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稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响 被引量：34
1
作者 朱杰 刘海 +3 位作者 吴邦魁 袁峰 刘章勇 金涛 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期1324-1332,共9页
稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)... 稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)为处理,通过特异引物提取中稻抽穗期稻田土壤nirK基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,探讨稻虾共作模式对稻田土壤nirK反硝化微生物多样性和群落结构的影响。结果表明:稻虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量,对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。稻虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数,但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。稻虾共作模式改变了nirK基因微生物在目、科、属、种水平的群落组成,较常规中稻模式,稻虾共作模式在各分类水平组成类群均减少;稻虾共作模式较常规中稻模式改变了目的种类,对共有目相对丰度没有显著性改变。RDA分析表明稻虾共作模式对土壤nirK基因菌群的群落结构有一定的改变,但稻虾共作模式与常规中稻模式在群落结构上仍保留着一定的相似性。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见,稻虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响,但显著增加了微生物丰富度指数,改变了稻田土壤nirK反硝化微生物在目、科、属、种的群落结构。 展开更多
关键词 江汉平原 稻虾共作 克氏螯虾 nirK基因 反硝化微生物 群落结构 硝态氮 高通量测序技术
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施氮对冬种紫云英不还田条件下稻田土壤微生物数量与结构的影响 被引量：11
2
作者 聂江文 王幼娟 +2 位作者 吴邦魁 刘章勇 朱波 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3617-3624,共8页
揭示长期不同施肥制度对稻田土壤微生物的影响,为农田优化施肥和耕作制度提供理论依据。采用Illumina MiSeq高通量测序平台和荧光定量PCR技术,研究湖南省双季稻区连续8年不施肥(CK)以及冬种紫云英不还田条件下3种氮肥水平(N0、N100、N2... 揭示长期不同施肥制度对稻田土壤微生物的影响,为农田优化施肥和耕作制度提供理论依据。采用Illumina MiSeq高通量测序平台和荧光定量PCR技术,研究湖南省双季稻区连续8年不施肥(CK)以及冬种紫云英不还田条件下3种氮肥水平(N0、N100、N200)对紫云英盛花期土壤微生物群落数量和结构的影响。结果表明,与CK相比,冬种紫云英不还田配施氮肥显著降低土壤pH、硝态氮及土壤碳氮比(C/N),显著提高稻田土壤全氮、有机质和铵态氮含量。稻田土壤微生物数量在1.66×10~8～1.23×10^(10)拷贝数·g^(-1)干土,施肥均增加16S rDNA基因丰度,N0、N100、N200三种施肥水平处理的16S rDNA基因拷贝数分别是CK的1.0、74.4、32.6倍。3种氮肥水平处理的多样性指数(香农指数与辛普森指数)以及物种丰富度指数(Ace与Chao1)均高于CK,其中多样性指数最高的是N200,物种丰富度最高的是N100。不同样品16S rDNA的门水平分类的3个主要类群是变形菌门(Proteobac-teria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae),分别占总OTU比例的33%～44.4%、17%～22.3%和9%～10%;N0、N100和N200土壤样品中变形菌门(Proteobacteria)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的相对丰度均低于CK,而N0、N100和N200土壤样品中绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度分别是CK的1.2、1.3和1.2倍。相关性分析表明,细菌16SrDNA基因拷贝数与土壤有机质、土壤总氮和铵态氮含量显著相关;土壤细菌菌群与多数土壤化学指标间存在密切的相关性。综上,冬种紫云英不还田施氮肥显著增加水稻产量和紫云英盛花期土壤微生物数量,改变土壤微生物菌群结构,改善了土壤化学性质,对湖南双季稻区科学合理种植绿肥具有指导意义。 展开更多
关键词 冬种紫云英不还田 氮肥水平 土壤微生物 高通量测序 荧光定量PCR
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双季稻田冬闲期土壤细菌数量及结构对施氮的响应 被引量：9
3
作者 聂江文 王幼娟 +2 位作者 吴邦魁 刘章勇 朱波 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期889-896,共8页
[目的]研究不同施氮水平对湖南双季稻区冬闲期土壤细菌结构与数量的影响,为双季稻区水稻可持续生产提供理论依据。[方法]依托湖南省双季稻区连续8年的定位试验,选取3个氮肥水平处理:CK(不施氮肥)、N1(施N 100 kg/hm^2)、N2(施N 200 kg/h... [目的]研究不同施氮水平对湖南双季稻区冬闲期土壤细菌结构与数量的影响,为双季稻区水稻可持续生产提供理论依据。[方法]依托湖南省双季稻区连续8年的定位试验,选取3个氮肥水平处理:CK(不施氮肥)、N1(施N 100 kg/hm^2)、N2(施N 200 kg/hm^2),取稻田冬闲期5—20 cm耕层土样,采用高通量测序和荧光定量PCR方法测定了土壤细菌数量与结构。[结果]与CK相比,N1、N2处理显著增加了双季稻产量,提升了冬闲期土壤总氮、全碳含量,降低了土壤pH、硝态氮及碳氮比(P<0.05)。N1和N2处理的细菌16s rDNA基因拷贝数分别为CK的48.25和40.31倍。施氮显著增加土壤总细菌丰度,土壤细菌丰度与土壤全氮、碳氮比呈显著正相关,与土壤全碳呈显著负相关。施氮改变了冬闲期稻田土壤细菌的多样性及群落结构。与CK相比,N1处理提高了稻田土壤微生物多样性;N2处理显著增加稻田土壤细菌丰富度,但显著降低稻田土壤细菌多样性。此外,3个处理土壤菌群相对丰度最高的是Proteobacteria(变形菌门),达40.16%~51.16%。N2处理的变形菌门相对丰度显著高于CK与N1,N1处理的变形菌门相对丰度显著低于CK。3个处理属水平细菌相对丰度较高的是Anaerolineaceae_uncultured(厌氧绳菌属)和Nitrospira(硝化螺旋菌属),其相对丰度分别为8.6%~14.56%和8.16%~11.46%。Spearman相关性分析显示,11个优势门菌群数量均与土壤化学性质存在显著相关性。稻田11个优势菌群的数量与土壤化学性质显著相关。[结论]湖南双季稻区施氮降低冬闲期稻田土壤pH和C/N比,低施氮水平可增加稻田微生物多样性,高施氮量虽然增加稻田细菌丰富度,但降低了微生物多样性。 展开更多
关键词 实时荧光定量PCR 高通量测序 细菌16s RDNA 氮肥 双季稻田
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活性氧诱发的植物亚细胞间通讯 被引量：4
4
作者 李陆萍 梁大成 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期165-173,共9页
在正常发育和应激条件下,活性氧(reactive oxygen species,ROS)均会在植物细胞的不同细胞器中产生,如线粒体呼吸作用和叶绿体光合作用都是ROS的重要来源。ROS虽然对细胞存在潜在的毒害,但是适量的ROS可以作为信号分子激活信号传导通路... 在正常发育和应激条件下,活性氧(reactive oxygen species,ROS)均会在植物细胞的不同细胞器中产生,如线粒体呼吸作用和叶绿体光合作用都是ROS的重要来源。ROS虽然对细胞存在潜在的毒害,但是适量的ROS可以作为信号分子激活信号传导通路引起细胞器内多种生理反应,从而协调亚细胞器的代谢功能及相互作用。尽管这些过程已被广泛研究,但ROS在植物亚细胞器间的通讯过程所发挥的作用则相对零散。综述了ROS的种类及其产生途径,重点介绍了植物细胞如何感知并响应ROS以及细胞器间的ROS信号传递过程。这些结果将有助于理解ROS作为信号分子在线粒体、叶绿体和细胞核信号交流中的作用。 展开更多
关键词 活性氧 逆行信号 线粒体 叶绿体
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紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH_4与N_2O排放的影响 被引量：4
5
作者 聂江文 王幼娟 +4 位作者 田媛 彭传华 王欢 刘章勇 朱波 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期676-684,共9页
【目的】冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。【方法】盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥(CK);单施尿素(CF);单... 【目的】冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。【方法】盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥(CK);单施尿素(CF);单施紫云英(MV);1/4紫云英+3/4尿素(1/4 MV+3/4 CF);1/2紫云英+1/2尿素(1/2 MV+1/2 CF)和3/4紫云英+1/4尿素(3/4 MV+1/4 CF),除CK外,所有处理的施氮(N)量均为111.4 mg/kg干土。采用静态暗箱–气相色谱法,监测双季稻季节内稻田CH4和N_2O排放特征及其全球增温潜势(GWP)与单位粮食产量温室气体排放强度(GHGI)。【结果】1)不同处理稻季CH4排放规律基本一致,早稻和晚稻生长季各处理CH4排放均集中在分蘖期与抽穗期,其中早稻季CH4没有明显的排放峰,其最大值为5.69mg/(m^2·h);晚稻季有两个较为明显的排放峰,出现在水稻移栽初期以及晒田期,最大峰值分别为13.33mg/(m^2·h)和8.83 mg/(m^2·h);稻田CH_4累积排放量随紫云英施用比例的增加而增加。2)不同施肥处理下N_2O排放通量有较为明显的季节变化规律。早稻季N_2O最大峰值出现在播后第3天,为1092.2μg/(m^2·h);晚稻季N_2O排放主要集中在分蘖期和后期干湿交替阶段,最大峰值为795.7μg/(m^2·h);N_2O累积排放量随紫云英施用比例的增加而减小,且MV的N_2O累积排放量为负值。3)CF处理双季稻产量最高,显著高于CK、1/4 MV+3/4CF和MV;1/2 MV+1/2 CF处理双季稻产量显著高于CK和1/4 MV+3/4 CF;各处理对稻田GWP及GHGI的影响均不显著。【结论】通过不同配比紫云英与氮肥配施盆栽试验发现,与CF相比,紫云英与氮肥不同配比对于稻田GWP及GHGI并无显著影响。 展开更多
关键词 紫云英 全球增温潜势 双季稻 N2O CH4
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木薯NOX基因家族成员的生物信息学及其表达分析 被引量：3
6
作者 胡广 梁大成 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2178-2187,共10页
【目的】搜索鉴定木薯还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOX)基因家族成员,分析其生物学信息及在不同组织和非生物胁迫下的表达模式,为深入研究该家族基因对木薯块根发育的调控机理及提高木薯抗逆性提供理论参考。【方法】从JGI数... 【目的】搜索鉴定木薯还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOX)基因家族成员,分析其生物学信息及在不同组织和非生物胁迫下的表达模式,为深入研究该家族基因对木薯块根发育的调控机理及提高木薯抗逆性提供理论参考。【方法】从JGI数据库下载木薯的基因组序列,由pfam数据库下载4个NOX蛋白结构域相关的HMM文件,通过HMMER程序筛选NOX基因家族成员,利用生物信息学分析软件对该家族蛋白的理化性质、氨基酸序列和结构特征进行分析。基于GEO数据库的转录组测序(RNA-Seq)数据,对木薯NOX基因家族成员在不同组织和干旱胁迫下的表达模式进行分析。【结果】从木薯基因组中共鉴定到15个NOX基因家族成员,包括9个NOX基因和6个FRO基因(NOX祖先基因)。FRO基因的外显子数(6~9个)明显少于NOX基因的外显子数(11~14个),且FRO基因的内含子序列较NOX基因短,NOX基因的第一个外显子相对保守。15个NOX基因家族成员分布在木薯的9条染色体和1个结构支架上,且均被定位在染色体末端,除6号染色体有4个基因、8号和14号染色体有2个基因外,其他染色体均只有1个基因。木薯NOX蛋白的分子量和氨基酸数明显高于FRO蛋白,而理论等电点(pI)差异不明显。FRO蛋白含6~9个保守跨膜结构域,而NOX蛋白均只含4个跨膜螺旋区,且均位于第350~750位氨基酸残基。木薯NOX家族蛋白有10个保守结构域,其中Motif1和Motif8存在于所有的NOX和FRO蛋白中,Motif6为NOX蛋白所特有,Motif3只独立存在于FRO蛋白中。NOX蛋白均具有典型的保守结构域和相似的蛋白质结构,其脱氢酶结构域明显折叠成催化域裂缝结构,且C末端氨基酸极度保守。由RNA-Seq数据的基因表达谱可知,NOX基因家族成员在不同木薯叶片、中静脉、叶柄、茎、侧芽、茎尖分生组织、根尖分生组织、易碎胚性愈伤组织、胚性愈伤组织(OES)和贮藏根中均有表达,但� 展开更多
关键词 木薯 还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOX) 基因家族成员 生物信息学 干旱胁迫
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紫云英还田对早稻直播稻田温室气体排放的影响 被引量：3
7
作者 聂江文 王幼娟 +2 位作者 吴邦魁 刘章勇 朱波 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2334-2341,共8页
为研究早稻直播条件下冬种紫云英翻压还田对稻田CH_4与N_2O排放的影响。选取南方双季稻区稻田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法监测冬闲-双季稻,不施氮肥(CK);冬闲,早晚稻每季施氮200 kg·hm^(-2)(N_(200));冬种紫云英全量还田,... 为研究早稻直播条件下冬种紫云英翻压还田对稻田CH_4与N_2O排放的影响。选取南方双季稻区稻田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法监测冬闲-双季稻,不施氮肥(CK);冬闲,早晚稻每季施氮200 kg·hm^(-2)(N_(200));冬种紫云英全量还田,早晚稻均不施氮(CMV);冬种紫云英半量还田,早晚稻每季施氮100 kg·hm^(-2)(CMV+N_(100))等4个处理的CH_4与N_2O排放速率及其全球增温潜势(GWP)与单位粮食产量温室气体排放强度(GHGI)。结果表明,各处理CH_4排放峰主要在水稻种植初期至分蘖末期,早稻与晚稻出现最大峰值的处理分别是CMV(105.6 mg·m^(-2)·h^(-1))和CMV+N_(100)(52.94 mg·m^(-2)·h^(-1));N_2O排放峰主要出现在田间水稻种植初期至分蘖及田间水分干湿交替阶段,早稻晚稻最大峰值均为N_(200),分别为717.7μg·m^(-2)·h^(-1)和1 065.57μg·m^(-2)·h^(-1);与N_(200)相比,CMV+N_(100)增加了CH_4累积排放量,减少了N_2O的排放,且早稻季CH_4排放量低于晚稻季。与CK相比,施肥对于稻田GWP并无显著影响,其中CH_4对GWP的贡献可达90%以上;与N_(200)相比,CMV+N_(100)增加了早稻季GHGI,降低了晚稻季GHGI,而对双季稻GHGI并无显著影响。综上,早稻直播条件下紫云英还田配施氮肥虽然增加了稻田CH_4排放,但降低了N_2O排放,可降低晚稻田GHGI。 展开更多
关键词 紫云英 双季稻 CH4 N2O 全球增温潜势
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拟南芥/本生烟远缘嫁接体中移动性mRNA分子检测
8
作者 邓竹英 梁大成 《北方园艺》 CAS 北大核心 2020年第16期22-28,共7页
以拟南芥和本生烟草为试材,采用微嫁接技术和转录组测序的方法,研究了拟南芥/本生烟烟草远缘嫁接体中可移动的mRNA分子,以期进一步了解根茎间的信息交流机制。结果表明:在本生烟砧木中检测出824个向下移动的拟南芥mRNA分子,挑选其中30... 以拟南芥和本生烟草为试材,采用微嫁接技术和转录组测序的方法,研究了拟南芥/本生烟烟草远缘嫁接体中可移动的mRNA分子,以期进一步了解根茎间的信息交流机制。结果表明:在本生烟砧木中检测出824个向下移动的拟南芥mRNA分子,挑选其中30个高丰度的拟南芥mRNA靶分子进行RT-PCR扩增验证,未发现可以移动的mRNA分子。进一步验证其中psbW和RBCS1A基因均未发生移动。利用克隆测序,检测出AT1G26630(elF5A2)的序列来自于本生烟草,而非接穗部分移动而来。深度测序得到的可移动mRNAs并未能够被RT-PCR技术所验证,上述结果表明mRNA可能并非担当根茎间长距离运输的角色。 展开更多
关键词 拟南芥 本生烟草 远缘嫁接 转录组测序 mRNA分子移动
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