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祝贺!天昊生物植物根际土壤微生物文章三连发!
        土壤中微生物的特点是种类众多,有细菌,真菌,藻类等,另外就是数量大,例如1g 肥沃土壤,可含有 几亿个甚至更多的微生物,这些土壤微生物对作物生长发育具有十分重要的作用,例如土壤微生物可以形成土壤结构;可以分解有机质,改善土壤的结构和耕性;土壤微生物还可以分解矿物质,促进土壤中难溶性物质的溶解;某些土壤微生物可以将空气中的氮气转化为植物可以利用的固定氮化物;某些土壤微生物还可以和植物形成共生关系,提供植物生长所必须的营养元素等。
        正是因为土壤微生物的这些重要作用,目前随着高通量测序技术的发展针对土壤微生物的研究已经成为国内外研究的热点。天昊生物小编在梳理工作时发现我们的合作伙伴在2016年11月发表了3篇非常有意义的针对植物根际土壤微生物不同研究方向的论文,在此和大家分享一下他们的研究成果,同时也祝我们的合作伙伴在新的2017年再创佳作!
 
佳作预览
 
发表时间 IF 期刊名称 研究内容 发表单位
201611 4.165 Frontiers in Microbiology 不同施肥制度对丛枝菌根真菌(AMF)群落组成的影响  南京农业大学
201611 3.069 Biology and Fertility of Soils 小麦田土壤微生物群落对CO2浓度和气温升高的响应 淮北师范大学
201611 2.673 Applied Soil Ecology 植物的营养偏好性影响其根际微生物 南京农业大学
 

佳作欣赏

文章一  不同施肥制度对丛枝菌根真菌(AMF)群落组成的影响与玉米根际土壤中的有机质组成相关
 
英文题目:Impacts of Fertilization Regimes on Arbuscular Mycorrhizal Fungal (AMF) Community Composition Were Correlated with Organic Matter Composition in Maize Rhizosphere Soil
中文题目:不同施肥制度对丛枝菌根真菌(AMF)群落组成的影响与玉米根际土壤中的有机质组成相关
期刊名:Frontiers in Microbiology
影响因子:4.165
研究背景:
        一些研究表明,平衡施肥,包括补充氮(N),磷(P)和钾(K),改变了土壤微生物群落和增强了土壤微生物的有效代谢。与化学施肥相比,对农业生态系统施加有机肥料常被用来增加土壤有机质(SOM)的含量,用来改变了土壤物理、化学和生物性质,因此提高了作物产量。丛枝菌根真菌(AMF)是一类重要的土壤微生物群,丛枝菌根真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质,而植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等,因此AMF在农业生态系统中发挥着关键作用,然而,人类活动如何驱动AMF群落变化仍然是未知的。
研究目的:调查不同施肥制度对玉米根际土壤AMF群落组成和多样性的影响。
研究对象:种植制度是一年一次的玉米作物。有四个实验处理:(1)NK,只施加氮和钾肥;(2)NPK,只施加N、P、K肥;(3)NPKM,施加N、P、K和有机肥;(4)M,只施加有机肥。每一个处理在不同的3个地块有三个生物学重复。从每一个地块随机收集五个玉米植株的根际土壤样品组成混合样品。
技术方法: 扩增子测序(引物AMV4.5NF/AMDGR);根际土壤溶解有机物提取和GC–MS分析
主要结果:
      1.   与其它处理相比,施加有机肥(M)能显著增加玉米根际AMF群落OTUs的数量。
      2.   不施加有机肥的组别,包括NK和NPK,与有机肥处理组别,包括NPKM和M,在群落水平上有显著差异(图2)。
      3.   GC–MS共鉴定了59个根际土壤的乙酸乙酯提取溶解有机物,其中11个有机化合物被确定与AMF群落相关。

图2 不同处理AMF菌落的RDA分析
 
研究结论:
        不同施肥模式对AMF群落的影响与玉米根际土壤中有机质组成相关,而施用有机肥能激活更多的AMF物种与其他玉米根际的物种相互作用。这为调节植物和真菌的共生系统,维护作物的高产量和健康生长,并为合理施肥提供了初步依据。
 
文章二 小麦田土壤微生物群落对CO2浓度和气温升高的响应
 
英文题目:Abundance and composition response of wheat field soil bacterial and fungal communities to elevated CO2 and increased air temperature
中文题目:小麦田土壤细菌和真菌群落对CO2浓度升高和气温升高的丰度和组成响应
期刊名:Biology and Fertility of Soils
影响因子:3.069 
研究背景:土壤微生物群落通过对养分循环的影响在陆地生态系统对全球气候变化的响应中起着重要作用。同时微生物群落组成和功能,也受到气候变化的影响,包括CO2浓度和温度升高。研究结果表明微生物对大气CO2浓度和气候变暖的相应是高度可变的:不同植物种类,不同生态系统和不同实验条件对微生物群落的影响差异很大。
研究目的: 比较不同气候条件小麦田土壤的微生物丰度和组成
研究对象: 四个实验处理:(1)大气CO2浓度升高500 ppm(CE);(2)冠层空气温度升高2°C(WA);(3)大气CO2浓度升高同时与冠层空气温度升高(CW);(4)环境对照组(CK)。每个处理区包含三个直径8米的八角形环,纯CO2通过环周围的穿孔管注入。利用悬挂在处理区上方的红外加热器进行冠层空气变暖。每个处理包括三个生物学重复。从每一个处理区随机收集五个小麦植株的根际土壤样品组成混合样品。土壤样品过2-mm筛并立即密封在塑料袋中。
技术方法:细菌16S扩增子测序(V3-V4);真菌ITS1扩增子测序;QPCR
主要结果:
       1.  细菌16S扩增子测序每个样品得到44,853-63,048序列,所有样本稀释性曲线达到饱和,真菌ITS1扩增子测序每个样品得到52,519-85,957 序列,稀释性曲线开始接近饱和。
       2.  相对于对照组,CO2浓度升高显著增加小麦根际土壤细菌和真菌的丰度, 空气温度增加能显著降低真菌丰度。
       3.  CO2浓度处理和温度升高处理之间细菌α多样性没有显著差别。
       4.  变形杆菌、拟杆菌、绿弯菌门,和子囊菌门是麦田土壤最丰富的细菌和真菌菌门。
       5.  细菌聚类分析中,CK和CE, WA 处理组能聚类在一起;在真菌聚类分析中,CK和CE, WA, CW等3个处理组明显分开(图2)。
       6.  综上所述表明某些细菌和真菌在响应CO2浓度和温度升高方面存在差异,真菌物种对气候变化更敏感。
图2  CK, CE, WA,和CW处理组的聚类分析和PCoA分析
 
文章三  植物的营养偏好性影响其根际微生物
 
英文题目:The nutrient preference of plants influences their rhizosphere microbiome
中文题目:植物的营养偏好性影响其根际微生物
期刊名:Applied Soil Ecology
影响因子:2.67  
研究背景:研究表明植物宿主可以塑造其根际微生物,具体表现在生长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、可利用的磷和钾被报道影响土壤微生物群落的组成。因此,考虑到植物物种对土壤养分吸收水平和土壤养分类型的特异性,植物的营养偏好性在选择宿主依赖的根际微生物方面可能起着非常重要的作用。
研究目的: (1)确定植物营养偏好性是否与宿主特异性根际微生物组成相关(2)阐明植物营养偏好如何驱动植物根际微生物的选择。
研究对象: 实验系统包括在盆里分别种植番茄和黄瓜,每个盆里种植两棵,盆栽试验(每品种六盆)连续种植五次(每次施加完全相同类型和量的矿物肥料),在第五个生长季后采集植物根际土壤样品。
技术方法:细菌16S扩增子测序(V3-V4);真菌ITS2扩增子测序;
主要结果:
       1.  经过五个季节的植物连作,番茄根际(TOM)和黄瓜根际(CUC)土壤样品的养分状况显著不同。黄瓜根际(CUC)土壤样品含有相对较高的硝态氮、可利用K、可利用Mn、总Fe,而总P则显著低于番茄根际(TOM)土壤样品。
       2.  α多样性分析表明相对于黄瓜根际(CUC),番茄根际(TOM)有较高的真菌多样性和较低的细菌多样性。        3.  细菌优势菌门,如变形菌门和拟杆菌门;真菌门,如担子菌门在黄瓜根际(CUC)土壤样品丰度更高。        4.  聚类分析能把番茄根际(TOM)和黄瓜根际(CUC)土壤样品的微生物群落明显分开,例如番茄根际(TOM)有较低的细菌群落均匀度,而黄瓜根际(CUC)有较低的真菌群落均匀度(图2)。
       5.  相关性分析表明,大部分土壤营养特征与两种植物根际土壤样品中的差异菌种存在相关性(表3)。例如,反硝化杆菌属的相对丰度与土壤硝态氮有显著负相关,也就是,土壤硝态氮积累越少,番茄根际能产生更多的反硝化杆菌属。
图2  番茄根际(TOM)和黄瓜根际(CUC)土壤样品中丰度top100细菌(A)和真菌(B)分布热图。

研究结论:
        不同植物的特异营养偏好性在塑造自己的根际微生物尤其是长期连作系统中起着十分重要的作用。
参考文献:
[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.
 
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