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根际溶铁细菌与AM真菌协同提高石灰性土壤铁有效性的机制研究

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土壤学报 2024年第4期61卷 1111-1122页

作者：彭海英邵雅东栗晗李培根丁百玲杨天杰徐阳春沈其荣董彩霞南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化研究重点实验室/江苏省有机固体废弃物协同创新中心/教育部资源节约型肥料工程技术研究中心南京210095

石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象,严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌(AMF)协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄(Lycopersicon esculentum)为... 详细信息

石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象,严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌(AMF)协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄(Lycopersicon esculentum)为试材进行盆栽试验,分别接种Advenella kashmirensis(B1)、Arthrobacter cupressi(B2)、Klebsiellavariicola(B3)、Variovorax guangxiensis(B4)和Enterobacter ludwigii(B5)5株细菌,以不接菌处理为对照(CK),筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子(Rhizoshagu irregularis,Ri)组合,设置单独接种AM真菌(Ri)、单菌与Ri(B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri)、菌群与Ri(B1+B2+B3+Ri)共接种处理,进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明:(1)与对照相比,接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长,根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍(B1)、4.11倍和2.03倍(B2)、4.37倍和2.25倍(B3);新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。(2)与单接AMF相比,不同共接种组合显著增加番茄生物量,各部位平均全铁积累量显著提高58.32%~119.43%,其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率,较单接AM真菌处理提高13.35%~30.99%;根系铁还原酶活性增加9.86%~22.07%,根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比,B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09,土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上,AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养,不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同,为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。

关键词： AM真菌溶铁细菌土壤有效铁土壤pH 活性铁铁营养

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香蕉枯萎病抑病菌群的构建及其生防效果研究

南京农业大学学报 2024年第5期47卷 898-906页

作者：张龄尹刘珊珊魏文哲徐谞操一凡刘红军沈宗专李荣沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095

[目的]为实现香蕉枯萎病的有效防控,本研究拟构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选对香蕉枯萎病菌(尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种)具有抑制作用的菌株,并通过16S r... 详细信息

[目的]为实现香蕉枯萎病的有效防控,本研究拟构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选对香蕉枯萎病菌(尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种)具有抑制作用的菌株,并通过16S rRNA测序技术对菌株进行鉴定,通过室内培养试验测定菌株产生长素和生物膜形成能力,结合室内共培养试验和盆栽试验探究构建的菌群对香蕉枯萎病的抑制作用。[结果]分离筛选到的4株拮抗菌均对香蕉枯萎病菌表现出较强的抑制作用,16S rRNA序列检测结果表明,其分别为芽胞杆菌(Bacillus sp.)、链霉菌(Streptomyces sp.)、芽胞杆菌(Bacillus sp.)、肠杆菌(Enterobacter sp.);室内培养试验发现,分离筛选的4株拮抗菌具有较强的产生长素和生物膜形成能力;体外共培养研究结果进一步发现,由4株菌组成的合成菌群表现出最强的抑制效果,相比于对照,抑菌率增加了93.6%;盆栽试验证实该合成菌群能有效在香蕉植株根际定殖,并显著降低病原菌数量,相比于对照,其病原菌数量降低了92.13%。[结论]成功分离筛选并构建了一个由4株细菌组成的抑病菌群,盆栽条件下其能明显抑制香蕉枯萎病病原菌的增殖,为利用有益微生物防控香蕉枯萎病提供了一定的技术支撑。

关键词：香蕉枯萎病尖孢镰刀菌功能细菌菌群构建

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植物矿质营养与病害研究进展及展望

植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1339-1353页

作者：王敏彭大榕曾吉兴王诗语朱林星郭世伟南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室江苏南京210095

矿质营养对植物生长发育具有重要作用。如何优化养分管理调控土壤生态功能及植物免疫反应,从而实现对植物病害有效防控,是当前研究的热点问题之一。本文综述了植物矿质营养元素与病害之间的相互关系,从物理抗性、生化抗性、分子抗性及... 详细信息

矿质营养对植物生长发育具有重要作用。如何优化养分管理调控土壤生态功能及植物免疫反应,从而实现对植物病害有效防控,是当前研究的热点问题之一。本文综述了植物矿质营养元素与病害之间的相互关系,从物理抗性、生化抗性、分子抗性及微生物调控等方面阐述了植物矿质元素对病害的调控机理。合理供应矿质养分不仅能调节植物的组织和结构特性建立抵御病原体入侵的物理屏障,通过影响植物抗菌代谢物合成、氨基酸代谢、植物防御相关酶活性等诱导植物生化抗性,还能从分子水平调控植物信号及激活植物免疫反应以诱导植物分子抗性。此外,矿质营养还可通过改变植物根系分泌物的组成,调控根际微生物结构,进而维持植物及土壤健康。因此,利用植物矿质营养协调植物-土壤-微生物相互作用提高植物抗性,可为植物病害的绿色防控提供新思路。未来可从多种矿质营养复合调控植物免疫机制,植物和微生物对矿质营养响应差异机理,以及发展精准施肥技术提高植物对病害的抗性等方面进行深入研究。

关键词：矿质营养植物病害植物健康土壤健康养分管理

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提高水稻耐盐能力的根际核心菌株筛选及应用

土壤学报 2024年第5期61卷 1410-1420页

作者：马爱媛任轶汪姣严河石晨雨沈其荣张瑞福荀卫兵南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室南京210095

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标... 详细信息

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标,然后基于16S rRNA基因扩增子测序,通过根系细菌群落差异分析和共现网络分析,鉴定了在耐盐水稻根际富集且与耐盐性相关的关键类群。随后,采用根际微生物宏培养方法从耐盐水稻根际筛选出关键细菌类群的可培养菌株。最后通过盆栽试验评估了菌株增强盐敏感水稻耐盐能力的作用效果。结果表明,自然盐土中耐盐水稻株高和根长均显著高于灭菌土壤中的植株,而脯氨酸含量则显著低于灭菌土壤中的植株,表明耐盐水稻品种根际的微生物群落在增强水稻耐盐能力中具有重要作用。扩增子测序分析发现耐盐水稻品种和盐敏感水稻品种根际微生物群落差异显著,差异分析明确黄杆菌科(Flavobacteriaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)为耐盐水稻根际富集的关键细菌类群。通过设置盐胁迫下盐敏感水稻发芽试验和苗期水培试验,筛选出普氏假单胞菌P34和大安金黄杆菌C18两株功能菌。最后通过盆栽试验证明C18和P34作为直接接种剂或种子包衣剂均能在盐胁迫下显著促进盐敏感水稻生长。综上,C18和P34具有良好的增强水稻耐盐能力的潜力,可作为开发盐碱地专用的种子包衣及微生物肥料的候选菌剂。

关键词：盐土水稻耐盐胁迫根际可培养菌株种子包衣

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基于Web of Science文献计量的畜禽粪便和碳中和研究态势分析

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江苏农业学报 2024年第4期40卷 652-660页

作者：侯红阳袁紫仪王琰吕娜娜操一凡沈宗专李荣江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室/作物免疫学重点实验室/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心/南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

为了解畜禽粪便和碳中和领域的最新热点和发展趋势,通过Web of Science核心合集数据库,以“畜禽粪便和碳中和”为主题进行高级检索,选取1994-2022年全球学者发表的1812篇英文文献,利用可视化分析软件VOSviewer、HistCite、CiteSpace等,... 详细信息

为了解畜禽粪便和碳中和领域的最新热点和发展趋势,通过Web of Science核心合集数据库,以“畜禽粪便和碳中和”为主题进行高级检索,选取1994-2022年全球学者发表的1812篇英文文献,利用可视化分析软件VOSviewer、HistCite、CiteSpace等,主要对年发文量、学科分布、期刊分布、研究国家、研究机构、研究作者、研究热点与发展趋势等指标进行计量分析。结果表明:1994-2022年,国际上畜禽粪便和碳中和领域文献量整体呈上升趋势,其中中国发文量最高且呈现较快发展状态,其次是美国,说明中美两国对该领域研究较为重视。环境学是所涉及的主要学科,占论文总数量的27.7%。发文量位列前三的学术期刊为Agriculture Ecosystems&Environment、Science of the Total Environment、Soil&Tillage Research。总联系强度参数位列前三的机构分别为来自中国的中国科学院、中国农业科学院和美国的科罗拉多州立大学。由关键词共线网络发现碳封存是出现次数最高的关键词,说明碳封存是该领域的研究热点。引文分析的关键词突发性检测发现放牧管理、有机碳封存、粪便管理为畜禽粪便和碳中和研究的未来趋势。综上所述,中美两国在畜禽粪便和碳中和领域研究方面位于世界前列,以有机碳封存为主的研究正成为目前主要研究热点。

关键词：畜禽粪便碳中和文献计量方法可视化分析

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基于优化施肥下养分投入与梨产量品质的整合分析及施肥建议

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南京农业大学学报 2024年第4期47卷 680-688页

作者：徐浩王朝阳徐阳春董彩霞南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室/江苏省有机固体废弃物协同创新中心/教育部资源节约型肥料工程技术研究中心江苏南京210095

[目的]本文旨在明确我国梨主产区农户常规养分投入和产量现状,研究不同氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)优化施肥措施对梨产量和品质的影响,为通过养分优化管理协同提高我国梨产量和品质提供科学依据。[方法]搜集了1992—2022年公开... 详细信息

[目的]本文旨在明确我国梨主产区农户常规养分投入和产量现状,研究不同氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)优化施肥措施对梨产量和品质的影响,为通过养分优化管理协同提高我国梨产量和品质提供科学依据。[方法]搜集了1992—2022年公开发表的关于优化施肥对梨产量及品质影响的期刊文献112篇。通过对提取的数据进行整合分析,研究常规施肥和优化施肥下梨产量及N、P_(2)O_(5)和K_(2)O施用量间的关系,并基于产量效应对我国各梨主产区提出针对性施肥建议。[结果]从全国范围看,我国梨平均产量为31 t·hm^(-2),N、P_(2)O_(5)和K_(2)O平均施用量分别为453、235和320 kg·hm^(-2),全国范围内普遍存在N、P_(2)O_(5)和K_(2)O肥养分投入量偏高及各主产区间差距大的现象。与常规施肥相比,优化N、P_(2)O_(5)和K_(2)O施肥分别提高果实可溶性糖含量5.5%~7.3%、果形指数1.5%~1.6%、维生素C含量3.0%~3.4%,降低总酸含量3.6%~7.3%和果皮硬度1.4%~2.2%。同时,一定程度上减施N、P_(2)O_(5)和K_(2)O有助于梨的增产提质,以此为依据可针对各主产区提出N、P_(2)O_(5)和K_(2)O适宜的施用区间:西部产区最佳投入量分别为292.9~390.5 kg·hm^(-2)、113.1~169.6 kg·hm^(-2)和71.0~106.4 kg·hm^(-2);长江流域产区最佳投入量分别为289.0~385.3 kg·hm^(-2)、221.7~277.1 kg·hm^(-2)和158.7~238.0 kg·hm^(-2);环渤海产区最佳投入量分别为228.1~342.2 kg·hm^(-2)、113.9~170.8 kg·hm^(-2)和261.6~348.8 kg·hm^(-2);黄河故道产区最佳投入量分别为258.7~388.1 kg·hm^(-2)、164.1~218.8 kg·hm^(-2)和330.1~440.1 kg·hm^(-2)。[结论]优化施肥能够协同提高我国梨树产量和果实品质,以此为基础提出的针对性施肥建议有助于实现我国梨主产区的高效绿色可持续发展。

关键词：梨优化施肥产量品质整合分析

菌渣有机肥对番茄生长及土壤抗生素抗性基因累积的影响

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土壤学报 2024年

作者：崔格格张耀中杨天杰王世梅黄艺烁高阳韦中徐阳春沈其荣江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室国家有机类肥料工程技术研究中心江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京农业大学资源与环境科学学院

菌渣是抗生素合成中间体（6-氨基青霉烷酸）发酵过程中产生的固体废弃物，可能具有增加抗生素抗性基因（ARGs）传播的风险。目前，堆肥化处理方法具有无害化和资源化等特点，已成为菌渣处理的主要手段。本研究旨在探究菌渣有机肥对番茄... 详细信息

菌渣是抗生素合成中间体（6-氨基青霉烷酸）发酵过程中产生的固体废弃物，可能具有增加抗生素抗性基因（ARGs）传播的风险。目前，堆肥化处理方法具有无害化和资源化等特点，已成为菌渣处理的主要手段。本研究旨在探究菌渣有机肥对番茄生长及土壤ARGs累积的影响，以评估菌渣有机肥的生态风险。以经济作物番茄为研究对象，通过田间试验，分析以菌渣为原料制备的有机肥施入土壤后，对番茄生理指标、土壤理化性质、细菌群落结构及ARGs的多样性和丰度变化的影响。结果表明，施用菌渣有机肥可提升田间番茄地上部干物质量，连续两季施用可增加番茄维生素C含量，增加土壤硝态氮含量。菌渣有机肥处理后根际土壤细菌群落多样性无显著变化，但与常规施肥相比，变形菌门丰度显著升高，绿湾菌门丰度显著降低。施用菌渣有机肥后番茄土壤中ARGs种类多样性无显著变化，但氨基糖苷类抗性基因aada1、磺胺类抗性基因sul(II)显著高于常规复合肥处理。藤黄单胞菌（Luteimonas）丰度与四环素类、氨基糖苷类和磺胺类抗性基因丰度均具有显著正相关性。施用菌渣有机肥番茄根际土壤中未富集β-内酰胺类ARGs，四环素类、氨基糖苷类和磺胺类等ARGs在根际微生物中积累的风险有待进一步评估。

关键词：菌渣有机肥番茄抗生素抗性基因(ARGs) 微生物群落

根际微生物组功能补偿装配的概念、内涵和展望

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土壤学报 2024年

作者：荀卫兵张瑞福沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室

根际微生物组能通过活化根区养分、增强植物耐逆和抗病能力等功能促进植物生长和健康，充分挖掘根际微生物组的功能，是支撑农业绿色发展的重要途径。系统解析作物根际微生物组的装配过程、作用机制和调控机理是增强农业生态系统服务功... 详细信息

根际微生物组能通过活化根区养分、增强植物耐逆和抗病能力等功能促进植物生长和健康，充分挖掘根际微生物组的功能，是支撑农业绿色发展的重要途径。系统解析作物根际微生物组的装配过程、作用机制和调控机理是增强农业生态系统服务功能和促进作物增产提质增效的重要前提。植物在不同环境中均能招募特定的对自身生长有利的功能微生物定殖，因此植物应对环境压力的功能需求与其根际微生物组的功能特征之间是内在关联的，本文将这种根际微生物组装配过程中通过其特定功能“补偿”作物应对环境压力所“需求”的功能，称为根际微生物组“功能补偿”装配。本文重点梳理根际微生物组功能补偿装配概念形成的4个阶段：（1）根际微生物组装配理论的发展与现状；（2）根际微生物组的结构特征和影响因素；（3）根际微生物组的功能特征与作用机制；（4）根际微生物组功能补偿装配的概念与内涵。在此基础上，提出根际微生物组功能补偿促进作物健康高产和农业资源高效的研究方向，强调了未来需要系统揭示根际微生物组的功能补偿机制和调控途径，完善功能补偿装配理论体系，并将其纳入土壤质量评价和诊断体系中，为推动我国农业绿色转型提供新思路。

关键词：根际微生物组群落结构与功能装配理论功能补偿装配

单细胞分选与测序技术在环境微生物领域的应用及前景

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 415-423页

作者：郭晗玥王礼岳阮杨徐琪程凌宁沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高新技术研究重点实验室江苏南京210095

随着对环境微生物生态系统认知的深化,对其深入研究的需求持续增加,传统的培养组学和环境DNA测序等研究手段已经难以满足对微生物物种和功能多样性的全面了解。单细胞分选与测序技术为环境微生物研究开创了全新的视角,成为该领域的热点... 详细信息

随着对环境微生物生态系统认知的深化,对其深入研究的需求持续增加,传统的培养组学和环境DNA测序等研究手段已经难以满足对微生物物种和功能多样性的全面了解。单细胞分选与测序技术为环境微生物研究开创了全新的视角,成为该领域的热点与前沿。单细胞技术将微生物研究的焦点从群落水平深入到个体细胞层面,通过精准分选并测序单个微生物细胞,深入挖掘微生物的种间和种内多样性以及功能特性。本综述介绍单细胞技术在环境微生物研究中的应用,详细论述单细胞分选和基因组扩增的关键过程,并探讨单细胞测序数据解析过程中的生物信息学基本流程,为单细胞分选与测序技术在环境微生物研究中的发展提供借鉴和启示。

关键词：单细胞分选单细胞测序单细胞基因组环境微生物