根系分泌物对土壤中有机氯农药降解的强化效应及其作用机制

借助盆栽模拟实验,研究了黑麦草根系分泌物对有机氯农药的降解效应及其对土壤微生物群落特征的影响.结果显示,添加根系分泌物促进了污染土壤(TR2)中OCPs的去除:修复平衡15 d后,TR_2组土壤中OCPs去除率高达77.57%,比对照组(CK)高出33.49%,比微生物活性被抑制的TR_1组高出58.16%;相同污染水平下,TR_2土样中微生物生物量碳量也明显高于CK、TR_1组.实验期间,细菌的磷脂脂肪酸在OCPs污染土壤中占主导地位,其次为真菌,其在土壤微生物群落中变化趋势与OCPs降解变化一致,说明OCPs降解过程中,根系分泌物主要通过影响细菌、真菌的种群数量及其群落结构,进而影响OCPs降解.     

根系分泌物对有机氯农药降解的影响效应及不同组分间影响差异

借助盆栽模拟实验,对比研究了苇状羊茅根系分泌物对土壤中OCPs总量及其主要组分的降解效应、土壤微生物群落动态(生物量碳及磷脂脂肪酸)的影响效应.结果显示:根系分泌物促进了土壤中OCPs的去除,添加根系分泌物后,土壤中OCPs的去除率(77.57%)显著高于对照组(33.49%);相同处理条件(污染水平、添加剂量)下,对HCHs、毒杀芬、HCB、艾氏剂、γ-氯丹的强化去除率普遍高于对OCPs总量的强化去除率(p0.05);对DDTs、灭蚁灵、硫丹Ⅰ、狄氏剂、环氧七氯的强化去除率普遍低于对OCPs总量的强化去除率.相同污染水平下,添加根系分泌物的污染土壤中微生物生物量碳也显著高于对照组;实验期间,细菌的磷脂脂肪酸占主导地位,其次为真菌,它们在土壤微生物群落中的动态变化与OCPs降解趋势相一致.可见,在OCPs降解过程中,根系分泌物的存在改变了根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构,进而改善了对OCPs的降解效率.     

紫花苜蓿根系分泌物对土壤中OCPs的强化修复机制

为探讨根系分泌物对土壤中有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)的强化修复机制,以延安地区常见的紫花苜蓿(Medicago sativa.)为实验材料,利用模拟修复试验法,研究紫花苜蓿根系分泌物对土壤中OCPs的修复效果及途径.结果显示:在实验质量比(0～342.89 mg/kg)范围内,根系分泌物能够显著提高土壤中OCPs的去除率,并且在添加量为30～40 mL(每瓶约100 g污染土样)时强化去除效果最为明显;根系分泌物对OCPs去除的平均贡献率高达36.43%,明显高于非生物因素和土壤原有微生物;添加根系分泌物能够增加土壤中微生物的数量,并且在一定的污染浓度下,根系分泌物的添加量与土壤中微生物数量的增加量呈明显的线性正相关;根系分泌物通过改变微生物群落中各组分数量的变化,从而改变微生物群落结构,其中真菌和细菌受根系分泌物添加量的影响尤为明显;土壤中OCPs的去除浓度和根系分泌物的添加量呈一元二次曲线关系.因此,根系分泌物主要是通过改变土壤中微生物的数量及其群落结构来强化OCPs的修复效果.     

多环芳烃胁迫下根系分泌物对根际微生物降解效能的影响

借助盆栽模拟试验,研究了多环芳烃胁迫下黑麦草根系分泌物质对根际微生物降解效能的影响.结果显示:在试验浓度为0~343.61 mg·kg-1范围内,根系分泌物—土壤微生物系统(TR2)对多环芳烃代表物菲的去除效果具有明显的促进作用.3个处理中,TR2对菲的去除率最高(77.57%),比对照组(CK)高33.49%,比添加Na N3系统(TR1)高58.16%.借助细菌计数法对根际微生物数量的检测结果则显示,相同污染水平下,TR2系统里微生物数量最多,CK次之,TR1最少.试验表明,黑麦草根系分泌物对根际微生物降解效应的促进作用可能与根际微生物种群数量的变化有关,即根系分泌物的存在促进了根际微生物种群数量的提高,进而强化了根际微生物的降解效能.     

石油污染土壤植物根际微生态环境与降解效应

利用大庆油田石油开采区的污染土壤作为供试土壤,选择紫花苜蓿和披碱草为供试植物,通过监测根系微生物活性、石油烃降解效率等指标,建立植物根际微生态环境生物和非生物因子之间的量化关系,揭示污染土壤石油烃降解效应和影响要素.研究结果表明,植物根系可改善污染土壤持水能力和微生物活性,与无根系土壤相比,提高含水率达10%. 植物根际微生物的数量高出1～2个数量级, FDA(荧光素双醋酸酯)活性高出0.29～0.36. 经过150 d的降解,植物根际油污土中石油烃的降解率比无根系土壤高 9.1%～15.5%. 污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用,有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复.     

林木根际微生态过程与细根寿命调控机制研究进展

细根在森林生态系统中具有重要的生物学和生态学地位。细根寿命取决于树种本身,也受控于环境条件。根际作为植物、土壤与微生物三者交互作用的区域,其中的微生态过程对细根寿命的调控具有决定意义。笔者基于当前国内外细根寿命调控的主要因素,分别从根际碳沉积与根际微生态过程、根系对根际微生物群落构建的影响、根际微生物对细根寿命调控的可能机制3个方面对根际微生物与根系的互作效应,及其对细根寿命调控机制的相关研究进展进行综述。在此基础上,提出了:①酚酸介导的植物-微生物化学对话机制是未来根土互作研究的重要领域;②根系与微生物互作主要以光合产物碳作为枢纽,根际碳沉积促进了土壤微生物在根际的定殖,进而导致根际的微生物群落在组成和结构上与非根际土壤的呈现显著差异;③根土互作过程中由根系和根际微生物产生的信号物质可能对根系的生长发育产生显著影响;④作为细菌的主要群感信号分子,酰化高丝氨酸内脂(AHLs)可参与调控根系细胞的凋亡;真菌侵染根系后也可能导致根内活性氧(ROS)累积,进而调控根系细胞凋亡。目前未见根际微生物参与根系寿命调控的研究报道。建议进一步构建细菌群落演变-群感信号表达-细根寿命关系模型,以及真菌侵染-活性氧信号内稳态调控-细根寿命关系模型,这些对深入揭示林木细根衰老和凋亡的微生态调控机制具有重要理论意义。     

铝胁迫下栝楼根系分泌物对根际土壤微生态的影响

为阐明栝楼自身缓解铝胁迫的过程,探寻其避免化感自毒现象的方法,以安国栝楼(耐铝型)和浦江栝楼(铝敏感型)为材料,以7,14和21 d为周期,用不同浓度的铝和外源根系分泌物进行实验处理,共分9组,对栝楼根际土壤的速效养分、酶活性及微生物进行了分析.实验结果表明:低、中浓度的栝楼根系分泌物增加了2个品种栝楼根际土壤中速效钾、碱解氮和速效磷的含量,增强了根际土壤中磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性,增加了土壤中细菌、放线菌和真菌的数量;高浓度的栝楼根系分泌物会抑制土壤微生态的发展;中等浓度根系分泌物对栝楼根际土壤微生态的处理效果最佳.     

不同群落类型的长苞铁杉林的根际微生物研究

对长苞铁杉纯林、长苞铁杉-猴头杜鹃混交林和长苞铁杉-毛竹混交林3个不同群落类型的根际微生物进行研究,发现3个不同群落的微生物数量及组成各不相同,其具体大小关系为(单位cfu/g*(dry mass)×104)长苞铁杉纯林根际细菌(20.00)＞非根际细菌(12.00)＞根际真菌(9.37)＞非根际真菌(6.74)＞根际放线菌(2.69)＞非根际放线菌(1.83);长-猴混交林根际细菌(34.90)＞非根际细菌(18.00)＞根际真菌(6.54)＞非根际真菌(3.78)＞根际放线菌(2.96)＞非根际放线菌(1.76);长-毛混交林非根际细菌(88.00)＞根际细菌(68.60)＞非根际放线菌(13.40)＞根际放线菌(12.60)＞根际真菌(4.64)＞非根际真菌(3.46).通过比较根际与非根际土壤微生物得出不同群落类型长苞铁杉的根际效应,3个群落类型的总微生物的根际效应大小为长-猴混交林(1.87)＞长苞铁杉纯林(1.56)＞长-毛混交林(0.82).     

不同株龄田七根际土壤微生物和酶活性变化

为减轻田七连作障碍、防治土传性病害,本文以不同株龄的田七Panax notoginseng根际土壤为实验材料,测定其细菌、真菌、放线菌数量及其酶活性相关指标的变化。结果表明:随着田七株龄的增加,其根际土壤细菌、真菌和放线菌的数量均有不同程度的减少,整体上各株龄田七植株根际土壤的细菌、真菌、放线菌数量之间差异显著,CK(未种过田七土壤)中土壤微生物数量最多,1年生土壤次之,3年生最少。从4月份至12月份:1年生田七根际土壤细菌减少23%~74%,真菌减少6%~37.5%,放线菌减少12%~66.7%;2年生田七根际土壤细菌减少18%~80.7%,真菌减少50%~60%,放线菌减少32%~79%;3年生田七根际土壤细菌减少37%~87.9%,真菌减少50%~75%,放线菌减少33%~52%。不同株龄田七根际土壤的过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶活性均随着田七株龄的增加而降低,CK中土壤酶活性最高,1年生土壤次之,3年生最低。可见,田七根际土壤微生物和酶活性受株龄影响,随着田七株龄的增加,其根际土壤的微生物数量整体减少,中性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶的酶活性均下降。     

亚热带几种典型林被下土壤微生物对比研究

对缙云山马尾松近纯林(PMF)、毛竹林(PPF)、慈竹林(NF)、斑苦竹林(AF)和四川山矾阔叶林(SBF)5种亚热带典型林被下土壤微生物量碳测定和细菌、真菌和放线菌分离计数以及林被中优势树种的微生物根际效应进行研究.结果表明,林被不同,土壤各类微生物量明显不同,特别是细菌,总的来看,四川山矾阔叶林土壤微生物量最多,其次为毛竹林,慈竹林、斑苦竹林再次之,马尾松林显著最少.各林地土壤微生物数量存在垂直分布的变化,即A层高于B层,微生物量与土壤有机质含量呈密切相关性.四川山矾、毛竹、慈竹、马尾松的微生物根际效应明显,根际的微生物量碳和3大类群微生物数量总体高于非根际,微生物根际效应因植物、微生物类群和土层而不同:四川山矾、毛竹和慈竹的效应强,尤其四川山矾,而马尾松相对较弱;细菌、真菌根际效应强,真菌因植物种类差异大,放线菌相对最弱;土壤B层微生物根际效应强于A层.     

花前光照亏缺对水稻根际土壤微生物生态效应的影响

在大田条件下,以超级稻"II优航2号"为试验材料,水稻拔节期至始穗期设置55%和85%两个遮光强度,以全生育期正常自然光为对照,研究花前光照亏缺对水稻根际土壤微生物生态效应的影响,为光贫乏区土壤良性生态循环和超级稻栽培技术研究提供依据.结果表明,水稻拔节期至始穗期弱光胁迫条件下,在水稻生长的孕穗期、始穗期、灌浆期、收获期,显著降低了水稻根际土壤微生物细菌、放线菌、氨化细菌、硝酸细菌、好气性自生固氯菌数量,增加了真菌、反硝化细菌、反硫化细菌数量,从而导致土壤微生物生物量C和N含量减少,抑制了根际土壤中脲酶、磷酸酶的活性.而且,随着弱光胁迫强度和时间的增加,水稻根际土壤微生物细菌、放线菌、氨化细菌、硝酸细菌、好气性自生固氮菌的生长和土壤微生物生物量C、N的含量和土壤中脲酶、磷酸酶的活性受抑制程度加重,真菌、反硝化细菌、反硫化细菌生长的促进作用增强.说明花前光照亏缺降低了稻田根际微生物生物量和土壤酶活性,改变了根际微生物群落结构,破坏了稻株生长的根际微生态环境.     

入侵植物紫茉莉根系分泌物对土壤微生态环境的影响

水培紫茉莉幼苗收集根系分泌物,用3种不同浓度的根系分泌物(低浓度LC,中浓度MC,高浓度HC)处理麦田土,测定其对土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响.结果表明,紫茉莉根系分泌物降低了土壤碱解N、有效P和K的含量,在高浓度处理下分别下降37.10%、46.71%和23.85%,达显著水平,而土壤有机质含量显著提高,增加了43.25%;土壤尿酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性均呈下降趋势,在中浓度处理下已达显著水平,而蛋白酶活性与此相反;随着根系分泌物浓度的提高,土壤细菌和放线菌数量表现出降—升—降的变化趋势,而土壤真菌则先升后降.紫茉莉根系分泌物改变了土壤微生物群落结构和土壤养分的供求平衡,实现自身生物量快速增长,提高竞争能力,从而实现成功入侵.     

转基因小黑杨根际土壤微生物群落特征研究

【目的】根际土壤细菌及真菌群落组成不仅受植物种类及植物生长时期等影响,外源基因的导入也可改变根际微生物群落组成。通过基因工程技术获得的转betA或转TaLEA基因小黑杨(populus simonii x p.nigra)能够提高甜菜碱或晚期胚胎富集蛋白的含量,进而增强转基因植物的抗旱耐盐性,PsnWRKY70是胁迫应答信号转导网络中的负调控因子,WRKY70干扰表达小黑杨的耐盐性显著高于对照株系。在明确了转betA、转TaLEA、转WRKY70小黑杨抗旱耐盐性的同时,开展转基因小黑杨根际土壤细菌、真菌群落组成分析,为其环境生态安全性评价提供参考。【方法】以2年生转TaLEA、betA、WRKY70基因小黑杨及对照野生型(WT)小黑杨根际土壤为试材,利用Illumina-Miseq高通量测序平台对根际土壤微生物进行16S rRNA和ITS测序分析,对根际土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性变化、结构差异性、群落组成进行分析,了解转基因活动对小黑杨根际土壤微生物组成的影响。【结果】Alpha多样性分析显示,针对根际细菌群落组成,转betA小黑杨的Simpson指数显著低于WT小黑杨,而转WR...     

哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应

为掌握哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应，本研究基于云南哀牢山亚热带常绿阔叶林模拟增温实验平台，以去除地表凋落物、切根、切根并增温和对照4个处理6 a后表层矿质土壤(0～10 cm)为研究对象，测定土壤理化性质和微生物群落组成，探讨土壤微生物多样性对碳输入和增温处理的响应和驱动因子。研究结果表明，碳输入和增温处理未改变哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物的优势菌群，各处理的细菌优势菌门为变形菌门和酸杆菌门，真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门。与对照处理相比碳输入和增温处理改变了土壤微生物群落的α多样性指数，切根处理显著降低细菌Shannon指数和Chao1指数，而切根并增温处理的Shannon指数和Chao1指数显著升高。与切根处理相比，切根并增温使土壤细菌群落结构发生显著改变。冗余分析显示，处理间细菌群落结构差异的主要调控因子为土壤温度、土壤含水量、土壤全磷和土壤全钾，其中土壤温度和土壤含水量的影响最大；土壤细菌群落对碳输入变化和增温的响应比真菌群落更为敏感。     

芹菜根对模拟复合污染湿地中芘的降解作用

以吴淞口复合污染湿地土壤为研究背景, 在含有芘、柴油、Pb 的模拟复合污染湿地土壤环境中, 选取对芘具有高效降解作用的芹菜根, 研究芹菜根对复合污染湿地土壤进行生态修复的作用效果及特征. 检测分析了单一与复合污染土壤中多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、脲酶(urease, URE)及不同实验组中芘的降解效果随时间的变化规律. 研究表明, 在芘、Pb、柴油复合污染胁迫下, 芹菜根可以通过根系分泌酶等一些化学物质或者通过刺激其根际微生物细胞分泌各种酶类物质, 来提高其根际微生物的活性, 促进芹菜根与其根际微生物的协同作用, 增强对复合污染土壤中芘的降解效果.     

河岸带植物根际苄嘧磺隆降解与微生物学特征

对芦苇、茭白、菖蒲3种河岸带植物根际苄嘧磺隆降解过程及微生物生态学特征进行研究.结果表明,不同河岸带植物对苄嘧磺隆的根际降解的增强效应存在显著差异,其降解速率大小依次为:菖蒲>芦苇>茭白.培养结束时,菖蒲根际土壤苄嘧磺隆的残留量较芦苇和茭白分别降低了23.1%和32.2%.在苄嘧磺隆作用下,供试3种河岸带植物根际脱氢酶活性表现出先激活后抑制,再恢复的变化趋势,而对脲酶和磷酸酶的影响均表现出抑制效应.苄嘧磺隆施加明显降低了河岸带植物根际土壤微生物的数量,特别是对细菌和真菌的数量的影响更为明显.与芦苇和茭白相比,菖蒲根际土壤具有更高的酶活性和微生物数量,说明该植物根际土壤中微生物对苄嘧磺隆污染具有较好的缓冲作用,从而大大增强了苄嘧磺隆生物降解效应.     

不同大豆品种对根际土壤微生物群落影响的差异

采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)分析法研究4个大豆品种(台湾75、中黄42、春丰早和六月半)对根际土壤微生物区系的影响。结果发现：尽管不同大豆品种在红壤(黄筋泥土)中的生物量和产量差别很大,但对根际土壤好氧菌、厌氧菌、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、放线菌和原生动物的影响不大;六月半品种显著影响根际土壤真菌PLFA总量,改变了细菌/真菌的比值;与六月半相比,春丰早显著增加了根际微生物群落的多样性、群落的优势种群和均匀度;中黄42显著提高了根际微生物群落优势种群的丰富度;中黄42和台湾75对根际土壤微生物Shannon均匀度的影响也有显著差异;但是4种大豆品种对根际土壤微生物群落的McIntosh和Gini多样性指数没有显著影响。主成分分析结果表明,六月半和中黄42品种对根际微生物的影响差异明显,而春丰早和台湾75变化相近,差异不明显。     

黔中地区迷人杜鹃根系真菌多样性与群落结构分析

选取黔中地区贵州省植物园内迷人杜鹃群落为研究对象,采集杜鹃根系及根际土壤进行高通量测序,分析物种多样性,比较迷人杜鹃根内及根际土壤2个生态位真菌群落结构差异性,以期了解迷人杜鹃的菌根真菌种类及其成分,探讨植物-根际真菌间的互作机制。结果表明：取得迷人杜鹃根系真菌有效序列116921条,其中根内生真菌367个OTU分属于8门、20纲、38目、71科、93属,根际土壤真菌652个OTU分属于11门、25纲、50目、85科、114属;优势门、纲、目、科分别为：Ascomycota(子囊菌门)、Archaeorhizomycetes(古生菌纲)、Archaeorhizomycetales、Archaeorhizomycetaceae。迷人杜鹃根系不同生态位之间,真菌群落结构存在显著性差异,且根际土壤真菌菌群多样性更为丰富。     

金针虫添加对冬小麦根际土壤线虫群落的影响

通过室内盆栽实验研究沟金针虫(Pleonomus canaliculatus)处理下冬小麦(Triticum aestivum)根际土壤线虫群落的变化.结果显示，添加金针虫显著增加了冬小麦根际土壤线虫的总属丰富度、总土壤线虫的丰富度以及食细菌类和食真菌类线虫的丰富度，原因主要是金针虫添加提高了冬小麦根际土壤有机碳含量以及冬小麦苗和根中的类黄酮含量.主成分分析(PCA)结果表明，添加金针虫可以改变冬小麦根际土壤线虫群落的组成.冗余分析(RDA)证实冬小麦苗和根中的类黄酮含量、土壤有机碳含量分别解释土壤线虫群落变异的35.80%、16.40%和12.52%.上述结果表明，金针虫添加通过间接作用影响冬小麦根际土壤线虫群落，即通过增加冬小麦苗和根中的类黄酮含量对根际土壤线虫的丰富度和多样性产生影响.     

低含量Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际微生物群落的影响*

采用Biolog Eco微生物分析法,分析了土壤盆栽试验条件下低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值每kg干土350 mg(土壤pH>7.5)的Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际土壤微生物群落的影响特征.结果表明:土壤Pb含量低于国家土壤环境基准值时,会显著影响Cd对冬小麦幼苗根际土壤微生物碳源利用率、代谢功能多样性指数及群落结构的影响特征,主要表现为土壤低含量Pb增强了Cd对微生物利用不同碳源能力的抑制效应,同时亦加强了Cd对微生物代谢功能多样性指数的影响特征;冬小麦幼苗根际土壤微生物代谢功能多样性指数与根系分泌物酚酸和简单糖类之间的相关性特征在低含量Pb-Cd处理与Cd处理之间明显不同,且相关方向和显著性水平均发生了明显变化.