2018-08-16
正文
近(jin)期(qi)，派(pai)森諾生物與中科院土壤所合作，在《Plant and Soil》（影(ying)響因子3.306）發表(biao)論文，研究酸性(xing)土壤中不同(tong)鋁(lv)耐(nai)受度的玉米品種和兩(liang)種不同(tong)氮(dan)肥對固氮(dan)菌(jun)菌(jun)群(qun)結構影(ying)響。
研究背景
酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)占世界可(ke)耕面(mian)積(ji)的(de)(de)50%，大約60%的(de)(de)酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)分布在(zai)熱帶(dai)和亞熱帶(dai)地(di)區(qu)，我國南部有(you)大約218億公頃的(de)(de)酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)，并且(qie)由于銨態(tai)氮肥（NH4+-N）的(de)(de)使用、工業(ye)化(hua)(hua)和土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)過度(du)利(li)用，這些(xie)地(di)方(fang)的(de)(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)酸(suan)(suan)(suan)(suan)化(hua)(hua)程度(du)還在(zai)加重。酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)減少了(le)如玉(yu)米、大豆等(deng)糧(liang)食作物(wu)的(de)(de)產量，危害土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)中的(de)(de)微生(sheng)物(wu)，不利(li)于農(nong)業(ye)的(de)(de)可(ke)持(chi)續發展，因而而受到越(yue)來越(yue)廣泛的(de)(de)關注。酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)中缺少磷、鈣、鎂等(deng)必(bi)要元(yuan)素，卻含有(you)鋁、錳、氫等(deng)有(you)毒(du)物(wu)質(zhi)，其中鋁的(de)(de)毒(du)性(xing)對植(zhi)物(wu)影響嚴重。傳統上采用施加生(sheng)石灰(hui)增加土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)PH值的(de)(de)方(fang)式(shi)來降低(di)鋁的(de)(de)毒(du)性(xing)，但這種方(fang)式(shi)破壞了(le)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)結(jie)構，也可(ke)以通(tong)過種植(zhi)耐鋁作物(wu)的(de)(de)方(fang)式(shi)減少土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)鋁毒(du)性(xing)。
NH4+-N和NO3--N是兩種形式的(de)氮肥(fei)，它們可以影響土壤(rang)的(de)酸堿(jian)性(xing)。植(zhi)物(wu)(wu)耐鋁(lv)性(xing)誘導的(de)根系分泌物(wu)(wu)和土壤(rang)養分的(de)這些差(cha)異(yi)，導致(zhi)耐鋁(lv)和鋁(lv)敏感(gan)植(zhi)物(wu)(wu)栽培品種的(de)根際土壤(rang)之(zhi)間的(de)環(huan)境差(cha)異(yi)。
研究目的(de)
1． 探究酸性土(tu)壤中不同耐(nai)鋁(lv)程(cheng)度的(de)玉米對根際固氮菌菌群結構的(de)影響(xiang)；
2． 探究酸性土壤中不(bu)同(tong)組(zu)成(cheng)的氮肥(fei)對根際固氮菌菌群(qun)結構的影響。
研究(jiu)方(fang)法
測序(xu)技術：Illumina MiSeq高通量測序(xu)平臺
測序模式：nifH功(gong)能基(ji)因測序
實驗對象(xiang)：玉米根(gen)際土(tu)壤樣本(ben)
實驗設計：分別采用(yong)NH4+-N和NO3--N兩種(zhong)形式的氮肥種(zhong)植玉米42天(tian)。采集(ji)對(dui)鋁(lv)敏感程度不同的三個品種(zhong)玉米的根際土壤(rang)用(yong)于(yu)高(gao)通(tong)量測序(xu)，共24個樣本。
組名 | 根際土壤樣本 |
Bulk | 對照組(zu) |
JD | 耐鋁品種 |
XY | 耐(nai)鋁品種 |
Mo | 鋁敏感品種 |
研究結果
1、氮肥組成和鋁耐(nai)受性對于玉米(mi)生(sheng)物量(liang)的影響（maize biomasses）
與NH4+-N相比，NO3--N增加(jia)了酸(suan)性(xing)土壤(rang)中玉米的(de)(de)生物(wu)量(liang)(liang)并能夠促進根(gen)(gen)的(de)(de)發育。鋁耐受的(de)(de)玉米比鋁敏(min)感的(de)(de)玉米生物(wu)量(liang)(liang)更多。Fig1為兩種氮肥作(zuo)用下，玉米生物(wu)量(liang)(liang)的(de)(de)比較，Fig2為兩種氮肥作(zuo)用下，玉米根(gen)(gen)部(bu)發育的(de)(de)比較。
2、氮肥(fei)組(zu)成和(he)鋁耐受性對(dui)于(yu)根際固(gu)氮菌群的影響
從高通量測(ce)序結(jie)果看出(chu)，盡管使用NO3--N改善了(le)(le)根際土壤環境(jing)，但是(shi)相對于(yu)NH4+-N來說并沒(mei)有顯著(zhu)改變土壤固(gu)氮(dan)菌群。對于(yu)整個群落結(jie)構(gou)，植(zhi)物(wu)對固(gu)氮(dan)菌群體的(de)(de)影響更大，鋁(lv)耐玉(yu)米(mi)和(he)鋁(lv)敏玉(yu)米(mi)品種(zhong)之間存在著(zhu)較(jiao)大的(de)(de)差異，掩(yan)蓋了(le)(le)氮(dan)肥形態的(de)(de)影響。但鋁(lv)耐或鋁(lv)敏的(de)(de)玉(yu)米(mi)品種(zhong)對固(gu)氮(dan)菌豐度的(de)(de)影響沒(mei)有顯著(zhu)統計學差異。
3、土壤pH值與酸性土壤中鋁含(han)量呈(cheng)極顯著負相關，但是這兩個因素(su)對于根際固(gu)氮菌菌群豐度(du)和(he)結(jie)構組(zu)成幾乎沒有(you)影響。由兩種氮肥引起(qi)的(de)玉(yu)米根際pH值和(he)鋁含(han)量的(de)波動可能(neng)很小不足(zu)以(yi)引起(qi)變化。
4、將四組樣本(ben)與土壤理化性質(zhi)一起(qi)進行RDA分析RDA分析看出，固氮菌豐度(du)與C的可用性（DOC，SOC和C / N）正(zheng)相關(guan)。
總結
本(ben)文通(tong)過(guo)研(yan)究(jiu)酸(suan)性(xing)(xing)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中不同氮(dan)(dan)肥(fei)處理下和不同鋁耐(nai)受性(xing)(xing)的(de)(de)(de)玉米(mi)根際(ji)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中固(gu)(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)群(qun)豐度和菌(jun)(jun)(jun)(jun)群(qun)結構變(bian)化(hua)，探究(jiu)酸(suan)性(xing)(xing)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中固(gu)(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)因(yin)素，并得(de)到以下結論：氮(dan)(dan)肥(fei)形態和玉米(mi)耐(nai)鋁性(xing)(xing)對(dui)(dui)酸(suan)性(xing)(xing)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中玉米(mi)的(de)(de)(de)生長都起著重要(yao)作用，但玉米(mi)耐(nai)鋁性(xing)(xing)對(dui)(dui)根際(ji)固(gu)(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)組成(cheng)有更加(jia)顯顯著影(ying)響(xiang)，但不影(ying)響(xiang)其總體豐度。土(tu)(tu)(tu)壤(rang)固(gu)(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)群(qun)落的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)與C的(de)(de)(de)養分(fen)可用性(xing)(xing)密切相(xiang)關，表明玉米(mi)品(pin)種對(dui)(dui)固(gu)(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)群(qun)落的(de)(de)(de)不同影(ying)響(xiang)應由不同的(de)(de)(de)根系分(fen)泌物和營養吸收驅動。
本(ben)研(yan)究的(de)測(ce)序和數據分(fen)析工作由上海(hai)派森諾生(sheng)物科(ke)技股份有限公司完成。
文(wen)章(zhang)索引
Wang C, Zheng M M, Hu A Y, et al. Diazotroph abundance and community composition in an acidic soil in response to aluminum-tolerant and aluminum-sensitive maize ( Zea mays, L.) cultivars under two nitrogen fertilizer forms[J]. Plant & Soil, 2018:1-16.
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