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玉米种植改变了引黄灌区盐渍化土壤细菌多样性与功能

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漆酶诱导根际腐殖化减低玉米17β-雌二醇污染的作用机制

中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 986-996页

作者：李凤霞黄业芸王长军沈靖丽孙娇张永宏吴霞郭鑫年宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川 750002

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究.结果表明:玉米种植能够增... 详细信息

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究.结果表明:玉米种植能够增加盐渍化土壤细菌物种数(OTU,Operational Taxonomic Unit)和多样性,各土壤细菌总物种数和特有物种数(OTU)从高到低依次为:非根际土壤＞根际土壤＞荒地土壤;土壤细菌多样性(即ACE指数、Chao1指数、Simpson指数与Shannon指数)由大到小均依次为:根际土壤＞非根际土壤＞荒地土壤,3种土壤细菌多样性之间差异不显著.玉米种植改变了盐渍化土壤细菌群落结构和功能多样性,玉米种植显著提高了变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)两种优势菌门的相对丰度;丛毛单胞菌属(Comamonadaceae)、丝状菌属(Hyphomircobiales)和根瘤菌属(Rhizobiaceae)为3种土壤组间差异贡献最大的物种;玉米种植增加了盐渍化土壤中细菌参与新陈代谢功能与遗传信息处理功能物种的相对丰度,且有效磷、全磷、速效氮、全盐和pH是影响二级功能相对丰度的重要因子.玉米种植后其根际和非根际土壤细菌群落在生态位上与荒地之间存在明显分异.种植玉米修复盐渍化土壤能够改变土壤细菌群落结构、功能和多样性,对改善盐渍化土壤微环境,促进盐渍化土壤微生物功能发挥和盐渍化土壤种植结构优化具有重要意义.

关键词：盐渍化土壤细菌功能预测玉米根际引黄灌区

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漆酶诱导根际腐殖化减低玉米17β-雌二醇污染的作用机制

作者：陈美骅安徽农业大学

学位级别：硕士

环境雌激素是一类能扰乱生物体内分泌系统的化学物质,其暴露不仅对植物生长和代谢产生负面效应,也会增加人类膳食风险。漆酶作为一种绿色催化剂,能以分子氧作为唯一电子受体,诱导雌激素、酚类和氨基酸等多种底物的氧化聚合和腐殖化。该... 详细信息

环境雌激素是一类能扰乱生物体内分泌系统的化学物质,其暴露不仅对植物生长和代谢产生负面效应,也会增加人类膳食风险。漆酶作为一种绿色催化剂,能以分子氧作为唯一电子受体,诱导雌激素、酚类和氨基酸等多种底物的氧化聚合和腐殖化。该反应具有操作简单可控、催化效率高、生态环保等优点。然而,能否利用漆酶诱导根际腐殖化（L-DRH）减低植物雌激素污染风险?国际上仍鲜有报道。本论文分别选用17β-雌二醇（E2）、玉米作为代表性环境雌激素和供试植物,通过温室水培盆栽试验方法,研究了L-DRH对玉米根际E2衰减动力学的影响,揭示了L-DRH减低玉米E2污染的生理生化机制。主要研究结果如下:（1）L-DRH可有效地去除玉米根际水环境中E2,且E2衰减符合准一级动力学模型。与未添加漆酶处理组相比,10μM E2+玉米+漆酶处理组在培养12 h内,E2去除率从54.72%上升到97.48%,E2衰减动力学常数（k）由0.04 h增加至0.33 h;而50μM E2+玉米+漆酶处理组的E2去除率从40.10%上升到80.00%,k值由0.02 h增加至0.04 h。玉米根系分泌物中腐殖质前体（HPs,如总酚、总氨基酸和总糖）的含量随着培养时间的延长而增加,其中未添加漆酶处理组中HPs含量比添加漆酶处理组高。例如,在培育120 h后,10μM E2+玉米处理组的总酚、总氨基酸和总糖含量分别上升至214.00、14.34和276.26μg·m L,而10μM E2+玉米+漆酶处理组的总酚、总氨基酸和总糖含量则为205.11、13.16和223.22μg·m L。高分辨质谱鉴定结果表明,L-DRH不仅能将E2转化为雌酮（E1）和雌三醇（E3）等氧化产物,也可将其聚合为二聚体、三聚体、四聚体、低聚物和高聚物。E2氧化产物和自聚产物的含量在腐殖化反应前期逐渐增加,随后呈下降趋势,且E2+玉米+漆酶处理组中E2氧化产物和自聚产物含量显著地减少。因此,L-DRH能通过单电子氧化过程促进E2和HPs氧化聚合,从而有效地消减玉米根际E2污染。（2）L-DRH可促进玉米根际E2和HPs共聚合,产生大分子腐殖化沉淀产物。通过大批量试验方法,收集了L-DRH中产生的共聚合沉淀产物,并分析了其微观形貌、元素比例、官能团组成、化学结构和有机碳组分分布等特性。扫描电子显微镜结合能谱观察到沉淀产物表面较粗糙且呈现团聚现象,其中E2+玉米+漆酶处理组中沉淀产物的团聚作用更明显、C/N比值更高、亲水程度更强;傅里叶红外光谱和核磁共振谱图表明,该类沉淀产物存在芳香族C=C和共轭羰基C=O拉伸、C-O-C芳香醚键伸缩等特性,且具有芳香碳、酚羟基、羧基碳等官能团,表现出明显地芳香性和酸性;球差校正透射电子显微镜指出,与未添加漆酶处理组相比,E2+玉米+漆酶处理组中所形成腐殖化沉淀产物的芳香碳、酚碳、脂肪碳和羧基碳的碳信号更强烈。可见,L-DRH有助于根际E2和HPs共聚合,从而形成大分子C-C、C-O-C或C-N-C共价的腐殖化沉淀产物。（3）L-DRH有效地减轻了高浓度E2对玉米幼苗的生物毒性,并减低了玉米幼苗E2污染风险。与50μM E2+玉米处理组相比,50μM E2+玉米+漆酶处理组中玉米幼苗的株高、根长、鲜重、光合色素含量均显著增加（p玉米幼苗对E2的吸收和积累作用。例如,10μM E2+玉米和10μM E2+玉米+漆酶处理组在培养0-120内,玉米根中E2浓度分别在12和8 h达到最大值17.53、10.84μmol·kg（FW）,茎叶中E2浓度分别在24和12 h达到最大值3.11、2.89μmol·kg（FW）。同时,玉米不同部位对E2吸收和积累表现为根系大于茎叶。例如,10μM E2+玉米处理组的根、茎叶中E2积累量分别在12和24 h达到最大值2.19和0.76 nmol·株,而10μM E2+玉米+漆酶处理组的玉米根、茎叶中E2积累量分别在8和12 h达到最大值1.27和0.59 nmol·株。玉米根中E2产物鉴定结果表明,E2氧化产物（E1和E3）和聚合产物的含量在培养前期逐渐增加,随后呈下降趋势。与E2+玉米处理组相比,E2+玉米+漆酶处理组玉米根中E2氧化产物和自聚产物的含量下降更明显。因此,L-DRH具有解除E2植物毒性并减轻植物E2污染风险的双功能。综上所述,L-DRH可有效地减低玉米根际和幼苗体内E2污染。研究结果为利用酶促腐殖化规避作物雌激素污染风险、增加环境有机碳含量和促进农业增产增收等提供了理论见解和科学指导。

关键词：玉米根际雌激素污染真菌漆酶腐殖质前体共聚合腐殖化

玉米根际高效固氮菌Sphingomonas sp. GD542的分离鉴定及接种效果初步研究

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中国生态农业学报 2010年第1期18卷 89-93页

作者：孙建光张燕春徐晶胡海燕农业部作物营养与施肥重点实验室中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

固氮微生物菌种选育是固氮微生物肥料生产应用的基础。本研究从玉米根际土壤分离到1株高效固氮菌株GD542,菌体短杆状,0.4μm×1.0～1.5μm,革兰氏阴性;固氮酶活性为5.046nmol(C2H4)·h-1·mg-1(蛋白);利用碳源较广泛,抗逆性较强,既可在... 详细信息

固氮微生物菌种选育是固氮微生物肥料生产应用的基础。本研究从玉米根际土壤分离到1株高效固氮菌株GD542,菌体短杆状,0.4μm×1.0～1.5μm,革兰氏阴性;固氮酶活性为5.046nmol(C2H4)·h-1·mg-1(蛋白);利用碳源较广泛,抗逆性较强,既可在4℃低温生长,也可以在37℃下生长,耐盐性高达10%。16SrDNA序列分析结果表明,该菌株与鞘氨醇单孢菌Sphingomonas azotifigens的16SrDNA序列有高达96%的同源性,结合形态特征和生理生化特征等,将其初步鉴定为鞘氨醇单孢菌Sphingomonas sp.。接种小白菜的温室盆栽试验表明,菌株GD542具有很好的固氮效能,与无氮对照相比,接种GD542处理植株干重增加206%,含氮量增加230%,达到统计学显著差异水平,开发应用前景较好。

关键词：玉米根际固氮菌分离鉴定鞘氨醇单孢菌GD542

玉米根际高效溶磷菌株的分离鉴定、室内溶磷条件和溶磷效果研究

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玉米根际高效溶磷菌株的分离鉴定、室内溶磷条件和溶磷效果研究

作者：朱斌西南大学

学位级别：硕士

溶磷微生物是土壤中一类参与磷循环的重要微生物,它们能够将土壤中难溶性的磷转化为有效态磷。本文从重庆不同农耕地区的玉米根际土壤中初步筛选出高效的溶磷菌株10株,并进行多种难溶磷源的再次筛选,得到4株兼溶多种难溶磷源的菌株,随... 详细信息

溶磷微生物是土壤中一类参与磷循环的重要微生物,它们能够将土壤中难溶性的磷转化为有效态磷。本文从重庆不同农耕地区的玉米根际土壤中初步筛选出高效的溶磷菌株10株,并进行多种难溶磷源的再次筛选,得到4株兼溶多种难溶磷源的菌株,随后对它们进行了初步菌种鉴定、室内培养条件、溶磷能力、溶磷特性研究,以及通过盆钵实验确定它们对玉米的生长影响,得出如下结论： 1.对重庆北碚、涪陵、云阳地区的玉米根际土壤采用改良pvk法和溶磷圈法筛选出相对高效的溶磷菌株（D/d≥1.5）56株,其高效溶磷菌株数目,北碚＞云阳＞涪陵,近根区约等于远根区。并对其中的28株（D/d≥2.0）通过摇瓶培养,利用钼锑抗比色法确定溶磷量（有效磷和全磷）,筛选出了10株高效的溶磷菌株。 2.分析平板筛选（D/d）和摇瓶筛选（有效磷和全磷）,它们之间存在显著相关（r=0.402和0.531,p＜0.05）,两种筛选结果基本保持一致。平板筛选中的溶磷圈大小（D）更多的反应溶磷菌株泌酸的能力;还发现在大规模筛选菌株时不仅以平板筛选（D/d）作指标同时还将菌落（d）也作为筛选指标,可以加快得到潜在的高效溶磷菌株。摇瓶筛选中各菌株溶磷量差异较大,其中有效磷量与全磷量之间的差异,主要体现在各菌株对磷素的吸收量。 3.对10株菌兼容多种难溶磷源的再次筛选表明,各菌株对不同难溶磷源的溶解差异较大,表现出Ca3（PO4）2＞混合难溶磷源＞AlO4、FePO4＞卵磷脂,其中各菌株之间对FePO4的差异较其余磷源小,对混合磷源的溶解主要体现在菌株对Ca3（PO4）2的溶解。 4.综合兼容多种难溶磷源筛选分析得出,菌株P1、P17、P35、P21对Ca3（PO4）2的溶解能力相对较强,菌株P21、P17、P1和P35对AlPO4的溶解能力相对较强;P21、P17、P35、P22和P1对FePO4的溶解能力相对较强,P21、P1、P35、P17对卵磷脂的溶解能力相对较强,P21、P35、P17和P1对于混合磷源的溶解能力相对较强;菌株P1、P17、P21、P35共同作为摇瓶筛选所得的兼容多种难溶磷源的高效溶磷菌株,其中P21号菌株在各种难溶磷源筛选中均有较好的溶磷表现。 5.对溶磷菌株P1、P17、P21、P35作22种生理生化方面的鉴定显示,P1为蟑螂埃希氏菌（Escherichia.blattae）、P17为产酸克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca）、P21为无花果沙雷氏菌（Serratia ficaria.plymuthica）、P35为蟑螂埃希氏菌（E.blattae）。 6.溶磷菌室内溶磷条件的研究表明：葡萄糖是最好的碳源,硫酸铵是相对较好的氮源,其中P1、P21较适合碳源为16g·L-1,P35为12g·-1,P17为8g·L-1;P1较适合氮源为0.4 g·L-1,P35、P21为0.2 g·L-1,P17为0.6g·L- 7.4株实验菌株对NaCl浓度比较敏感,在NaCl浓度为0.1 g·L-1时,各菌株溶磷量相对较小,为其余各浓度下的2/3左右,较低NaCl浓度抑制菌株溶磷。4菌株均具有耐盐性,相对较高的NaCl浓度菌株溶磷量依然较高,其中P17号菌株尤为突出,高于50ug·ml-1。各菌株选择较适合NaCl浓度为0.5 g·L-1。 8.较高的供氧量是供试4菌株充分发挥溶磷能力的必要条件,其中P1号菌株为兼性好氧型细菌,在较高或者较低的供氧水平下都具有较好了溶磷量,P17对氧的需求相对较小,在一定范围内的供氧水平下,具有较高的溶磷能力。各菌株共同选择较适合装液量为20ml。 9.4株溶磷菌剂接种于实验土壤中均能正常生长,随着时间的增长,各菌剂在第21天左右时达到土壤的最大容菌量,随后大规模死亡而菌数保持相对较低的水平,在此过程中伴随着对磷素的活化作用。灭菌土壤中菌株生长相对较好,而未灭菌土壤对实验菌株选择较强,菌数目较小,两组实验土壤中菌株溶磷效果相似。 10.不加肥料,菌剂接种于带玉米苗的实验土壤中培养41天后,玉米苗生物量、可溶性蛋白、可溶性糖含量增大,其显著高于CK组;同时加强了根系活力;提高植物体内磷的利用率;4菌剂能够促进玉米苗生长和在一定程度下提高它的抗逆性。在灭菌土壤中玉米苗的生长积累较高,未灭菌土壤中菌剂对其的促进作用较强。

关键词：玉米根际溶磷菌筛选鉴定室内溶磷条件溶磷效果

玉米-大豆间作对玉米根际氨氧化微生物的影响

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江苏农业学报 2017年第6期33卷 1278-1287页

作者：刘丽杨静李成云云南生物资源保护与利用国家重点实验室云南昆明650201 西南林业大学生物多样性保护与利用学院云南省森林灾害预警与控制重点实验室云南昆明650224

以氨单加氧酶基因(amo A)为分子标记,采用real time PCR和克隆文库的方法,研究玉米-大豆间作对玉米根际氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的丰度、群落多样性及系统发育的影响。结果表明,间作玉米根际总细菌和AOA的数量均显著高于单作... 详细信息

以氨单加氧酶基因(amo A)为分子标记,采用real time PCR和克隆文库的方法,研究玉米-大豆间作对玉米根际氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的丰度、群落多样性及系统发育的影响。结果表明,间作玉米根际总细菌和AOA的数量均显著高于单作玉米根际。概念种或操作分类单元(OTUs)分析结果表明,间作玉米根际AOA和AOB的多样性均高于单作玉米根际。间作玉米根际AOA共获得23个OTU,AOB共获得16个OTU,单作玉米根际AOA和AOB分别获得13个OTU和20个OTU。系统发育分析结果表明,间作抑制了玉米根际AOB的Nitrosomonadaceae类群生长,促进了Nitrosospira cluster 3a类群和1个新类群的生长。AOA则在间作的玉米根际下分散到不同分支中,并在一定程度上促进了cluster water类群和cluster 1类群的生长,抑制了cluster 6类群的生长。

关键词：间作玉米根际氨氧化微生物丰度多样性

球孢白僵菌在玉米根际的定殖及对根际微生物的影响

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热带作物学报 2013年第5期34卷 962-966页

作者：齐永霞陈方新安徽农业大学植物保护学院安徽合肥230036

通过分生孢子诱变法获得了球孢白僵菌抗多菌灵突变株,测定球孢白僵菌不同抗性突变株对多菌灵的抗性水平及遗传稳定性。选择其中对多菌灵EC50为245.069 7,抗性水平指数达到229.29的抗性突变株BC-8菌株作为定殖菌株。采用盆栽接种试验和... 详细信息

通过分生孢子诱变法获得了球孢白僵菌抗多菌灵突变株,测定球孢白僵菌不同抗性突变株对多菌灵的抗性水平及遗传稳定性。选择其中对多菌灵EC50为245.069 7,抗性水平指数达到229.29的抗性突变株BC-8菌株作为定殖菌株。采用盆栽接种试验和涂抹平皿法测数等方法研究球孢白僵菌抗性突变株BC-8菌株在玉米根际的定殖能力及对根际微生物数量的影响。结果表明:BC-8菌株可以在玉米外根际和根表定殖,但未在根内分离到;玉米移栽后28 d,外根际、根表的分离数量达到最大值;用BC-8菌株分生孢子悬浮液处理玉米幼苗后,玉米根际细菌、真菌及放线菌的数量均比对照减少;玉米移栽后14 d,根际细菌、真菌、放线菌的数量与对照相比都有大幅度的减少;移栽后28 d,根际各种微生物的数量都有所增加,但与对照相比,仍呈减少趋势;移栽后42 d,根际微生物的数量趋于稳定。

关键词：球孢白僵菌玉米根际定殖能力

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不同水分条件对玉米根际微生物群落的影响

作物杂志 2017年第1期 127-134页

作者：冯帅刘小利吴小丽江世杰周正富张维陈明王劲柯秀彬西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621010 中国农业科学院生物技术研究所北京100081

通过玉米盆栽试验研究不同水分条件下(土壤孔隙含水量20%和80%)土壤微生物群落结构及种群数量的变化。采集玉米生长第60天时的根际土和表层土,通过Mi Seq Illumina高通量测序技术扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析群落多样性,同时通过绝... 详细信息

通过玉米盆栽试验研究不同水分条件下(土壤孔隙含水量20%和80%)土壤微生物群落结构及种群数量的变化。采集玉米生长第60天时的根际土和表层土,通过Mi Seq Illumina高通量测序技术扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析群落多样性,同时通过绝对定量PCR扩增细菌和古菌16S r RNA基因分析其种群数量。结果表明:高通量测序共得到41 546个细菌OTUs和6 921个古菌OTUs。土壤中细菌的多样性丰富,优势菌群为变形菌(Proteobacteria)和酸杆菌(Acidobacteria),而古菌的群落组成单一,优势菌群为奇古菌(Thaumarchaeota)。非度量多维尺度(NMDS)分析表明不同土壤区域中细菌群落结构具有明显差异,而古菌群落结构受水分和土壤区域的影响不明显。定量分析结果显示细菌和古菌数量受土壤区域和水分条件的影响显著。表层土中细菌和古菌数量均显著高于根际土。根际土中细菌和古菌数量在水分充足条件下均显著高于干旱条件,表层土中细菌和古菌数量也表现出相同趋势。本研究结果表明土壤不同区域(生态位)可能是影响土壤中微生物群落最重要的因素。

关键词：玉米根际微生物群落细菌古菌 16S rRNA多样性测序 qPCR

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黑土、黑钙土玉米苗期根际无机磷的形态变化

土壤学报 1999年第1期36卷 127-131页

作者：李志洪陈丹曹国军吉林农业大学

黑土、黑钙土玉米苗期根际无机磷的形态变化李志洪，陈丹，曹国军（吉林农业大学，长春１３０１１８）关键词黑土，黑钙土，玉米根际，无机磷形态中图分类号Ｓ１５３．６１现在对植物利用土壤磷的研究不仅限于传统的“有效磷，观点。根... 详细信息

黑土、黑钙土玉米苗期根际无机磷的形态变化李志洪，陈丹，曹国军（吉林农业大学，长春１３０１１８）关键词黑土，黑钙土，玉米根际，无机磷形态中图分类号Ｓ１５３．６１现在对植物利用土壤磷的研究不仅限于传统的“有效磷，观点。根际土壤磷被根系活化、耗竭的作用相当...

关键词：黑土黑钙土玉米根际无机磷形态

山西长治玉米根腐线虫病病原鉴定及致病性测定

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2022年第10期50卷 78-86页

作者：刘焱琨王硕徐菲菲夏艳辉王珂李洪连李宇河南农业大学植物保护学院小麦玉米作物学国家重点实验室河南郑州450002

【目的】明确从山西长治玉米根际分离到的一种根腐线虫病的病原种类及其对玉米的致病性,为玉米根腐线虫病害的识别和有效防治提供科学依据。【方法】采用贝曼漏斗法对采集的样品进行分离,采用形态学与分子生物学相结合的方法对分离的根... 详细信息

【目的】明确从山西长治玉米根际分离到的一种根腐线虫病的病原种类及其对玉米的致病性,为玉米根腐线虫病害的识别和有效防治提供科学依据。【方法】采用贝曼漏斗法对采集的样品进行分离,采用形态学与分子生物学相结合的方法对分离的根腐线虫进行种类鉴定,并采用室内盆栽接种的方法测定其对玉米的致病性。【结果】形态学分析发现,待鉴定的短体线虫与斯克里布纳短体线虫(Pratylenchus scribneri)的形态特征较为一致;rDNA-ITS、rDNA 28S D2~D3区和mtDNA-COI区序列分析发现,该短体线虫种群与NCBI数据库中斯克里布纳短体线虫的序列具有高度相似性;基于rDNA-ITS、rDNA 28S D2~D3区和mtDNA-COI序列构建的系统进化树显示,该短体线虫种群与其他斯克里布纳短体线虫种群位于同一高度支持的分支,据此将山西长治玉米根际分离到的短体线虫鉴定为斯克里布纳短体线虫。与对照组玉米植株相比,接种供试斯克里布纳短体线虫60 d后,玉米表现出植株矮小,生长缓慢,地上部鲜质量和根鲜质量显著减轻,根部出现明显的褐色病斑甚至坏死腐烂的发病症状,斯克里布纳短体线虫在玉米根际的繁殖系数(R_(f))达到19.44。【结论】山西长治玉米根腐线虫病的病原种类为斯克里布纳短体线虫,其对玉米具有较强的致病性。

关键词：玉米根际根腐线虫病病原鉴定线虫致病性山西长治