028-8525-3068
新闻动态 News
News 行业新闻

碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤有机磷矿化

日期: 2021-12-08
标签:

原名:Alkaline phosphatase activity mediates soil organic phosphorus

mineralization in a subalpine forest ecosystem.

译名:碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤有机磷矿化

作者Jiabao Liet al.

期刊:Geoderma

发表时间:2021.06


一、关键词

磷矿化;碱性磷酸酶;酸性磷酸酶; 磷有效性;phoD相关细菌群落。

二、研究主题和背景

1背景:微生物在土壤有机磷矿化中起着至关重要的作用。然而,在亚高山森林中,微生物和环境特征如何介导这一过程仍然是未知的。

2主题:本研究以青藏高原贡嘎山沿海拔梯度的暗针叶林为研究对象,综合研究了碱性磷酸酶(ALP)和酸性磷酸酶ACP活性对土壤磷有效性的影响,探讨了两种磷酸酶活性的微生物和环境驱动因素。

三、科学问题或科学假说

(1)科学问题:酸性和碱性磷酸酶对土壤P有效性有什么影响?这两种磷酸酶活性的环境和微生物作用机制? 

(2)科学假说:

A. 碱性磷酸酶ALP对亚高山森林土壤中磷的有效性具有重要的调节作用

B. 碱性磷酸酶活性与酸性磷酸酶相似,主要受土壤TN调节,土壤NP也可能影响其ALP的活性。

C.  N:P比驱动的含磷微生物种群有助于碱性磷酸酶活性的变化

四、以往研究和研究现状

在陆地生态系统中,酸性磷酸酶主要来源于植物根系和微生物,碱性磷酸酶主要来源于微生物,因此,ALP被认为是微生物周转的重要驱动因素。一些研究已经在农业生态系统中进行,以阐明酸性磷酸酶活性与NP添加之间的相互作用然而,森林生态系统中碱性磷酸酶活性的研究较少,可能是由于酸性磷酸酶比碱性磷酸酶在酸性条件下的有机磷矿化中起着更重要的作用。但是最近有研究表明,与酸性磷酸酶相比,酸性土中碱性磷酸酶中编码基因个更多,因此了解它们如何调节土壤有机磷矿化,特别是在亚高山森林生态系统中,可以提供微生物群落与磷循环之间的联系农业生态系统中酸性磷酸酶活性的调节因子已进行了许多研究,土壤有机质,土壤成土作用,岩石以及生物气候因子被认为是最重要的驱动因素。

五、材料和方法

A.样地与土壤样品采集与保存:2017年的两个季节(8月和10)分别亚高山森林-贡嘎山于4个海拔高度(2800m3000m3200m3500m)的地点采集了土壤样品主要是冷杉。 在每个海拔梯度,分别选取三棵间距大于15m的树进行根际和非根际土的采样,每个新鲜土壤样品通过2mm筛分,分为两个子样品,其中一个样品储存在4C测量土壤理化性质和磷酸酶活性,另一部分储存在-20C提取DNA

B.土壤理化性质和磷酸酶活性的测定

土壤pHNO3- -NNH4+-NTPAP

C.DNA提取和基因定量

利用PowerSoil®DNA分离技术提取土壤基因组DNA试剂盒(MOBIO, CA, USA),并使用NanoDrop分光光度计评估分离的DNA的质量和数量.

D.phoD基因扩增子测序

利用F733/R1083对引物对phoD基因进行扩增,可获得最高的phoD微生物群落多样性和覆盖度

E.数据分析

采用置换多元方差分析(PERMANOVA)方法,研究了海拔、季节和地理位置(根际和根际体积)对土壤碱性和酸性磷酸酶活性、无机磷含量、磷含量和磷含量的影响。非参数检验用于描述不同季节/时间上海拔和地理位置的差异。主坐标分析(PCoA) 确定所有样品中含有phod的细菌群落结构的变化。采用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)进一步揭示了不同因素影响土壤碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性及磷有效性的可能途径

六、结果

11:土壤有效无机磷含量和碱性、酸性磷酸酶活性10月的土壤无机有效磷含量显著高于8月,最高含量出现在海拔3000m处;相反,土壤酸性和碱性磷酸酶活性在8月更高,相对较高含量出现在海拔2800m3000m。普遍来说,根际的无机有效磷,酸性和碱性磷酸酶活性都高于非根际土壤。

碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤有机磷矿化

2)图2、图3:微生物丰度、多样性及组成。phoDphoC基因的丰度8月显著高于10月,但在根际和非根际中无显著差异。phoD细菌群落的结构在根际土和非根际土中也无显著差异。

碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤有机磷矿化

碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤有机磷矿化

(3)4:无机磷含量与环境及微生物性状的关系。8月,无机磷与碱性磷酸酶活性之间存在显著的正相关关系(p<0.05),而有效无机磷含量与酸性磷酸酶在两个季节上均无显著相关关系。与无机磷含量不同的是,土壤碱性磷酸酶和酸性磷酸酶与TNTC显著相关(p < 0.001)

碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤有机磷矿化

七、讨论

1碱性磷酸酶活性对土壤磷有效性具有重要调节作用:虽然酸性磷酸酶的活性是碱性磷酸酶活性的1-2倍,但phoD基因丰度比phoC基因丰度高1-2个数量级。因此,假设在亚高山森林中,酸性磷酸酶可以促进有机磷矿化,无论土壤无机磷储量是否低,而碱性磷酸酶则可以释放无机磷。从而为微生物和植物提供磷提供了另一种途径。

2碱性磷酸酶活性与相对较少的属紧密相关,而与phoD基因的丰度无关N:P比驱动的含磷微生物种群对碱性磷酸酶活性的变化有一定的影响,但是,含磷细菌群落组成与碱性磷酸酶活性无显著相关性。因此,这倾向于表明磷酸酶活性可能与细菌群落组成没有直接关系。并发现碱性磷酸酶的合成仅在相对少数的phod细菌中被高度诱导磷酸酶活性与C:N呈负相关关系,表明磷酸酶可为植物和微生物提供额外的N源。

八、总结与思考

目前关于土壤有机磷矿化调控机制的研究大多局限于农业生态系统,以及磷酸酶活性、NP添加之间的相互作用。研究重点关注亚高山森林生态系统土壤磷矿化的环境和微生物驱动因素结果表明,碱性磷酸酶活性较酸性磷酸酶活性更好地解释了土壤无机有效磷含量的海拔和季节动态,说明碱性磷酸酶活性在山地森林生态系统土壤无机磷释放中起着关键作用。颠覆了传统观点认为的酸性磷酸酶在有机磷矿化过程中较碱性磷酸酶起着更为重要的作用。此外,土壤TCTN对这两种磷酸酶活性起着重要的作用,碱性磷酸酶活性受土壤N:P比例的调节,非酸性磷酸酶,这可能是由于ALP编码基因的转录受磷饥饿反应调节的控制。通过整合微生物群落数据集,我们的结果显示,尽管phoD基因的丰度和多样性不高,但碱性磷酸酶活性与相对较少的含phoD细菌密切相关。本研究重点关注根际和非根际土壤磷酸酶活性以及与NP等的关系,但是对于海拔梯度上酸性和碱性磷酸酶的差异及其与微生物群落等的相互作用关系还有待研究。

  • 最新资讯 MORE+
  • 点击次数: 0
    2025 - 03 - 14
    ...


    栢晖,第三方专业科研检测机构2025年3月8日下午13点,栢晖生物举行了一年一度的“安全日”活动。本次活动分为“安全知识培训”和“消防实操演练”两个环节,旨在进一步提升全员安全意识和应急处置能力。活动伊始,总经理杨锦兀发表讲话,介绍了举办“安全日”活动的初心与意义,并强调实验室安全对企业和员工的重要性。他指出,只有将安全理念内化于心、外化于行,才能保障科研工作的有序开展。在随后的安全知识培训中,实验室张副经理围绕灭火器使用、试剂管理、气瓶安全和现场应急处理等内容进行了系统讲解。张副经理结合真实案例,深入浅出地讲解了灭火器的正确操作步骤、火灾应对要点,以及实验室试剂的分类、存储和废弃处理规范等。通过图示和现场互动,全体员工对安全操作有了更清晰、更全面的认识。消防演练环节中,张副经理现场示范灭火器的正确使用方法,并组织员工逐一进行实操训练。通过动手演练,大家切实掌握了应急灭火技能,提升了面对突发状况的应对能力。安全,是科研顺利推进的前提,也是企业可持续发展的保障。栢晖生物始终坚持“安全第一、预防为主”的原则,持续夯实安全管理基础,营造更加安全、高效的实验环境。
  • 点击次数: 0
    2025 - 03 - 05
    ...


    文献解读原名:Multitrophic interactions support belowground carbon sequestrationthrough microbial necromass accumulation in dryland biocrusts译名:多营养级相互作用通过微生物残体积累以支持干旱生物结皮中土壤碳封存期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:9.8发表日期:2025年1月第一作者:石佳 中国农业大学 博士研究生通讯作者:王祥 中国农业大学 教授1背景土壤有机碳(SOC)是全球最大的陆地有机碳库,估计有1500-2400 Pg。SOC在调节全球碳储量和通量方面发挥着重要作用。土壤微生物被视为土壤碳动态的主要调节因子。一般来说,微生物通过分解减少SOC库存,同时通过形成微生物生物量和稳定坏死残留物来促进稳定的碳库。最近对土壤生物标志物的全球评估表明,微生物尸体占SOC库的50%,而活微生物生物量不到5%。因此,需要深入了解控制微生物生命和死亡过程的机制,以揭示全球碳循环的复杂性,并制定有效的土壤管理策略。如生物物理特征、细胞化学组成和生活史等,影响土壤有机物循环与微生物残体碳(MNC)积累。碳利用效率(CUE)衡量转化为微生物生物量的有机碳占比,反映土壤有机碳(SOC)平衡,与 MNC、SOC 的关系存争议。竞争、互利共生和捕食等生物相互作用,影响微生物残体形成与性质。土壤微生物是食物网基础,种间竞争和高营养级捕食影响其存亡与生物量向残体的转化。营养级内和级间的相互作用,会影响 MNC 积累与 SOC 。2提出假设(1)多个营养级类群会介导土壤微生物残体碳的积累。(2)营养级内的资源竞争和跨营养级的掠食性捕食,都可能导致土壤碳更高效地分解,以及微生物残体积累减少。3材料与方法(1)研究区域位于中国西北部陕西省神木市...
  • 点击次数: 0
    2025 - 03 - 01
    ...


    栢晖生物成立于2014年,致力于为生态、农业、林业等科学研究领域提供专业的检验检测服务。公司总部位于成都市成华区四川检验检测创新科技园,实验室规模近3000平,拥有成熟、完善的实验室管理体系。01招聘岗位概览01技术支撑(3人,6-15k)岗位要求:1.生态学、农学、土壤学、林学、草学、环境工程专业硕士,接受应届生;2.有相关实验经验(氨基糖,木质素酚,土壤酶活,有机酸检测,磷组分,PLFA,微生物碳氮磷,有机氮组分等),对于常规实验方法熟悉;3.熟悉相关实验室仪器设备(如:TOC仪,元素分析仪,液相等),了解并掌握相关实验数据的分析能力;4.性格外向,沟通能力强,能适应偶尔出差;岗位职责:1.项目前期对接(回复技术咨询,实验方案确认等);2.监督项目进度(与实验室对接检测要求,监督实验进度、确认实验数据);3.项目后期处理(追踪数据发放,协助处理项目结算等相关问题)。工作地点:成都02品牌经理(9人,6-15k)岗位要求:1、生态学、农学、土壤学、林学、草学、环境工程专业本科及以上学历,23及24届研究生优先,优秀25届亦可;2、有相关实验经验(氨基糖,木质素酚,土壤酶活,有机酸检测,磷组分,PLFA,微生物碳氮磷,有机氮组分等),对于常规实验方法熟悉;3、性格外向,沟通能力强,能适应出差;4、工作踏实,自律性和执行能力强,具有积极进取的精神和不断学习的态度;5、有第三方检测机构相关经验者优先考虑。岗位职责:1、负责所在区域高校和企业市场的开拓推广工作,进入高校开展线下讲座、企业宣讲等活动;2、定期拜访高校和企业相关重点客,通过邮件、直播讲座、电话及微信等与需求客户维持良好的检测合作关系;3、主动学习各种专业知识,关注行业动态及政策;4、负责完成上级领导布置的业绩目标和工作目标;工作地点(驻点城市):北京 广州 南京 杭州 昆明 西安 长沙 沈阳 福州03项目管理(3人,...
  • 点击次数: 0
    2025 - 02 - 13
    ...


    木质素酚的来源木质素是土壤有机碳的重要组成部分,具有芳香单元的三维立体结构, 化学稳定性高,未经分离或化学转化,现有的分析技术很难对其进行直接定量分析。分子标志物的方法是目前用于测定土壤木质素含量和组成较为普遍的方法,即用木质素酚类化合物的含量,对木质素的含量及有机质来源进行指示。目前常用的处理方法是碱性氧化铜裂解出小分子单体,通过LC-DAD、LC-MS、GC-FID和GCMS测定。目标物质分类及应用意义香草基酚系列(V):香草酸、香草醛、香草乙酮丁香基酚系列(S):丁香酸、丁香醛、乙酰丁香酮肉桂基酚系列(C):对-香豆酸、阿魏酸对羟基酚系列(P):对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醛、对羟基苯乙酮样品处理方法方法原理:土壤样品中木质素通过碱性氧化铜在高温下水解成单环酚盐类,调节pH=1,用液液萃取提取出酚类单体,经双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生,用GCMS分离检测,以保留时间和质谱特征离子定性,内标法定量。操作步骤:称0.5-1.0g(精确至0.0001g)样品于反应釜,加1.0g氧化铜和0.1g硫酸亚铁铵,混匀。加10mL氢氧化钠(2mol/L),氮气置换釜内空气15min,170 ℃ 水解3h,加40ug内标,转移,离心,固液分离,10mL超纯水分两次清洗沉淀,合并上清液。1+1盐酸调pH=1,暗处放置1h,离心,固液分离,0.1molL盐酸清洗沉淀两次,合并上清液。提取液加2g氯化钠,混匀,用30mL乙酸乙酯分3次萃取,收集合并有机相,过无水硫酸钠除水。40 ℃氮吹至干燥,加100uL吡啶和400uLBSTFA,70℃下反应3h,上机测定。校正曲线:取适量木质素酚标准使用液,加入到预先装有1mL乙酸乙酯的衍生瓶中,加40ug内标,配制成系列标准溶液,40 ℃下氮气吹干,衍生。数据计算及分析定性方法:通过样品中目标物与标准系列中目标物的保留时间、质谱图,碎片离...
文体活动 MORE+
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。
2017 - 05 - 31
案例名称: 孵化中心流程
说明:
2017 - 07 - 17
微信公众号
检测咨询热线
 
地址:四川省成都市成华区成宏路72号-四川检验检测创新科技园2号楼4层
          湖南省长沙市芙蓉区雄天路98号广发隆平创业园2栋6002
官方热线:028 8525 3068
投诉电话:18181920125
传真:+86 0755-2788 8009
Copyright ©2005 - 2013 成都栢晖生物科技有限公司
犀牛云提供企业云服务
检测咨询热线
检测咨询热线
请您留言

感谢您的关注,当前客服人员不在线,请填写一下您的信息,我们会尽快和您联系。

提交