2017-11-17
近期，派(pai)森諾生(sheng)物分別與南京農業大學、石河子(zi)大學、中(zhong)國科(ke)學院合作(zuo)(zuo)，在土(tu)壤學領域老牌期刊《Soil Biology & Biochemistry》（最新影響(xiang)因子(zi)4.857）發表四篇論文，揭示了(le)不同類型、不同處(chu)理(li)下的土(tu)壤中(zhong)微生(sheng)物群落的組成變化(hua)和功(gong)能差異，以及(ji)這些變化(hua)或者差異與土(tu)壤性質、土(tu)壤硝(xiao)化(hua)作(zuo)(zuo)用、農作(zuo)(zuo)物病害發生(sheng)之間的聯系。
論文一
研究背景
酸(suan)性(xing)硫(liu)酸(suan)鹽土(tu)(tu)（簡稱ASS），是(shi)一種含(han)有金屬硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的土(tu)(tu)壤(rang)，其母(mu)質是(shi)以(yi)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)為主要(yao)(yao)組成成分(fen)的還原性(xing)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)，多分(fen)布于熱(re)帶、亞熱(re)帶沿海三角洲平原及(ji)低(di)緯(wei)度(du)海岸帶。隨著(zhu)人類生產(chan)活動愈(yu)加頻繁、全球氣(qi)候(hou)變暖，ASS越來越多地被(bei)暴露于空(kong)氣(qi)之(zhi)中，致(zhi)使土(tu)(tu)壤(rang)中的硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)與大(da)氣(qi)、水接觸(chu)發生氧化(hua)(hua)反應而生成硫(liu)酸(suan)，從而導(dao)致(zhi)土(tu)(tu)壤(rang)PH降低(di)，對農業(ye)生產(chan)造(zao)成嚴(yan)重影響。因(yin)此(ci)，研究ASS在與空(kong)氣(qi)接觸(chu)后土(tu)(tu)壤(rang)中的微生物(wu)(wu)組成及(ji)土(tu)(tu)壤(rang)功能基因(yin)變化(hua)(hua)對改(gai)善(shan)土(tu)(tu)壤(rang)土(tu)(tu)質具有重要(yao)(yao)意義。
研究目的
本文主(zhu)要為了(le)研(yan)究(jiu)在有氧環境(jing)下，酸性(xing)硫(liu)酸鹽土壤中的金屬硫(liu)化(hua)物被氧化(hua)對(dui)土壤性(xing)質、土壤微生物群落(luo)組成及功能基因的影響。
研究方法
測序技術：Illumina HiSeq2000高通量測序平臺
測(ce)序(xu)模(mo)式：宏基因(yin)組(zu)De novo測(ce)序(xu)
實驗對象：中國廣(guang)東省臺山市水稻種植(zhi)區的酸性硫酸鹽(yan)土
實驗設計：分別取水稻種植區(qu)0-15㎝處的表層土壤(rang)（TB）和80-100㎝處的母質層土壤(rang)（SB），以及相鄰廢(fei)棄(qi)農田(tian)的表層土壤(rang)（TN）；對TB和SB分別進(jin)行供氣培養，分別命(ming)名(ming)為TA和SA。
研究結果
土壤理化性(xing)(xing)質(zhi)測定結果表(biao)明，無(wu)論是表(biao)層土還是母質(zhi)土，經過(guo)供氣培養(yang)后的土壤PH值顯(xian)(xian)著(zhu)降低，而(er)可溶性(xing)(xing)硫酸(suan)鹽顯(xian)(xian)著(zhu)增加。
高通量(liang)測序(xu)結果表明，在土壤菌群組(zu)成上，供氣培養(yang)(yang)前(qian)(qian)后Euryarchaeota、Firmicutes、Actinobacteria、Archaea和Proteobacteria發生了顯著變化。供氣培養(yang)(yang)后，Actinobacteria在所有(you)樣品(pin)中的豐(feng)度值顯著增加，Archaea在母質(zhi)層(ceng)土壤中的豐(feng)度值顯著降低(di)。在功能基(ji)(ji)因組(zu)組(zu)成上，表層(ceng)土壤中硫循(xun)環相關基(ji)(ji)因含(han)量(liang)顯著低(di)于母質(zhi)層(ceng)土壤；供氣培養(yang)(yang)后，dsrC、dsrE、soxX和soxB1的基(ji)(ji)因含(han)量(liang)顯著高于培養(yang)(yang)前(qian)(qian)，cysU、cysP等(deng)還原相關基(ji)(ji)因在母質(zhi)層(ceng)土壤中的含(han)量(liang)顯著低(di)于培養(yang)(yang)前(qian)(qian)。
對(dui)高通(tong)量測序(xu)數據進(jin)行組裝(zhuang)拼接，并(bing)對(dui)拼接好的基因組序(xu)列進(jin)行物種(zhong)和功能基因注釋，結果(guo)發現，注釋得到(dao)的菌(jun)群（主要有8種(zhong)）參(can)與(yu)了硫循(xun)環、碳(tan)循(xun)環、PH值降低操控(kong)、碳(tan)固定等代謝通(tong)路的調(diao)控(kong)，且(qie)隨(sui)著(zhu)外(wai)界環境的變化可(ke)做(zuo)出適(shi)應(ying)性的改變。
總結
本文以供氣(qi)培養前后的酸(suan)性(xing)硫酸(suan)鹽土為(wei)研究對(dui)象，結果發現(xian)，由(you)硫化物氧化引起(qi)的酸(suan)性(xing)硫酸(suan)鹽土的土壤性(xing)質變(bian)化對(dui)微生物菌(jun)群(qun)及(ji)功能(neng)基因組成產(chan)生了重大影響，同(tong)時菌(jun)群(qun)又可通過(guo)調(diao)節(jie)自(zi)身(shen)代謝通路對(dui)環境做出適應性(xing)的變(bian)化。
文章索引：
Su, Jian-Qiang, et al. "Metagenomic assembly unravel microbial response to redox fluctuation in acid sulfate soil." Soil Biology and Biochemistry 105 (2017): 244-252.
原文鏈接：
論文二
研究背景
香(xiang)蕉枯萎(wei)病又稱巴拿馬(ma)病，是由(you)尖孢鐮刀菌古巴專化型Fusarium oxysporum f. sp. Cubense侵染引起的(de)(de)一種(zhong)土(tu)傳維(wei)管束病害，發病率一般(ban)為10%-40%，嚴重時超過90%。目前香(xiang)蕉枯萎(wei)病防(fang)治方法包括選(xuan)育(yu)抗病品種(zhong)、化學防(fang)治、生(sheng)物(wu)防(fang)治以(yi)及采取適當農業(ye)措(cuo)施(shi)等。其(qi)中，生(sheng)物(wu)防(fang)治是目前公認(ren)比較(jiao)安全和有(you)效的(de)(de)防(fang)治措(cuo)施(shi)，并且符合環境(jing)保護和有(you)機食品要求。但是，由(you)于土(tu)壤環境(jing)較(jiao)為復雜，在不添加(jia)有(you)機物(wu)料(liao)的(de)(de)條件下，直接施(shi)用(yong)(yong)生(sheng)防(fang)菌劑，會使其(qi)防(fang)治效果大(da)打折扣。許(xu)多研究已報(bao)道(dao)，由(you)生(sheng)防(fang)菌劑結合有(you)機物(wu)料(liao)發酵而制(zhi)成的(de)(de)生(sheng)物(wu)有(you)機肥(fei)能夠增加(jia)功能微生(sheng)物(wu)的(de)(de)活力，施(shi)用(yong)(yong)該(gai)類功能型肥(fei)料(liao)不僅能有(you)效抑制(zhi)土(tu)壤病原菌，還(huan)能促進植物(wu)生(sheng)長。
研究目的
本文(wen)通過對生(sheng)物有機肥處理下的(de)土壤中的(de)細菌(jun)和真菌(jun)的(de)菌(jun)群結構分別進行研(yan)究(jiu)，探(tan)究(jiu)生(sheng)物有機肥對香蕉枯萎病的(de)抑制(zhi)作用與土壤中菌(jun)群組成之間(jian)的(de)相(xiang)互聯系(xi)。
研究方法
測序技術：454 GS-FLX高通量(liang)測序平臺
測序模式：細菌16S rRNA基因V4V5區和真菌ITS全長測序
實驗(yan)對象：海南(nan)臨高患(huan)有香蕉枯萎病的香蕉樹(shu)
實驗設計：分別對患有香蕉枯萎病的香蕉樹施用生物肥和有機肥1年、2年、3年，其中，有機肥為豬糞堆肥，生物有機肥為加了
論文三
研究目的
本(ben)文通過研究(jiu)不同施(shi)肥(fei)處理(li)下土(tu)壤中的(de)細菌和真菌的(de)菌群(qun)豐度(du)及群(qun)落結構變化，探究(jiu)生物有(you)機肥(fei)對枯萎(wei)病的(de)抗病機制。
研究方法
測(ce)序(xu)技術：Illumina MiSeq高通量測(ce)序(xu)平臺
測(ce)序模式(shi)：細菌16S rRNA基因V4區和(he)真菌ITS1測(ce)序
實驗(yan)對(dui)象：之前(qian)連續(xu)20年種植香子蘭(lan)、現因感染嚴重的枯萎病(bing)而被荒廢的農田(tian)土壤(rang)
實驗(yan)設計：種植(zhi)香子蘭盆栽過程中(zhong)，按(an)照下表所示施肥方式進行施肥處理。待(dai)香子蘭成熟后，移除植(zhi)物，取(qu)土壤樣(yang)本，每(mei)組樣(yang)本四(si)個(ge)生物學重復。
研究結果
結果表(biao)明，接種了生(sheng)防菌的(de)生(sheng)物有機肥(fei)組(zu)（B_BIO和F_BIO）的(de)累計發(fa)病率顯著(zhu)低于OF和CF組(zu)；OF和CF間無(wu)顯著(zhu)差異。
高(gao)通(tong)量測序結果顯(xian)示(shi)，在(zai)(zai)(zai)細菌(jun)菌(jun)群組(zu)成上(shang)(shang)，BIO與OF和CF組(zu)的(de)(de)菌(jun)群結構具有顯(xian)著(zhu)(zhu)差異(yi)；在(zai)(zai)(zai)真菌(jun)菌(jun)群組(zu)成上(shang)(shang)，OF和BIO組(zu)具有相(xiang)似的(de)(de)菌(jun)群結構。在(zai)(zai)(zai)物種豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)上(shang)(shang)，屬于酸桿菌(jun)門的(de)(de)Gp6、Gp3、Gp4、Gp17和Gp1的(de)(de)相(xiang)對(dui)豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)在(zai)(zai)(zai)OF和BIO中(zhong)顯(xian)著(zhu)(zhu)大于CF組(zu)；OF和BIO中(zhong)Lysobacter的(de)(de)相(xiang)對(dui)豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)是CF的(de)(de)2.7-6.0倍；Chaetomium在(zai)(zai)(zai)OF中(zhong)的(de)(de)相(xiang)對(dui)豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)最(zui)高(gao)，而(er)Fusarium在(zai)(zai)(zai)BIO中(zhong)的(de)(de)豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)最(zui)低。ANOVA分析結果顯(xian)示(shi)，Bacillus在(zai)(zai)(zai)B_BIO中(zhong)的(de)(de)豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)顯(xian)著(zhu)(zhu)高(gao)于F_BIO和OF，卻與CF相(xiang)當；Trichoderma在(zai)(zai)(zai)四(si)組(zu)樣(yang)品中(zhong)未表現出顯(xian)著(zhu)(zhu)差異(yi)。
論文四
研究背景
土壤硝化(hua)作用是(shi)銨態氮(dan)通過(guo)(guo)生(sheng)物氧(yang)化(hua)過(guo)(guo)程轉化(hua)為硝態氮(dan)和亞(ya)硝態氮(dan)的(de)(de)過(guo)(guo)程，是(shi)氮(dan)素循(xun)環的(de)(de)重要(yao)環節，也是(shi)生(sheng)態系統中氮(dan)素損(sun)失的(de)(de)潛在途徑之一(yi)。因此，研究不(bu)同(tong)施(shi)肥(fei)處(chu)理(li)下土壤硝化(hua)特性及其中的(de)(de)氨氧(yang)化(hua)菌的(de)(de)群落(luo)結(jie)構，對(dui)采取(qu)針對(dui)性的(de)(de)措施(shi)提高氮(dan)肥(fei)利用率和減少(shao)環境污(wu)染具有重要(yao)的(de)(de)意義。
研究目的
本文(wen)主要為了探究連續四年施用無(wu)機(ji)肥(fei)和(he)有機(ji)肥(fei)對石灰質土壤中氨氧化細菌(jun)（AOB）和(he)氨氧化古菌(jun)（AOA）菌(jun)群結構的影(ying)響及其與土壤硝(xiao)化作(zuo)用的聯系。
研究方法
測(ce)序技(ji)術(shu)：454 GS-FLX高通量測(ce)序平臺
測序(xu)模式：氨氧化細菌(jun)AOB和氨氧化古菌(jun)AOA
實驗對(dui)象：經過四(si)年(nian)不同施肥處理(li)的石灰質土壤(rang)
實驗設(she)計：按下表所示方(fang)法對(dui)棉(mian)花種植地(di)進行連續四年施(shi)肥處(chu)理。
研究結果
土壤(rang)理化性質(zhi)測定(ding)結果表明，有(you)機肥(fei)的(de)(de)施(shi)用(yong)使(shi)土壤(rang)總(zong)N、總(zong)P、NO3-、NH4+、有(you)效(xiao)K的(de)(de)含量顯著(zhu)提高，尤其(qi)是(shi)生物肥(fei)的(de)(de)施(shi)用(yong)。熒光定(ding)量結果顯示，AOB的(de)(de)基因(yin)拷貝數在不同施(shi)肥(fei)處理下表現出顯著(zhu)差異，而AOA則無差異。有(you)機肥(fei)的(de)(de)施(shi)用(yong)使(shi)石(shi)灰質(zhi)土壤(rang)中的(de)(de)AOB基因(yin)拷貝數顯著(zhu)增(zeng)加。
稀疏(shu)曲(qu)線和PCA分析(xi)結果(guo)均可表明，AOA的(de)(de)(de)豐度及群落結構(gou)幾乎不(bu)受施(shi)肥(fei)處理的(de)(de)(de)影(ying)響，而不(bu)同施(shi)肥(fei)處理對AOB的(de)(de)(de)菌群結構(gou)具有(you)顯(xian)著(zhu)(zhu)影(ying)響。土壤(rang)(rang)硝(xiao)化(hua)(hua)速(su)率測定結果(guo)顯(xian)示，無機肥(fei)和有(you)機肥(fei)的(de)(de)(de)施(shi)用顯(xian)著(zhu)(zhu)提高了土壤(rang)(rang)硝(xiao)化(hua)(hua)速(su)率；AOB的(de)(de)(de)基因(yin)拷(kao)貝數與土壤(rang)(rang)硝(xiao)化(hua)(hua)速(su)率具有(you)顯(xian)著(zhu)(zhu)相關(guan)性(xing)，AOA則無顯(xian)著(zhu)(zhu)相關(guan)性(xing)。RDA分析(xi)結果(guo)進一步(bu)表明，AOB與土壤(rang)(rang)生理生化(hua)(hua)特(te)性(xing)（尤其是(shi)pH、NO3-、NH4+和SOC）聯系更為(wei)緊(jin)密。由此可見，AOB在石灰質土壤(rang)(rang)的(de)(de)(de)硝(xiao)化(hua)(hua)作用中占(zhan)據主(zhu)導地位。
總結
本文通(tong)過對(dui)不同施肥處理下的石灰(hui)質土(tu)(tu)壤的生(sheng)理生(sheng)化(hua)特(te)性和AOA、AOB的菌群組成進(jin)行研究，結果發現：有機肥，尤其是生(sheng)物肥，可促進(jin)土(tu)(tu)壤硝化(hua)作用；相較于(yu)AOA，AOB對(dui)于(yu)不同的施肥處理更為敏感；在土(tu)(tu)壤硝化(hua)作用過程中(zhong)，AOB比AOA更具(ju)有主導優(you)勢。
文章索引：
Tao, Rui, et al. "Response of ammonia-oxidizing archaea and bacteria in calcareous soil to mineral and organic fertilizer application and their relative contribution to nitrification." Soil Biology and Biochemistry 114 (2017): 20-30.
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