土壤中微生物的特點是種類眾多,有細菌,真菌,藻類等,另外就是數(shù)量大,例如1g 肥沃土壤,可含有 幾億個甚至更多的微生物,這些土壤微生物對作物生長發(fā)育具有十分重要的作用,例如土壤微生物可以形成土壤結構;可以分解有機質,改善土壤的結構和耕性;土壤微生物還可以分解礦物質,促進土壤中難溶性物質的溶解;某些土壤微生物可以將空氣中的氮氣轉化為植物可以利用的固定氮化物;某些土壤微生物還可以和植物形成共生關系,提供植物生長所必須的營養(yǎng)元素等。
正是因為土壤微生物的這些重要作用,目前隨著高通量測序技術的發(fā)展針對土壤微生物的研究已經成為國內外研究的熱點。天昊生物小編在梳理工作時發(fā)現(xiàn)我們的合作伙伴在2016年11月發(fā)表了3篇非常有意義的針對植物根際土壤微生物不同研究方向的論文,在此和大家分享一下他們的研究成果,同時也祝我們的合作伙伴在新的2017年再創(chuàng)佳作!
佳作預覽
發(fā)表時間 |
IF |
期刊名稱 |
研究內容 |
發(fā)表單位 |
2016年11月 |
4.165 |
Frontiers in Microbiology |
不同施肥制度對叢枝菌根真菌(AMF)群落組成的影響 |
南京農業(yè)大學 |
2016年11月 |
3.069 |
Biology and Fertility of Soils |
小麥田土壤微生物群落對CO2濃度和氣溫升高的響應 |
淮北師范大學 |
2016年11月 |
2.67 |
Applied Soil Ecology |
植物的營養(yǎng)偏好性影響其根際微生物 |
南京農業(yè)大學 |
佳作欣賞
文章一 不同施肥制度對叢枝菌根真菌(AMF)群落組成的影響與玉米根際土壤中的有機質組成相關
英文題目:Impacts of Fertilization Regimes on Arbuscular Mycorrhizal Fungal (AMF) Community Composition Were Correlated with Organic Matter Composition in Maize Rhizosphere Soil
中文題目:不同施肥制度對叢枝菌根真菌(AMF)群落組成的影響與玉米根際土壤中的有機質組成相關
期刊名:Frontiers in Microbiology
影響因子:4.165
研究背景:
一些研究表明,平衡施肥,包括補充氮(N),磷(P)和鉀(K),改變了土壤微生物群落和增強了土壤微生物的有效代謝。與化學施肥相比,對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)施加有機肥料常被用來增加土壤有機質(SOM)的含量,用來改變了土壤物理、化學和生物性質,因此提高了作物產量。叢枝菌根真菌(AMF)是一類重要的土壤微生物群,叢枝菌根真菌從植物體內獲取必要的碳水化合物及其他營養(yǎng)物質,而植物也從真菌那里得到所需的營養(yǎng)及水分等,因此AMF在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用,然而,人類活動如何驅動AMF群落變化仍然是未知的。
研究目的:調查不同施肥制度對玉米根際土壤AMF群落組成和多樣性的影響。
研究對象:種植制度是一年一次的玉米作物。有四個實驗處理:(1)NK,只施加氮和鉀肥;(2)NPK,只施加N、P、K肥;(3)NPKM,施加N、P、K和有機肥;(4)M,只施加有機肥。每一個處理在不同的3個地塊有三個生物學重復。從每一個地塊隨機收集五個玉米植株的根際土壤樣品組成混合樣品。
技術方法: 擴增子測序(引物AMV4.5NF/AMDGR);根際土壤溶解有機物提取和GC–MS分析
主要結果:
1. 與其它處理相比,施加有機肥(M)能顯著增加玉米根際AMF群落OTUs的數(shù)量。
2. 不施加有機肥的組別,包括NK和NPK,與有機肥處理組別,包括NPKM和M,在群落水平上有顯著差異(圖2)。
3. GC–MS共鑒定了59個根際土壤的乙酸乙酯提取溶解有機物,其中11個有機化合物被確定與AMF群落相關。
圖2 不同處理AMF菌落的RDA分析
研究結論:
不同施肥模式對AMF群落的影響與玉米根際土壤中有機質組成相關,而施用有機肥能激活更多的AMF物種與其他玉米根際的物種相互作用。這為調節(jié)植物和真菌的共生系統(tǒng),維護作物的高產量和健康生長,并為合理施肥提供了初步依據(jù)。
文章二 小麥田土壤微生物群落對CO2濃度和氣溫升高的響應
英文題目:Abundance and composition response of wheat field soil bacterial and fungal communities to elevated CO2 and increased air temperature
中文題目:小麥田土壤細菌和真菌群落對CO2濃度升高和氣溫升高的豐度和組成響應
期刊名:Biology and Fertility of Soils
影響因子:3.069
研究背景:土壤微生物群落通過對養(yǎng)分循環(huán)的影響在陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候變化的響應中起著重要作用。同時微生物群落組成和功能,也受到氣候變化的影響,包括CO2濃度和溫度升高。研究結果表明微生物對大氣CO2濃度和氣候變暖的相應是高度可變的:不同植物種類,不同生態(tài)系統(tǒng)和不同實驗條件對微生物群落的影響差異很大。
研究目的: 比較不同氣候條件小麥田土壤的微生物豐度和組成
研究對象: 四個實驗處理:(1)大氣CO2濃度升高500 ppm(CE);(2)冠層空氣溫度升高2°C(WA);(3)大氣CO2濃度升高同時與冠層空氣溫度升高(CW);(4)環(huán)境對照組(CK)。每個處理區(qū)包含三個直徑8米的八角形環(huán),純CO2通過環(huán)周圍的穿孔管注入。利用懸掛在處理區(qū)上方的紅外加熱器進行冠層空氣變暖。每個處理包括三個生物學重復。從每一個處理區(qū)隨機收集五個小麥植株的根際土壤樣品組成混合樣品。土壤樣品過2-mm篩并立即密封在塑料袋中。
技術方法:細菌16S擴增子測序(V3-V4);真菌ITS1擴增子測序;QPCR
主要結果:
1. 細菌16S擴增子測序每個樣品得到44,853-63,048序列,所有樣本稀釋性曲線達到飽和,真菌ITS1擴增子測序每個樣品得到52,519-85,957 序列,稀釋性曲線開始接近飽和。
2. 相對于對照組,CO2濃度升高顯著增加小麥根際土壤細菌和真菌的豐度, 空氣溫度增加能顯著降低真菌豐度。
3. CO2濃度處理和溫度升高處理之間細菌α多樣性沒有顯著差別。
4. 變形桿菌、擬桿菌、綠彎菌門,和子囊菌門是麥田土壤最豐富的細菌和真菌菌門。
5. 細菌聚類分析中,CK和CE, WA 處理組能聚類在一起;在真菌聚類分析中,CK和CE, WA, CW等3個處理組明顯分開(圖2)。
6. 綜上所述表明某些細菌和真菌在響應CO2濃度和溫度升高方面存在差異,真菌物種對氣候變化更敏感。
圖2 CK, CE, WA,和CW處理組的聚類分析和PCoA分析
文章三 植物的營養(yǎng)偏好性影響其根際微生物
英文題目:The nutrient preference of plants influences their rhizosphere microbiome
中文題目:植物的營養(yǎng)偏好性影響其根際微生物
期刊名:Applied Soil Ecology
影響因子:2.67
研究背景:研究表明植物宿主可以塑造其根際微生物,具體表現(xiàn)在生長在同一土壤中的不同植物具有不同的微生物群落。土壤因素,如pH值、C/N比、可利用的磷和鉀被報道影響土壤微生物群落的組成。因此,考慮到植物物種對土壤養(yǎng)分吸收水平和土壤養(yǎng)分類型的特異性,植物的營養(yǎng)偏好性在選擇宿主依賴的根際微生物方面可能起著非常重要的作用。
研究目的: (1)確定植物營養(yǎng)偏好性是否與宿主特異性根際微生物組成相關(2)闡明植物營養(yǎng)偏好如何驅動植物根際微生物的選擇。
研究對象: 實驗系統(tǒng)包括在盆里分別種植番茄和黃瓜,每個盆里種植兩棵,盆栽試驗(每品種六盆)連續(xù)種植五次(每次施加完全相同類型和量的礦物肥料),在第五個生長季后采集植物根際土壤樣品。
技術方法:細菌16S擴增子測序(V3-V4);真菌ITS2擴增子測序;
主要結果:
1. 經過五個季節(jié)的植物連作,番茄根際(TOM)和黃瓜根際(CUC)土壤樣品的養(yǎng)分狀況顯著不同。黃瓜根際(CUC)土壤樣品含有相對較高的硝態(tài)氮、可利用K、可利用Mn、總Fe,而總P則顯著低于番茄根際(TOM)土壤樣品。
2. α多樣性分析表明相對于黃瓜根際(CUC),番茄根際(TOM)有較高的真菌多樣性和較低的細菌多樣性。
3. 細菌優(yōu)勢菌門,如變形菌門和擬桿菌門;真菌門,如擔子菌門在黃瓜根際(CUC)土壤樣品豐度更高。
4. 聚類分析能把番茄根際(TOM)和黃瓜根際(CUC)土壤樣品的微生物群落明顯分開,例如番茄根際(TOM)有較低的細菌群落均勻度,而黃瓜根際(CUC)有較低的真菌群落均勻度(圖2)。
5. 相關性分析表明,大部分土壤營養(yǎng)特征與兩種植物根際土壤樣品中的差異菌種存在相關性(表3)。例如,反硝化桿菌屬的相對豐度與土壤硝態(tài)氮有顯著負相關,也就是,土壤硝態(tài)氮積累越少,番茄根際能產生更多的反硝化桿菌屬。
圖2 番茄根際(TOM)和黃瓜根際(CUC)土壤樣品中豐度top100細菌(A)和真菌(B)分布熱圖。
研究結論:
不同植物的特異營養(yǎng)偏好性在塑造自己的根際微生物尤其是長期連作系統(tǒng)中起著十分重要的作用。
參考文獻:
[1] Zhu C, Ling N, Guo J, Wang M, Guo S, Shen, Q,et al (2016). Impacts of Fertilization Regimes on Arbuscular Mycorrhizal Fungal (AMF) Community Composition Were Correlated with Organic Matter Composition in Maize Rhizosphere Soil. Frontiers in microbiology, 7, 1840.
[2] Y Liu, H Zhang, M Xiong, F Li, L Li, G Wang,et al (2016). Abundance and composition response of wheat field soil bacterial and fungal communities to elevated CO2 and increased air temperatur. Biology and Fertility of Soils,53, 3-8.
[3]F Cai, G Pang, Y Miao, R Li, R Li, Q Shen, W Chen,et al (2016). The nutrient preference of plants influences their rhizosphere microbiom.Applied Soil Ecology, 110, 146-150.
關于天昊:
天昊生物采用Miseq PE250測序策略對細菌16S rDNA區(qū)/真菌ITS區(qū)/真菌18S rDNA區(qū)的雙V區(qū)或多種單V區(qū)進行測序,使用低循環(huán)數(shù)擴增,保證每個樣品擴增的循環(huán)數(shù)統(tǒng)一;采用特殊方法可有效避免系統(tǒng)內誤差;數(shù)據(jù)質量高,有效序列Q30達到80%以上;加上最新升級的分析內容和解釋詳盡的結題報告,帶您享受極致的微生物擴增子測序體驗。