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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
生物多样性
2011, 19 (3):
369-376.
DOI: 10.3724/SP.J.1003.2011.08193
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。 ![]() View image in article
图1
土壤古菌16S rDNA的DGGE分析(a, 种植水稻后土壤; b, 种植小麦后土壤)
正文中引用本图/表的段落
第二次PCR产物经1.0%琼脂糖凝胶电泳检测后用Clean-UpTM PCR产物纯化试剂盒(MO Bio Laboratories, Inc., Solana Beach, CA, USA)进行纯化。纯化后的PCR产物直接连接到pGEM-T easy (Promega)载体上。每个土壤样品挑取100个阳性克隆子, 利用AvaI和MspI两种限制性内切酶进行单酶切。将酶切图谱中明显不同的阳性克隆子送宝生物工程有限公司(大连)进行测序。所得序列放到NCBI上进行比对, 利用ClustalX 1.83与相似度最高的序列以及部分已知古菌的序列构建系统发育树, 并用MEGA 4.0软件进行修改。序列信息查询号为: FJ481933至FJ481944。
不同施肥制度对石灰性紫色土古菌群落结构影响的DGGE图谱见图1。通过图1可以看出, 不同施肥制度下的土壤古菌DGGE图谱条带在条带数量和强弱上各不相同, 说明古菌的群落结构有明显差异, 显示长期定位施肥会影响土壤中的古菌群落结构。本实验共测定了8种施肥制度对石灰性紫色土古菌群落结构的影响, 结果显示不论是种植水稻还是小麦,NM、NP和NPKM 3种施肥处理下的古菌群落结构多样性指数均低于其他5种施肥处理(M、NPM、CK、N和NPK)(表4), 其中以NPK处理下的土壤古菌多样性最丰富, 最简单的是NP处理下的土壤。
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。
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( 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( 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( 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(
本文的其它图/表
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