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土地利用历史的遗产决定了土壤微生物对植物生长的作用

日期: 2021-09-17
标签: 土壤微生物组

土地利用历史的遗产决定了土壤微生物对植物生长的作用

文献分享

       农业实践可以驱动植物相关微生物群落的组成,使植物适应生物和非生物胁迫。研究表明,施用除草剂、杀虫剂和耕作措施可导致根际微生物群落组成的变化,从而影响作物生长表现。通过对单作植物和轮作植物的比较,发现前者的微生物多样性最低。然而,连续单作的影响并不一定是负面的,因为不仅病原体的增加,而且病原体的拮抗微生物也可能富集。我们对种植制度如何影响根际微生物群落的理解仍然有限。这个研究揭示了农业栽培历史对与当前作物相关的根际微生物区系的重要影响,表明了根际微生物组的组装与植物生长表现相关连续单作后在作物根际富集的物种可能导致作物根际在栽培土壤中的群落功能下降。这可能涉及植物激素信号转导的调控,从而对作物生长产生影响总之,文中所提出的结果提供了土地利用历史通过选择特定的根际分类群对植物表型的影响,为未来植物微生物组影响作物生长的研究提供了基础。

主要内容

      根系相关的微生物被认为是植物表型的一部分,在植物养分吸收、产生生长激素和防御方面起着重要作用。由于作物有选择地从土体土壤中富集大多数根际微生物,我们假设由农业管理引起的土体土壤群落组成的变化影响植物生长表现。在本研究中,我们对具有不同的管理历史(花生单作和作物轮作)花生根际微生物组进行了宏基因组测序,并宏转录组分析。我们发现,过去的种植历史影响花生根际微生物群落的组装,表明了土壤记忆效应。单作导致根际微生物多样性的降低,几种稀有物种的富集以及与植物性能相关基因的表达减少,如营养物质代谢和植物激素生物合成。此外,单作土壤中的花生植株的生长显著减少,与激素产生相关基因(主要是生长素和细胞分裂素)的下调和脱落酸、水杨酸、茉莉酸和乙烯途径有关的基因的上调相关。这些发现表明,土地利用历史影响作物根际微生物群落和生长表现

参考文献

Li, X., Jousset, A., de Boer, W., Carrión, V. J., Zhang, T., Wang, X., & Kuramae, E. E. (2018). Legacy of land use history determines reprogramming of plant physiology by soil microbiome. The ISME Journal. doi:10.1038/s41396-018-0300-0.


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    土壤氨基糖是指一类含有氨基和羟基的糖类化合物,主要来源于微生物细胞壁的残留以及微生物代谢产物。它们是土壤有机质的重要组成部分,具有较高的稳定性和微生物异源性,在土壤中能够长期保存。土壤氨基糖不仅是评估微生物对土壤有机碳、氮贡献的重要指标,还能通过不同组分的比值反映微生物群落组成的变化。常见的土壤氨基糖包括氨基葡萄糖、氨基半乳糖、氨基甘露糖和胞壁酸等,它们在土壤生态系统的物质循环和结构稳定中发挥着关键作用。土壤氨基糖来源:微生物合成:大部分来源于微生物残体(真菌/细菌生物量)植物输入:少量来自植物根系分泌物有机质转化:腐殖质结合态氨基糖(与铁铝氧化物共沉淀)实验方法气相色串联质谱01称取约0.5~1.0g的土样于水解管中,沿管壁加入5 mL 6 mol/L盐酸,用氮气置换水解管中空气2min后密封。在烘箱中105℃放置8h水解。02待水解液冷却至室温后,加入250μg肌醇。涡旋仪震荡30s混匀。取水解液于5mL离心管中,于8000rpm离心1min。取上清液1mL于50mL离心管中用氮气于吹干。用20mL纯水溶解残渣。用0.4mol/LKOH 0.01mol/LHCL调节pH至6.6~6.8。离心管以4000rpm离心10min,转移出上清液于100mL茄型瓶中,于65℃,25rpm旋转蒸发至干。再加入10mL无水甲醇溶解瓶中残渣。后转移至另一50mL离心管。氮吹至5mL左右,涡旋溶解管壁有机物后,以4000rpm离心10min,除盐。再将上清液转移到5mL衍生瓶中吹干。并加入100μg戊五醇1mL水,冻干。03 标准样品制备:同时准备3个标准样品。另取衍生瓶中加入100μL混标(1mg/mL的氨基葡萄糖、氨基半乳糖、0.5mg/mL氨基甘露糖,0.25mg/mL胞壁酸),50μg肌醇,100μg戊五醇,轻轻摇匀后,与样品衍生瓶一起冻干。04衍生:a) 向吹干的样品...
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    文献解读原名:Soil carbon accrual and crop production enhanced by sustainable subsoil management.译名:可持续性底土管理促进土壤碳积累与作物产量提升。期刊:Nature GeoscienceIF:16.1发表日期:2025.7第一作者:阚正荣 南京农业大学https://doi.org/10.1038/s41561-025-01720-501背景传统保护性农业(如免耕和秸秆覆盖)虽能减少水土侵蚀,但在稻田系统中存在显著局限。免耕虽然增加了表层有机碳,但下层土壤碳储量下降,整体固碳潜力低,并且稻田厌氧环境导致覆盖秸秆分解产生有毒物质(如硫化物),抑制了微生物活动及碳转化。Meta分析显示免耕导致作物平均减产5-10%,中国南方稻田尤为严重。因此,本研究提出一种秸秆集中沟埋还田技术,通过将秸秆注入底土实现土壤固碳与作物增产协同提升。02科学问题(1)评估秸秆集中沟埋还田技术(DB-SR)对土壤有机碳(SOC)及作物产量的影响;(2)阐明SOC与作物产量提升的内在机制;(3)比较DB-SR与旋耕秸秆还田(RT-SR)的技术可行性;(4)采用Meta分析全面量化DB - SR对中国区域土壤有机碳储量和作物产量的影响。03材料与方法(1)田间试验于2008年11月在江苏省沿江区农业科学研究所进行(32°13′N, 121°03′E),该地区属亚热带季风气候,年平均气温14.5℃,降水量1 057.0 mm。(2)RT-SR代表旋耕秸秆还田,DB-SR代表秸秆集中沟埋还田。RT-SR处理中,秸秆被切碎为5-10 cm段,通过旋耕机混入0-10 cm土层。DB-SR处理则需将秸秆打捆称重后,置于田垄晾晒三日,随后埋入深20 cm、宽20 cm、间距2 m的沟渠(图1a)。(3)对于RT-...
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    ——文献解读原名:Effects of DOM Chemodiversity on Microbial Diversity in Forest Soils on a Continental Scale译名:溶解性有机质化学多样性对大陆尺度森林土壤微生物多样性的影响期刊:Global Change BiologyIF:12.05发表日期:2025年3月通讯作者:王超(中国科学院沈阳应用生态所)01背景土壤溶解性有机质(DOM)是森林生态系统中碳和养分的关键储库,在碳循环和微生物群落动态中起着核心作用。然而,DOM 分子水平多样性(化学多样性)对微生物群落多样性和空间分布的影响仍知之甚少。02关键问题(1)大规模森林生态系统中土壤 DOM 组分的组成和多样性特征是什么?(2)除了已确定的因素如土壤 pH 和温度外,DOM 的多样性和分子组成能否增强对微生物群落多样性模式的解释力?03材料与方法(1)从中国东部南北样带的 11 个森林站点采集土壤样品。在每个站点从5个亚样地(20×20 m)的上层 10 cm 土壤中采集土壤样品,总共 55 份。过10目筛以去除根系和碎屑。(2)测定指标:pH、含水量、TN、SOC、TP、DOC、DON、DOM、16S rRNA测序,ITS测序。04结果(1)55 个森林土壤样品中,共鉴定出 10826 种独特的分子式。通过峰强度加权计算得出的 DOM 分子式范围为 C17.94₋18.99H16.61₋19.98N0.43-0.66O9.36-9.88S0.04-0.10。DOM 的分子量在 398 至 413 Da 之间。DOM 的平均双键当量在 9.4 至 10.8 之间,平均修正芳香性指数(AIₘₒd)在 0.38 至 0.49 之间。(2)土壤 DOM 分子多样性和丰富度沿森林样带从北到南大致呈钟形曲线分布,且在不同采样点之间...
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案例名称: 孵化中心
说明: 栢晖生物科技有限公司项目孵化中心成立于2015.06.01日,研发领域涉及生物试剂耗材、仪器、新产品开发及各生物科技服务类项目等。自成立以来,陆续吸引了大批专家教授加盟合作,并与全国数十家高校及知名企业建立了良好的合作关系。中心共有博士及以上学位骨干人员10人,专门负责公司新产品研发等工作,已成功研发出无线温度监控器及NO检测试剂盒等产品(详情见成功案例),另有细胞分选仪等三个项目正在积极孵化当中。
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案例名称: 孵化中心流程
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