表底层>礁体与邻近水体>礁体不同层;礁体和邻近水体中原生生物α-多样性在垂直结构上随深度的增加而降低,鱼礁邻近水体原生生物多样性大于礁体表面;β-多样性分析显示邻近水体和礁体表面原生生物群落结构存在显著差异(P原生生物占比大于邻近水体。共生网络拓扑特征参数表明礁体表面原生生物群落物种间存在更多互利共生关系,生态位分化程度更高,具有更高的复杂性和稳定性;邻近水体中原生生物关键类群指示其群落功能更偏向海洋碳循环中的初步固定,礁体表面原生生物群落更偏向参与食物链中碳的传递、溶解有机质的分解与利用。礁体与邻近水体中关键类群的生态功能可能存在关联,邻近水体中原生生物群落为人工鱼礁表面的异养原生生物提供食物来源,人工鱼礁表面多种关键门类凭借其自身生态特性在生物碳泵中发挥着更为多重的生物效应。(2)2016年建设的人工鱼礁(O-ARs)上附着生物多样性各参数均大于2020年建设的人工鱼礁(N-ARs),两种建礁时长的礁体上部、中部和下部之间多样性指数均不存在显著差异(P>0.05);除功能冗余度指数之外,O-ARs附着生物群落功能多样性指数均大于N-ARs,O-ARs不同层间功能多样性指数不存在显著差异(P>0.05),而N-ARs的各部位间存在差异(P生物群落生态位重叠系数大于0.5的关系对个数占比(11.39%)大于N-ARs(11.05%),整体生态位宽度指数小于N-ARs;两种建礁时长的礁体附着生物受环境变量影响的门类不同,N-ARs与门类显著相关的环境变量多于O-ARs;LEf Se分析表明O-ARs上生物标记物少于N-ARs;N-ARs比O-ARs的优势种组成更为丰富,其中纹藤壶是各个采样位置上都存在的优势种。总体来看,随着建礁时长的增加,附着生物种类数增多的同时,表现出各自不同的功能特征,群落内有机体特征值的差异性增加,受环境因素影响的程度变小,对生态空间和有效资源的利用程度更高,有机体生态位互补程度更强,种间竞争更弱。各层间存在显著差异物种数的减少、显著差异物种属于同一科以及优势种更迭的相似性均表明在长期发育和群落演替过程中,人工鱼礁表面各部位间附着生物趋于统一。(3)无论差异源是建礁时长还是不同采样部位,原生生物α-多样性指数和群落结构均不存在显著性差异(P>0.05);Spearman相关系数表明N-ARs与原生生物门类显著相关的驱动因素多于O-ARs,原生生物与附着生物存在负相关关系;共生网络拓扑特性参数表明,O-ARs原生生物共现网络平均加权度、密度、聚类系数、模块系数和正相关比例均大于N-ARs,平均路径长度小于N-ARs。与附着生物相结合可知,在长期发育和群落演替过程中,栖息于人工鱼礁表面上部、中部和下部的原生生物和附着生物群落均趋于一致,但速度不一。原生生物和附着生物群落对驱动因素的响应趋势一致,均变得更加稳定,抵抗外界干扰并保持自身结构和功能不受影响的能力增强。两种生物群落内部在人工鱼礁发育后期均存在更为复杂、更为积极的种间相互作用或者更多的生态位重叠,人工鱼礁建设积极有效的生态作用逐渐显现。

关键词：人工鱼礁原生生物附着生物生态功能种间关系