根际是植物根系和土壤微生物进行物质交换和能量流动的重要场所,根际固氮微生物对植物获取氮素具有重要作用.本研究以闽西三明市森林生态系统与全球变化研究站(SM)、龙岩市上杭白砂国有林场(BS)和南平市武夷山国家森林公园(WYS)3个典型林场的杉木人工林根际土壤为对象,利用荧光定量PCR和高通量测序,以nifH基因为标靶,研究杉木人工林根际土壤固氮菌丰度和群落特征及其环境驱动因子.结果表明:SM的土壤pH值及C∶N和C∶(N∶P)均显著低于BS和WYS.SM的nifH基因丰度为6.38× 108 copies·g-1,显著低于 BS 的 1.35×109 copies·g-1 和 WYS 的 1.10×109 copies·g-1;SM 的根际土壤固氮菌群落的α多样性指数也低于BS和WYS.BS和WYS根际土壤固氮菌群落结构具有较大的相似性,但与SM显著不同.3个采样点获得的固氮菌序列分属5门8纲15目23科33属,且均以变形菌门、α-变形菌纲、慢生根瘤菌属为优势类群.土壤pH值、有效磷、硝态氮和C∶(N∶P)是影响nifH基因丰度和群落特征的重要因素,其中土壤pH值是主控因素.综上,杉木人工林根际土壤的固氮菌丰度和群落结构在空间上存在较大差异,土壤pH值是最重要的调控因子.

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)由多基因家族编码,是花青素等多酚物质合成途径的起始酶,对其合成具有调控作用.以紫化茶树武夷奇种C18为材料,采用Gateway技术体系分别构建了茶树的CsPAL3过表达载体pGWB502:CsPAL3和pGWB505:CsPAL3:GFP,并成功将其转入根癌农杆菌GV3101.注射烟草瞬时表达激光共聚焦扫描显微镜可观察到GFP绿色荧光,结果表明CsPAL3主要集中在细胞核和细胞膜中.通过侵染拟南芥,筛选纯合子,获得稳定表达的转CsPAL3基因拟南芥.实时荧光定量PCR (qPCR)检测发现,CsPAL3在转CsPAL3基因拟南芥中的根部表达量显著高于叶片,且CsPAL3基因受光照调控.该结果为进一步研究茶树CsPAL3基因功能以及促进茶树花青素合成与积累的分子调控机理提供科学依据.

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型环境污染物近年来受到广泛关注.目前关于抗生素的环境污染研究主要集中于医疗和养殖业,对植物保护领域的农用抗生素环境污染研究很少.武夷菌素是一种环保、高效、广谱的农用抗生素,在农业生产中得到了广泛应用,对农作物真菌性病害具有良好的防治效果.本研究分别选取了未使用武夷菌素和使用武夷菌素的蔬菜大棚中的土壤,通过高通量测序分析了土壤中微生物群落结构,发现两份土壤中主要的微生物群落种类没有发生明显改变,但是优势菌群的丰度有显著差异.通过荧光定量PCR技术,对18个典型的抗生素抗性基因进行了检测,发现aadA、aac(3)-Ⅱ、strA、strB、aacA4、tetX、sulI和intI18个基因在两份土壤中的绝对含量和丰度均有显著差异,表明武夷菌素对土壤中微生物的群落结构及抗生素抗性基因的绝对含量和丰度均会造成一定影响.本研究为评估武夷菌素的环境安全性及合理正确使用武夷菌素提供了理论依据,也为其它农用抗生素的相关研究提供了借鉴.

[背景]武夷菌素高产基因工程菌株Streptomyce albulus OoWysR具有明显的抑菌效果.[目的]明确S.albulusOoWysR的活性成分.[方法]采用柱层析法,利用大孔吸附树脂、离子交换树脂和高效液相色谱等对S.albulus OoWysR的活性成分进行分离纯化,经高分辨率电喷雾电离质谱(high-resolution electrospray ionization mass spectrometry,HR-ESI-MS)和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)等波谱技术对化合物化学结构进行鉴定,并通过生长速率法测定化合物的生物活性.[结果]从S.albulus OoWysR中分离鉴定出4个化合物,分别为对羟基苯甲酸(1)、吡咯-2-羧酸(2)、对羟基苯乙醇(3)和云南霉素(4).化合物1对玉米弯孢病菌、番茄叶霉病菌、玉米小斑病菌和烟草赤星病菌具有一定的抑制作用;化合物2对番茄灰霉病菌、大豆菌核病菌、苹果腐烂病菌、玉米小斑病菌、小麦赤霉病菌、稻瘟病菌和烟草赤星病菌具有一定的抑制作用;化合物3对番茄灰霉病菌、苹果轮纹病菌、玉米小斑病菌和黄瓜炭疽病菌具有一定的抑制作用.[结论]S.albulus OoWysR的活性成分除武夷菌素外还包括对羟基苯甲酸、吡咯-2-羧酸、对羟基苯乙醇和云南霉素.本研究结果为进一步开发与利用该菌株提供了理论依据.

土壤细菌是微生物群落的重要组成部分.目前,关于土壤细菌沿海拔梯度分布的研究主要集中在不同植被类型和生态系统差异较大的海拔梯度上,而在不同海拔相同植被类型下土壤细菌群落多样性、结构和功能的分布规律仍有待探究;另外,土壤细菌群落结构和功能之间如何联系尚不清楚.本研究以亚热带武夷山不同海拔(1200、1400、1600、1800和2000 m)黄山松林为对象,通过16S rDNA高通量测序技术和PICRUSt功能预测分析,探究土壤细菌群落特征(多样性、结构和功能)沿海拔梯度的分布格局及其驱动因素.结果表明:(1)0～10和10～20 cm 土壤细菌群落多样性沿海拔梯度呈非线性分布,其群落结构在较高海拔(1800、2000 m)与较低海拔(1200、1400、1600 m)之间存在显著差异;(2)功能预测分析共得到6类一级生物代谢通路,包括46个二级代谢通路功能,表现出功能上的丰富性,且丰度较高的预测功能基因在海拔梯度上均具有显著差异,其中碳水化合物代谢,能量代谢,辅因子与维生素代谢,转化和折叠、分类与降解等的相对丰度随海拔升高呈增加的趋势;而氨基酸代谢、生物降解与代谢、膜转运、信号传导、细胞运动、细胞生长与死亡、药物抗性和环境适应等则相反;(3)不同海拔土壤细菌二级代谢通路预测基因相对丰度的变化与变形菌门、放线菌门和绿弯菌门相对丰度的变化存在显著相关性,土壤细菌预测功能基因组成的差异随细菌群落结构而变化,反映出细菌群落结构与功能可能具有密切的联系;(4)土壤温度和pH是影响0～10 cm 土壤细菌群落结构和预测功能基因的关键因素,而在10～20cm 土壤中,其关键的影响因素为pH和可溶性有机碳.本研究揭示了武夷山黄山松林土壤细菌群落特征沿海拔梯度的分布模式及其驱动因素,为进一步认识土壤细菌群落对环境变化的响应以及亚热带山地森林土壤生态系统功能的变化提供依据.