土壤微生物是连接地上植被和土壤养分循环的关键枢纽,然而对于毛乌素沙地生态恢复过程中植被和土壤对微生物群落的影响还不明确.本研究以流动沙丘为对照(0年),以10、30、50和70年的柠条固沙林土壤为研究对象,将磷脂脂肪酸(PLFA)标记法与灌木、草本植物和土壤因子结合,探究不同恢复年限下土壤微生物群落特征的变化规律及其调控因子.结果表明:随着恢复年限的增加,生态恢复效应指数显著增加.0、10、30、50 和 70 年的总 PLFA 含量分别为 47.75、55.89、63.53、67.23 和 82.29 nmol·g-1.随着生态恢复指数增加,细菌含量和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比均显著增加;革兰氏阴性菌群落含量和真菌与细菌比均显著下降.灌木、草本植物和土壤因子能解释土壤微生物群落72.4％的变异,其中土壤因子的贡献高于植被因子.毛乌素沙地土壤微生物群落的总PLFA含量随恢复年限的增加而增加,并且土壤含水量、酸碱度、全氮和土壤有机碳为影响土壤微生物群落特征的主要驱动因子.随着毛乌素沙地柠条固沙林恢复年限的增加,主要由土壤因子驱动的土壤微生物群落结构发生显著变化.

本研究以福建三明森林生态系统国家野外观测研究站的青冈、格氏栲、马尾松、闽楠、香樟林5种人工林为研究对象,分析了 0～10 cm表层土壤微生物呼吸对葡萄糖添加的代谢响应.结果表明:与对照相比,葡萄糖添加使土壤微生物呼吸提高了 82.4％～349.5％,不同树种间差异显著.对照中,土壤微生物呼吸与微生物生物量、土壤有机碳及真菌/细菌有显著的相关关系,表明在没有活性碳供应时,微生物代谢受土壤有机碳含量的调控,且与土壤微生物生物量和群落结构有关.在葡萄糖添加处理中,土壤微生物呼吸与土壤总氮、溶解性有机氮和矿质氮呈显著正相关,表明当活性碳供应充足时,微生物代谢主要受土壤氮含量及其有效性制约.微生物呼吸的代谢响应,即葡萄糖添加处理与对照土壤微生物呼吸的比值,主要受土壤碳氮比的影响,呈现出微生物代谢响应随土壤碳氮比的下降而升高.此外,土壤pH也是影响微生物代谢响应的重要因素.土壤碳、氮含量及有效性对微生物呼吸的影响依赖于微生物是否受碳限制,土壤碳含量调控了碳限制时的微生物呼吸,而土壤氮含量及有效性调控了碳限制解除后的微生物呼吸.

目的:探讨无下尿路症状的女性2型糖尿病周围神经病变(DPN)患者的尿液菌群特征。方法:采用横断面调查研究，收集南方医科大学南方医院2017年5月至2018年8月收治的2型糖尿病且无下尿路症状的女性患者30例，17例合并糖尿病周围神经病者为DPN组，13例未合并糖尿病周围神经病变者为nDPN组。两组患者均行神经传导功能检查和美国泌尿外科学会症状指数问卷(AUA-SI)。收集两组患者的清洁中段尿标本并进行DNA提取，采用Illumina测序平台进行扩增和高通量测序，原始数据导入QI-IME软件分析样本微生物的α和β多样性，采用LEfSe软件分析两组间具有显著差异的菌群。结果:DPN组糖尿病病程明显短于nDPN组[(4.12±3.28)年与(8.03±6.11)年， P＝0.03]。DPN组视网膜病变例数明显多于nDPN组(6例与0例， P＝0.03)，两组间其余临床资料及生化指标差异均无统计学意义( P>0.05)。α多样性分析结果显示，与nDPN组相比，DPN组的尿液菌群丰富度显著下降(sobs指数67.24±40.25与108.69±57.18， P＝0.03；chao指数81.36±47.99与122.55±55.70， P＝0.04；ace指数88.58±55.03与125.78±53.03， P＝0.04)，但两组间群落多样性差异无统计学意义(shannon系数1.53±1.11与1.91±0.87， P＝0.26；simpson指数0.48±0.34与0.34±0.20， P＝0.41)。β多样性分析结果显示，DPN组与nDPN组的菌群结构差异无统计学意义( P>0.05)。LEfSe分析结果显示，在菌科水平，DPN组支原体科相对丰度显著高于nDPN组(Metastats值0.52±0.01与0.01±0.00001， P＝0.02)；在菌属水平，DPN组芽孢杆菌属、杜氏菌属、纤毛菌属、变形杆菌属、丙酸菌属、假黄色单胞菌属、蛭弧菌属、不可培养土壤细菌属等8个菌属相对丰度均降低( P<0.05)。 结论:无下尿路症状的女性2型糖尿病周围神经病变患者的尿液菌群明显不同于无周围神经病变患者，其菌群丰富度降低，支原体科细菌可能为DPN患者的潜在生物标志物。

根际微生物在植物养分获取以及碳、氮循环中发挥着重要作用,而植物细根(包括吸收根和运输根)与根际微生物群落关系密切.阐明火后森林恢复过程中先锋树种细根性状的变化与根际微生物群落的关系,可为基于细根和根际微生物动态的火后植被恢复管理提供理论支持.该研究以大兴安岭30年时间序列火烧迹地先锋树种白桦(Betula platyphylla)为研究对象,利用16SrRNA高通量测序技术,分析了火后恢复过程中白桦根际细菌群落结构与土壤性质和细根性状的关系.结果表明,火后恢复时间显著影响土壤pH、吸收根性状和根际细菌α多样性.随火后时间的增加,土壤pH呈先升高后下降再升高的趋势,吸收根比根长和比表面积呈先升高后下降的趋势.火后9年是白桦根际细菌α多样性逐渐回升的转折点.不同火后恢复时间根际细菌群落主要优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteriota),主要优势属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).玫瑰弯菌属(Roseiarcus)、酸球菌属(Acidipila)以及分枝杆菌属(Mycobacterium)等优势属的相对丰度在不同火后恢复时间中差异显著.根际细菌α多样性主要受土壤pH和吸收根比根长的显著影响,细菌群落结构变化受细根的碳、氮含量和运输根磷含量的影响.综上,细根、土壤和微生物之间的互作共同影响了根际细菌的群落结构及多样性,从而塑造了根际环境,促进火后生态系统的恢复.

秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究.以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W土=0.5％、0.8％)下水稻各生长期NH3挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH3挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量.试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH3挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH3挥发变化幅度为-33.2％-27.3％.不同秸秆种类对稻田土壤NH3挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH3挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH3挥发量21.1％;高添加量下,RS施用显著降低NH3挥发量33.2％.不同秸秆施加量对稻田土壤NH3挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH3挥发量随施用量的增加分别降低31.2％和32.8％,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH3挥发33.2％.田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH3挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH3挥发量33.2％,并显著增加水稻产量22.9％.因此,综合稻田NH3挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8％施用量模式下减排增产效果最佳.

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料.土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性.通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异.结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86(P＜0.05);β-多样性分析表明土壤细菌或真菌群落组成在86R27-3与MH86间均没有显著差异;但在水稻齐穗期:86R27-3 土壤的放线菌门(Actinobacteria)、罗泽真菌门(Rozellomycota)的相对丰度显著高于MH86(P＜0.05),而酸杆菌门(Acidibacteria)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度显著低于MH86(P＜0.05);土壤微生物群落功能预测显示,86R27-3 土壤氮、硫和锰代谢细菌功能群丰度显著低于MH86(P＜0.05),如分蘖期的土壤硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、硫代硫酸盐呼吸及硫呼吸,齐穗期和成熟期的好氧亚硝酸盐氧化及成熟期的锰氧化等;与MH86相比,86R27-3的土壤真菌功能群丰度有减有增,如在水稻不同生育期内的其未定义腐生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P＜0.05),而其分蘖期的动物内共生体腐生生物毕赤酵母属和未定义腐生物马勃科功能群丰度显著提高(P＜0.05).定量PCR分析表明86R27-3 土壤中的产甲烷细菌mcrA基因丰度显著低于MH86(P＜0.05),同时,土壤固氮菌nifH基因、氨氧化细菌amoA基因及反硝化细菌nirS基因的丰度在86R27-3土壤中也显著降低(P＜0.05).综上所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度.

目前尚不清楚地表臭氧(O3)污染下植物、土壤和微生物之间的直接或间接相互作用对森林地上和地下固碳功能的影响.采用开顶式气室装置和结构方程模型,研究4种O3浓度下欧美杨107(Populus euramericana cv.'74/76')的光合性状、叶和细根生化性状、土壤理化因子和土壤微生物群落特征对地上和地下生物量降低的直接和间接效应.结果表明,O3浓度升高(86 nmol/mol)分别导致杨树地上、地下和总生物量相比对照分别下降16％、11％和15％,对地上生物量降低的影响大于地下生物量.结构方程模型发现光合速率、叶淀粉和叶非结构性碳水化合物对地上生物量有直接的影响;表明O3主要通过影响植物的光合生理代谢过程对地上生物量积累产生直接作用.O3对地下生物量的影响是通过直接影响叶氮和土壤总碳,叶氮再影响叶淀粉从而间接影响地下生物量.土壤pH、总碳和土壤微生物(细菌和真菌群落)对地上产生直接效应,且O3对真菌群落的影响效应大于细菌群落,表明植物通过地下过程对O3的响应可直接反馈作用于生物量的积累和分配过程.本研究通过解析植物、土壤和微生物之间的直接或间接相互作用为评估O3污染对杨树人工林地上和地下固碳功能的影响提供科学依据.

目的 为了解不同来源的人类条件病原体的特征和耐药机制,预防环境病原体和医院病原体交叉感染,对桑树中分离的克雷伯菌进行耐药性、毒力基因、分子分型特点的探究.方法 从广东和广西两地采集桑树和桑树根际土壤样本,其中共分离得到12株克雷伯菌,对其采用纸片扩散法(K-B法)检测菌株耐药性表征;采用PCR技术对6类9个抗生素相关耐药基因和毒力基因进行检测;采用多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)技术进行遗传分析.结果 12株桑源克雷伯菌检测到blaSHV、tet(D)、tet(A)和aadA1 4种耐药基因,其中携带氨基糖苷类相关基因aadA1的有5株(41.67％);12株桑源克雷伯菌均对氨基糖苷类抗生素红霉素和链霉素表现出耐药,对6种以上抗生素耐药的菌株有6株(50％),对7种抗生素耐药的菌株有2株(16.67％);8株(66.67％)携带脂多糖相关的wabG毒力基因;MLST分析显示12株桑源克雷伯菌划分为3大类,包括产酸克雷伯菌复合体(Klebsiella oxytoca species complex,KoSC)、肺炎克雷伯菌复合体(K.pneumoniae species complex,KpSC)以及产气克雷伯菌(K.aerogenes);可分成7个序列型(sequence typing,ST),ST260为优势序列型,有5株(41.67％).结论 12株桑源克雷伯菌对氨基糖苷类抗生素耐药情况严峻,氨基糖苷类aadA1耐药基因检出率最高;ST260是主要的序列型,菌株之间存在遗传多样性,为环境中桑树来源的克雷伯菌病原体致病机制提供理论依据.

目的:从采自云南省丽江郊野的土壤中筛选出具有抑菌活性的菌株,分离其活性成分进行抗菌作用机制初步研究以寻找抗菌活性物质.方法:使用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等6种细菌以及白色念珠菌等11种真菌作为指示菌,采用管碟法和菌丝生长速率法对拮抗菌进行筛选,通过生理生化测试和16S rDNA序列分析鉴定菌种;对发酵液中分离出的活性化合物使用液相色谱-质谱/质谱技术进行结构分析;采用氯化三苯四氮唑法检测RN8菌株发酵液不同稀释倍数处理大肠杆菌和白色念珠菌后的细胞脱氢酶活力,利用分光光度法测定蛋白质、DNA和钾离子泄漏率;将环四肽RN作用于白色念珠菌进行代谢组研究.结果:RN8菌株发酵液对17种测试指示菌具有拮抗效果,鉴定为枯草芽孢杆菌;RN鉴定为环肽类化合物,当其质量浓度为12.5 μg/mL时,抑制率达73.41％,EC50为4.69 μg/mL;KEGG数据库和路径拓扑分析显示,五个主要代谢途径有显著影响,包括嘧啶代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,苯丙氨酸代谢,烟酸和烟酰胺代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成,这些过程涉及2'-脱氧胞苷等37种代谢物.结论:枯草芽孢杆菌RN8是广谱拮抗性菌株,其抑菌活性成分造成白色念珠菌细胞外膜的损伤,破坏细胞膜整体结构,导致细胞内物质泄漏,显著影响主要代谢途径,从而起到抗菌作用.

个体大小反映林木径向生长状况,细根对根际土壤环境变化具有高度敏感性,探讨不同大小个体的林木细根功能性状与根际土壤微环境之间的关系,有助于从个体水平揭示林木地下生态系统内的相互作用机制.该研究以11年生刨花楠(正名:刨花润楠,Machilus pauhoi)为对象,基于不同大小个体进行细根与根际土壤取样,分析不同大小刨花楠个体细根功能性状与根际土壤养分含量、微生物群落结构及酶活性的关系.结果表明:1)不同大小林木个体细根功能性状与根际微环境均存在差异,其中细根生物量、比根长、根长密度、根体积密度、根组织密度、根氮含量和根磷含量等指标差异显著,除比根面积和根组织密度外,其他各细根功能性状均以中等个体为最大,根际土壤碳氮磷含量也以中等个体刨花楠为最高.2)不同大小刨花楠个体细根比根长、根体积密度、细根生物量及根际土壤真菌、放线菌含量等性状变异系数较大,其中中等刨花楠个体变异系数相对较大,而小刨花楠个体相对较小,各大小个体都倾向于通过调节根体积密度、细根生物量及根际土壤真菌含量、硝态氮含量等性状以适应环境变化.3)不同大小个体细根采取的资源利用策略不同,中等刨花楠个体具有较大的比根长、根氮含量、根磷含量,采取资源获取型策略以优化其对养分的获取能力,根组织密度较大的小个体细根采取资源保守型策略以提升其应对环境胁迫的能力,而大个体细根则采取地上、地下协同生长的资源权衡策略.4)根际土壤微环境中的土壤全碳含量、微生物生物量碳含量、放线菌含量、铵态氮含量、酸性磷酸酶活性和微生物生物量氮含量是影响刨花楠细根功能性状的主要因子.不同大小刨花楠个体细根功能性状与根际微环境间关系存在差异.小刨花楠个体细根主要受根际土壤养分的影响;中等刨花楠个体细根主要受根际土壤中放线菌含量及酸性磷酸酶活性影响;而大刨花楠个体细根性状表现出既受根际土壤养分影响又受根际土壤微生物群落结构中细菌、放线菌含量影响的特征.研究结果可为开展刨花楠微地形造林、精确制定其人工林抚育间伐措施、培育大径材人工林等提供理论依据.