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长期定位施肥对石灰性紫色水稻土 古菌群落结构的影响
辜运富, 张小平, 涂仕华, Kristina Lindström
生物多样性    2011, 19 (3): 369-376.   DOI: 10.3724/SP.J.1003.2011.08193
摘要   (7061 HTML15 PDF(pc) (267KB)(6477)  

为了认识长期施肥对石灰性紫色水稻土培肥和肥力演化的作用, 结合变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)和限制性酶切片段长度多态性(RFLP)技术, 研究了稻麦轮作下农家肥(M)、氮肥+农家肥(NM)、氮磷肥+农家肥(NPM)、氮磷钾肥+农家肥(NPKM)、无肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)等不同施肥制度对石灰性紫色水稻土古菌群落结构的影响。研究结果表明, 长期定位施肥明显影响土壤中的古菌组成。在长期施用氮肥+农家肥、氮磷肥和氮磷钾肥+农家肥处理的土壤中, 古菌多样性指数低于农家肥、氮磷肥+农家肥、无肥、氮肥和氮磷钾肥处理。在DGGE图谱的基础上, 分别选择种植水稻和小麦的氮磷钾肥处理土壤样品, 对古菌克隆子的16S rDNA序列进行了系统发育分析, 发现水稻土古菌与各种土壤及水体环境的古菌极其相似。对DGGE图谱的聚类分析发现, 不管是种植水稻还是小麦, 8种施肥处理的古菌都聚在3个群里。种植水稻时, M和NPK处理下的土壤古菌聚成第一个群, NP处理下的聚成第二个群, 另外5种施肥处理(NPKM, NM, CK, N 和NPM)聚成第三个群。种植小麦时, NPKM和M处理下的土壤古菌聚成一个群, NP处理下的聚成第二个群, N、NPK、NM、NPM和CK处理下的聚成第三个群。聚类分析结果显示, 作物类型会影响土壤古菌群落结构。


施肥方式 Fertilization treatments
M NM NPM NPKM CK N NP NPK
水稻收获后 After rice cultivation 4.043 3.993 4.987 4.057 3.969 4.990 3.942 3.753
小麦收获后 After wheat cultivation 4.855 4.887 4.232 4.209 4.173 4.783 4.075 4.787
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表1 种植稻麦后各施肥处理下表层风干土壤含水量(%)
正文中引用本图/表的段落
于2005年10月水稻收割后和2006年5月小麦收割后, 在田间采用“梅花型”布点取样。用土钻钻取0-20 cm的土样, 混匀, 用无菌PET树脂袋封装带回实验室。立即进行土壤总DNA的提取, 剩余土样放在-20℃的冰箱里保存以备后续分析。种植水稻和小麦后各施肥处理下表层风干土壤的含水量见 表1。
施肥处理代号同表1,同一列中不同字母表示在5%的水平上差异显著。
Y=C或U碱基, V=A或C或G ...
Nitrification driven by bacteria and not archaea in nitrogen-rich grassland soils
1
2009
... 鉴定土壤中的古菌多样性对于认识古菌在生物圈中的生态学作用以及分析微生物群落的发育具有重要的意义(Timonen & Bomberg, 2009). 学者们研究了不同施肥处理对土壤古菌特别是氨氧化古菌的影响(Di et al., 2009; Chen et al., 2010), He 等(2008)研究发现NPK肥与有机肥配施对土壤氨氧化古菌和氨氧化细菌的影响最明显, Gu等(2009)亦发现化学肥料配施农家肥比单施化学肥料更能明显提高石灰性紫色水稻中的细菌多样性.但本实验却显示NPK与有机肥配施并不利于土壤古菌群落的发育, 显示不同施肥制度对土壤中的不同微生物形成选择性影响, 原因可能是不同微生物类群对营养物质的需求具有选择性. ...
Evolution of the archaea: emerging views on origins and phylogeny
1
2011
... 分子生物学研究发现非嗜热型古菌在地球环境中广泛存在(Sandaa & Enger, 1999).对古菌16S rDNA克隆文库序列的系统发育分析发现, 石灰性紫色土中的古菌与不同土壤和水体环境里的古菌相似.本实验发现施肥能够对石灰性紫色水稻土古菌群落结构产生明显的胁迫, 这个结果将有助于我们进一步认识施肥与古菌群落之间的关系, 为更全面深入地了解古菌多样性与功能的关系, 筛选一些重要的功能基因(如控制N和C循环的基因)可能会大有裨益(Fournier, 2011). ...
Taxonomic, phylogenetic, and ecological diversity of methanogenic archaea
1
2000
... 古菌具有独特的性质, 在三域学说中被列为古菌域, 是目前生物地球化学研究的热点之一.古菌广泛存在于湖泊、海洋、热泉、沉积物以及土壤中, 并且含量远比早先预想的要多(Delong & Pace, 2001).Karner等(2001)通过对太平洋海水中古菌含量的测定和估算, 预计古菌占现代海洋中原核生物的1/3, 其中泉古菌门为主要古菌类群, 还含有小部分广古菌门种类.古菌在碳素和氮素的生物地球化学循环中起着重要作用(Garcia, 2000; van der Wielen, 2009), 对控制氮素生物地球化学循环的氨氧化古菌的探索, 更是当前古菌研究热点之一(Chen et al., 2008; Ye et al., 2009). ...
Soil microbial biomass, crop yields, and bacterial community structure as affected by long-term fertilization treatments under wheat-rice cropping
1
2009
... 鉴定土壤中的古菌多样性对于认识古菌在生物圈中的生态学作用以及分析微生物群落的发育具有重要的意义(Timonen & Bomberg, 2009). 学者们研究了不同施肥处理对土壤古菌特别是氨氧化古菌的影响(Di et al., 2009; Chen et al., 2010), He 等(2008)研究发现NPK肥与有机肥配施对土壤氨氧化古菌和氨氧化细菌的影响最明显, Gu等(2009)亦发现化学肥料配施农家肥比单施化学肥料更能明显提高石灰性紫色水稻中的细菌多样性.但本实验却显示NPK与有机肥配施并不利于土壤古菌群落的发育, 显示不同施肥制度对土壤中的不同微生物形成选择性影响, 原因可能是不同微生物类群对营养物质的需求具有选择性. ...
Quantitative analyses of the abundance and composition of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea of a Chinese upland red soil under long-term fertilization practices
2
2008
... 研究表明, 农业管理措施如施肥等会对土壤微生物产生重要的胁迫作用.土壤微生物是反映土壤质量变化的灵敏生物指标之一(Bastida et al., 2008).长期以来, 囿于培养方法, 人们对土壤微生物多样性特别是古菌多样性所知甚少(Brock, 1987).随着各种分子生物学技术手段被不断应用于自然界微生物生态系统的研究, 发现了许多前所未有的类群, 这些类群对整个生物圈具有不可忽视的影响 (Pace, 1997), Muyzer和Smalla(1993)首先将变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)技术用于研究土壤细菌群落结构, 目前该技术已经广泛用于土壤微生物生态学研究领域.近年来, 国内外学者们结合DGGE和RFLP等分子标记技术研究了长期定位施肥对土壤产甲烷古菌和氨氧化古菌群落结构的影响(He et al., 2007; Peng et al., 2008), 但尚无关于长期定位施肥对石灰性紫色水稻土古菌的影响的报道. ...

Y=C或U碱基, V=A或C或G ...
Archaeal dominance in the mesopelagic zone of the Pacific ocean
1
2001
... 古菌具有独特的性质, 在三域学说中被列为古菌域, 是目前生物地球化学研究的热点之一.古菌广泛存在于湖泊、海洋、热泉、沉积物以及土壤中, 并且含量远比早先预想的要多(Delong & Pace, 2001).Karner等(2001)通过对太平洋海水中古菌含量的测定和估算, 预计古菌占现代海洋中原核生物的1/3, 其中泉古菌门为主要古菌类群, 还含有小部分广古菌门种类.古菌在碳素和氮素的生物地球化学循环中起着重要作用(Garcia, 2000; van der Wielen, 2009), 对控制氮素生物地球化学循环的氨氧化古菌的探索, 更是当前古菌研究热点之一(Chen et al., 2008; Ye et al., 2009). ...
Stable-isotope probing of microorganisms thriving at thermodynamic limits: syntrophic propionate oxidation in flooded soil
1
2004
... 本实验中, M、NPM、CK、N和NPK处理下的土壤古菌群落多样性高于NM、NPKM和NP几种施肥处理.NPK肥料处理下土壤古菌多样性最高, 而NP处理下的最低, 这也许是由于PK肥的配合使用有利于土壤中古菌的发育(Conrad & Klose, 2005).对古菌DGGE图谱的聚类分析表明, 不管在石灰性紫色土上种植水稻还是小麦, 8种施肥处理均聚在3个群里.Watanabe等(2006)研究发现土壤中的产甲烷古菌主要受土壤类型的影响, 而受土壤施肥制度与作物种植方式的影响相对较小, 原因可能与产甲烷古菌主要介导了淹水土壤中丙酸盐的厌氧氧化有关(Lueders, 2004).本实验与上述研究结果相似, 由于长期定位施肥并不能改变石灰性紫色土本身的特性, 所以在两幅DGGE图(图1)中, 可以看见不同施肥处理之间有大量的共有条带. ...
Application of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) in microbial ecology
1
1993
... 研究表明, 农业管理措施如施肥等会对土壤微生物产生重要的胁迫作用.土壤微生物是反映土壤质量变化的灵敏生物指标之一(Bastida et al., 2008).长期以来, 囿于培养方法, 人们对土壤微生物多样性特别是古菌多样性所知甚少(Brock, 1987).随着各种分子生物学技术手段被不断应用于自然界微生物生态系统的研究, 发现了许多前所未有的类群, 这些类群对整个生物圈具有不可忽视的影响 (Pace, 1997), Muyzer和Smalla(1993)首先将变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)技术用于研究土壤细菌群落结构, 目前该技术已经广泛用于土壤微生物生态学研究领域.近年来, 国内外学者们结合DGGE和RFLP等分子标记技术研究了长期定位施肥对土壤产甲烷古菌和氨氧化古菌群落结构的影响(He et al., 2007; Peng et al., 2008), 但尚无关于长期定位施肥对石灰性紫色水稻土古菌的影响的报道. ...
Distribution of bacterioplankton in meromictic lake Saelenvannet, as determined by denaturing gradient gel electrophoresis of PCR-amplified gene fragments coding for 16S rRNA
3
1997
... DGGE所用仪器为DcodeTM Universal Mutation Detection System(Bio-Rad Co.), 引物扩增古菌16S rDNA V6-V8高变区(?vre?s et al., 1997), 第一轮PCR扩增所用引物为PRA46F和PREA1100R, 第二轮为PARCH 340F-GC和PARCH 519R, 由上海生工生物工程技术服务有限公司合成. ...

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