乙草胺、甲胺磷及其复合对土壤真菌种群的毒性效应

农药的施用会对土壤非靶向微生物的数量、种群结构产生影响,目前关于这方面的研究主要集中在土壤细菌,而真菌的较少。以从中科院海伦生态站采集的农田黑土作为实验土壤,采用室内模拟和PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)的方法,考察北方常用的除草剂乙草胺和杀虫剂甲胺磷对真菌多样性和种群结构的影响。设定对照,乙草胺3个浓度单独处理(50、150、250mg·kg-1),甲胺磷3个浓度单独处理(50、150、250mg·kg-1)和它们复合的9个处理,共16个处理。结果表明,乙草胺单独作用时,增加了土壤真菌的多样性,并且对真菌多样性和种群结构的影响在第1周尤为显著,处理8周后呈恢复的趋势。甲胺磷单独作用时对土壤真菌多样性起抑制作用,使真菌种群结构发生了改变,随着培养时间的延长,其对真菌影响也逐渐减弱,真菌种群多样性和结构在处理8周后可部分恢复。乙草胺与甲胺磷相复合时,土壤真菌多样性的变化因两种农药浓度组合的不同而不同。在培养初期多数复合处理降低了土壤真菌的多样性,至末期时多数处理可增加真菌的多样性。对种群结构的影响在第1周时,中、高浓度甲胺磷与乙草胺的复合以甲胺磷为主导因子,第8周时乙草胺与低、中浓度甲胺磷复合时起到主导作用,经8周培养后,各复合处理土壤真菌种群结构并未恢复到对照水平,复合处理比单因子的生态效应要强,作用方式更复杂。

乙草胺和甲胺磷对农田黑土可培养真菌数量及种群结构的影响

应用传统及PCRDGGE方法(denaturinggradientgelelectrophoresis),分别对不同浓度乙草胺、甲胺磷胁迫下黑土中可培养真菌CFU(colonyformingunits)、种群丰富度(richness)及种群结构动态变化规律进行了研究.结果表明,在实验室微域条件下,乙草胺对黑土可培养真菌CFU的影响随处理浓度的增加而抑制作用增强,表现出由低浓度(50mg·kg-1)时的刺激生长到高浓度(250mg·kg-1)时的长期抑制效应;250mg·kg-1甲胺磷在8周处理过程中对土壤可培养真菌生长具有显著的刺激效应,使可培养真菌CFU比对照增加10倍,但50和150mg·kg-1甲胺磷处理对土壤可培养真菌CFU无显著影响.种群丰富度系数分析结果表明,高、中浓度乙草胺处理可使土壤可培养真菌种群丰富度不可逆地降低.土壤真菌rDNA特异PCRDGGE聚类分析结果表明,不同浓度乙草胺、甲胺磷处理均不同程度地对土壤可培养真菌的种群组成和结构造成影响,其中甲胺磷尤为显著.

乙草胺胁迫对土壤真菌拮抗功能和假单胞菌以及芽胞杆菌群落结构的影响

真菌拮抗功能是自然健康土壤对病原真菌所具有的免疫能力,这种能力与土壤中许多可分泌拮抗物质的细菌有关,而假单胞菌和芽胞杆菌是目前研究最多的具拮抗功能的种群。乙草胺是北方使用量最大的除草剂,目前它的施用对土壤真菌拮抗能力的影响还未见报道。本文通过室内模拟培养,考察不同浓度乙草胺(0、50、150、250mg·kg-1土)对土壤真菌拮抗能力的影响,并运用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)方法研究真菌拮抗功能逐渐下降的土壤样品中假单胞菌和芽胞杆菌群落结构变化情况。结果表明,在实验室微宇宙条件下,乙草胺的施用会降低土壤真菌拮抗能力,在处理第12d时可以得到土壤真菌拮抗功能差异显著的土壤样品。土壤芽胞杆菌多样性随乙草胺浓度的升高而下降,而假单胞菌多样性变化不大。乙草胺胁迫下芽胞杆菌和假单胞菌群落结构都发生明显改变,尤其是芽胞杆菌(处理土壤样品与对照的群落结构相似性为0.60),且施加浓度越高,群落结构组成偏离自然土壤越远。真菌拮抗能力的降低与假单胞菌和芽胞杆菌多样性和结构的改变相关。

油松阔叶混交林不同层次优势植被根区土壤真菌的群落结构

采用真菌的28SrDNA的特异性引物对千山油松阔叶混交林中乔木层、灌木层和草本层优势植被根区土壤中提取的真菌总DNA进行PCR扩增,并通过DGGE技术对PCR产物进行分析,结果表明:乔木层针叶树(油松、红松)根区土壤真菌的多样性最低,草本层植被根区土壤真菌的多样性最高。乔木层阔叶树根区土壤真菌群落结构与灌木层相似,草本层与二者差异较大。

胶州湾和东太平洋海隆(~13°N)沉积物微生物多样性研究

海洋是一个巨大的生态系统，多样的微生物是构成海洋生态系统的基本元素。海洋微生物的群落结构及演变深刻的反映着海洋生态系统的变迁。本文采用分子生物学技术，研究了近海沉积物生态系统——胶州湾沉积物中细菌的多样性、群落结构的时空演替规律以及远洋深海沉积物生态系统——东太平洋海隆北纬13o附近深海沉积物中细菌和古细菌群落结构沿沉积物断层的分布情况，结果表明在两处沉积物中，微生物群落的结构都与环境因子有显著的相关性，是反映海洋沉积物环境特征的重要（分子）标志物，并且可能在这些环境中参与生物地球化学循环等重要过程。 1.从胶州湾不同区域的8个代表性站点采集4个季度的沉积物样品。提取总基因组DNA，利用16S rDNA作为分子标记，采用克隆文库对胶州湾沉积物中细菌群落的组成、空间分布和季节演替规律进行了研究。结果显示沉积物中的细菌具有高度多样性，来自于13个细菌门，同时还有28%的未鉴定克隆，表明胶州湾沉积物中蕴藏着巨大的微生物资源。其中已鉴定的优势种群是α-、β-、γ-、δ-变形细菌、绿弯菌、厚壁菌、蓝细菌和放线菌。同时还包括酸杆菌、拟杆菌、浮霉菌、疣微菌、芽单胞菌、绿菌、梭杆菌、异常球菌-栖热菌等类群的存在。将各克隆库的组成与温度、总碳、总氮等环境因子结合分析，结果显示细菌群落结构更替的主要驱动力是季节变化所带来的温度等环境因子的演变。对数据库中与本研究所获得序列具有最近亲缘关系序列的来源环境进行分析表明，胶州湾中细菌群落受航运活动、水产养殖、重金属污染等人类活动的明显影响，同时这些活动表现出显著的空间特异性，比如C4和D6等站点明显受到航运活动的影响，而A3和Y1等站点则容易受到沿岸径流所带来的淡水和油污染的影响。 2.分别利用PCR-DGGE和克隆文库技术对东太平洋海隆北纬13o附近深海柱状沉积物样品中细菌和古菌群体进行研究，结果显示这些微生物群落沿四个分别代表不同沉积年代断层明显的成层分布，与环境因子结合分析表明这种成层分布与氧化还原性质等地球化学特征的成层分布相吻合，提示我们该生态系统中的微生物受到环境因子的巨大作用，同时也表明这些微生物可能参与该生态系统中硫、金属元素代谢等过程。通过系统发育分析，四个断层中的微生物群落中呈现出很多与热液活动相关的个体（其中34.7%的细菌序列和31%的古菌序列与来源于各种热液环境的序列具有最近的亲缘关系）。但总体群落结构分析表明该区域可能属于热液活动影响区域的边缘，处于从热液活动环境到普通的低温沉积物环境的过渡区域。 3.将在胶州湾和东太平洋海隆北纬13o附近海洋沉积物生态系统中都存在的优势细菌类群（α-、β-、γ-、δ-变形细菌和放线菌、绿弯菌、厚壁菌、酸杆菌、浮霉菌）进行系统发育分析和背景比较分析，结果显示两处沉积物中的细菌优势种群虽然在大类群上很多是相同的，但是可能由于两处沉积物中不同物理化学等环境因子的选择作用（如胶州湾的近海特征和人为活动，东太平洋深海特点和热液活动），而导致优势种群在系统发育关系上距离比较远。这表明独特的微生物群落结构，特别是优势种群的群落结构信息是描述特定环境生态系统的重要方面。本研究表明在全球环境变迁中,自然环境因子和人类活动都在深刻改变着微生物群落的结构和功能。本文阐述了在环境变迁特定时期两处沉积物生态系统中的微生物群落结构及时空差异，为研究大范围生态系统的演变提供了依据，同时也为在两处沉积物环境中进行微生物参与的生物地球化学研究奠定了基础。

贵州赫章土法炼锌导致的土壤重金属污染特征及微生物生态效应

贵州省赫章县妈姑镇新关寨附近的土法炼锌不仅导致植被的破坏，而且使附近土壤中重金属有不同程度的积累，Zn达到162.23-877.88mg/kg,Pb为37.24-305.56mg/kg,Cd为0.50-16.43mg/kg，大大超过了当地的土壤背景值；而且重金属含量（特别是Pb和Zn含量）与土壤中的Fe2O3和Al2O3有极显著的正相关关系，显示土壤中铁氧化物和粘土矿物对重金属的固定作用。化学形态研究表明，Pb和Zn在土壤中主要表现为铁锰氧化物结合态与残渣态，而Cd的情况与Pb和Zn完全相反，其形态以可交换态为主。本区土壤微生物生物量（用含碳量表示）较低，仅为57.00-388.00μg/g，而且与土壤重金属间有显著的负相关关系，特别是与Zn的相关系数高达-0.7801，反映出重金属对微生物的毒害作用。Biolog测试结果表明，土壤微生物群落结构间没有明显的差别；土壤微生物DNA经PCR（聚合酶链式反应）和DGGE（变性梯度胶电泳）反应后的基因片段非常一致，反映出不同程度的重金属污染并没有导致土壤微生物群落结构的改变和基因损伤，另一方面也表明，土壤本身有强烈的固定重金属能力，抵御了重金属对土壤生物的进一步毒害。

OLAND生物脱氮系统中硝化菌群16SrDNA的DGGE分析

为了考察生物脱氮系统中硝化菌群 (氨氧化菌和亚硝酸氧化菌 )的种群多样性及硝化菌群随溶解氧降低的种群变化规律 ,并建立一套行之有效的用于自养生物脱氮系统中功能微生物菌群的快速分子检测技术 ,采用DGGE (变性梯度凝胶电泳 )分子检测技术对硝化菌群的 16SrDNA的特异性PCR扩增产物进行了分析 ,结果表明 :OLAND生物脱氮系统中氨氧化菌和亚硝酸氧化菌随溶解氧的降低表现出了不同的种群变化规律 ,氨氧化菌种群多样性受溶解氧的影响非常大 ,而亚硝酸氧化菌的种群多样性比较单一 ,且不受溶解氧的影响。结合FISH (全细胞荧光原位杂交 )分析结果表明 ,在OLAND限氧稳定运行后期 ,亚硝化单胞菌属 (Nitrosomonas)是主要的氨氧化菌 ,占OLAND限氧亚硝化阶段反应器中总细菌数的 72 .5 %左右