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准噶尔荒漠梭梭和柽柳根际土壤微生物功能基因丰度变化特征
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作者 马红钰 周小国 +6 位作者 王宝 宋渝川 艾克热木·阿不拉提江 蒋邵丽 闵九洲 赵红梅 程军回 《草业学报》 北大核心 2025年第8期109-122,共14页
大量研究表明,陆地生态系统中养分循环显著受到土壤微生物功能基因丰度(soil microbial functional gene abundance, SMFGA)变化的影响。目前,有关荒漠生态系统灌木根际土壤中SMFGA的变化特征仍所知甚少。基于此,本研究以准噶尔荒漠两... 大量研究表明,陆地生态系统中养分循环显著受到土壤微生物功能基因丰度(soil microbial functional gene abundance, SMFGA)变化的影响。目前,有关荒漠生态系统灌木根际土壤中SMFGA的变化特征仍所知甚少。基于此,本研究以准噶尔荒漠两种共存的优势灌木梭梭和柽柳为目标植物,在采集二者根际和株间空地表层土壤(0~10 cm)的基础上,通过宏基因组测序分析了与土壤碳、氮、磷循环相关的67个SMFGA,旨在揭示根际土壤中SMFGA变化特征及其与土壤理化性质(土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾)和土壤微生物多样性之间的内在联系。研究结果显示:1)与株间空地相比,梭梭和柽柳根际土壤具有较高的速效态养分(铵态氮、硝态氮和速效磷)含量。2)梭梭和柽柳根际土壤中,细菌Shannon-Wiener指数均高于株间空地。真菌Shannon-Wiener指数仅在梭梭根际和株间空地土壤中存在显著差异。3)参与碳、氮、磷循环的15、17和35个功能基因中,分别有6(pulA、nplT、chitinase、nagA、bglB和bglX)、2(nrfH和napB)和8个(gcd、phnG、phnH、phnI、phnL、phnA、phnJ和phnM)功能基因,其相对丰度在梭梭和柽柳根际土壤中显著高于株间空地。4)根际土壤中参与氮、磷循环的SMFGA,与速效钾和pH呈显著正相关关系,而参与碳循环的SMFGA与理化性质和微生物多样性均无显著关系。综合而言,荒漠生态系统中灌木根际效应改变了SMFGA变化特征及其与土壤理化性质和微生物多样性之间的关系。 展开更多
关键词 土壤微生物功能基因 根际土壤 灌木 荒漠生态系统
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典型炼化废水微生物功能结构与主要致毒物质响应关系研究 被引量:1
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作者 宋佳宇 张婷婷 +3 位作者 李立君 李丹丹 李兴春 李昀照 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期943-953,共11页
为探明典型炼化废水处理系统(简称“系统”)生物毒性削减效果、主要致毒物质类别及微生物功能响应关系,以费氏弧菌和鼠伤寒沙门氏菌为受试生物,测试系统沿程生物急性毒性及遗传毒性,并结合毒性鉴别评价方法甄别系统主要致毒物质,同时利... 为探明典型炼化废水处理系统(简称“系统”)生物毒性削减效果、主要致毒物质类别及微生物功能响应关系,以费氏弧菌和鼠伤寒沙门氏菌为受试生物,测试系统沿程生物急性毒性及遗传毒性,并结合毒性鉴别评价方法甄别系统主要致毒物质,同时利用高通量测序技术探究系统微生物功能结构与主要致毒物质响应关系.结果表明:(1)系统沿程生物毒性总体呈下降趋势,生化处理单元进水为急性毒性微毒、遗传毒性阳性.其中,炼油废水急性毒性总削减率为86.514%,遗传毒性总削减率为96.221%;化工废水急性毒性总削减率为53.281%,遗传毒性总削减率为62.273%.(2)通过毒性鉴别评价方法(toxicity identification evaluation,TIE)结果推断,炼油废水主要致毒物质可能为阳离子金属及非极性有机物,化工废水主要致毒物质可能为阳离子金属.(3)CCA分析表明,NH_(3)-N浓度(r=0.819,p=0.001)、Cr浓度(r=0.777,p=0.002)、TPH(total petroleum hydrocarbon,总石油烃)浓度(r=0.752,p=0.002)与生化处理前微生物群落结构均呈显著正相关,与生化处理后微生物群落结构均呈显著负相关.(4)生化处理阶段微生物功能发生极显著(p≤0.01)变化.FAPROTAX数据库预测可知,化学异养、好氧化学异养、芳香化合物降解、亚硝酸盐呼吸、硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、氮气呼吸7种与碳、氮循环相关的微生物功能丰度均较高.研究显示:系统沿程生物毒性虽呈下降趋势,但生化处理单元进水仍为急性毒性微毒、遗传毒性阳性;毒性表征推断炼油废水主要致毒物质可能为阳离子金属及非极性有机物,化工废水主要致毒物质可能为阳离子金属;生化处理单元中与碳、氮循环相关的微生物功能丰度较高,表明生化处理单元存在潜在毒性冲击风险. 展开更多
关键词 炼化废水 急性毒性 遗传毒性 主要致毒物质 微生物功能丰度
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三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析 被引量:9
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作者 陈昕 李奇 +4 位作者 陈懂懂 贺福全 霍莉莉 赵新全 赵亮 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期472-482,共11页
土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象... 土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。 展开更多
关键词 三江源国家公园 草地类型 植被特性 土壤环境 土壤微生物功能基因 基因芯片5.0
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藻菌共培养系统去除畜禽养殖废水中常规污染物及氟喹诺酮类抗生素的效能研究
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作者 屈明祥 朱联东 《环境科学研究》 北大核心 2025年第5期1067-1076,共10页
为评估藻菌共培养系统用于畜禽养殖废水高效处理的可行性,选取小球藻(Chlorella sorokiniana)和活性污泥为研究对象,构建微藻和活性污泥单培养系统及不同接种比例的共培养系统,并对畜禽养殖废水污染物去除率、微藻生长特性、微生物群落... 为评估藻菌共培养系统用于畜禽养殖废水高效处理的可行性,选取小球藻(Chlorella sorokiniana)和活性污泥为研究对象,构建微藻和活性污泥单培养系统及不同接种比例的共培养系统,并对畜禽养殖废水污染物去除率、微藻生长特性、微生物群落结构、关键功能物种的识别及微生物功能丰度变化展开系统研究。结果表明:①与单培养系统相比,共培养系统在污染物去除方面更为有效,最优藻菌接种比例为1∶10,对COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP去除率分别达95.26%、99.53%、36.25%和45.84%。藻菌共培养系统对3种氟喹诺酮类抗生素(Fluoroquinolones,FQs)同样具有显著的去除效果,氧氟沙星(Ofloxacin,OFX)、诺氟沙星(Norfloxacin,NFX)和恩诺沙星(Enrofloxacin,EFX)的去除率分别为25.82%、58.95%和28.02%。②Brevundimonas(短波单胞菌属)、Achromobacter(无色杆菌属)和Diaphorobacter(有益杆菌属)是共培养系统中富集的优势菌属,在污染物去除过程中发挥着重要作用,而Romboutsia(罗姆布茨菌属)被认定为潜在的FQs降解功能菌。③藻菌共培养系统中微生物氮代谢、辅酶因子代谢及细胞色素P450介导的药物代谢等过程的功能基因丰度增加有利于促进污染物去除。研究显示,藻菌共培养系统在处理畜禽养殖废水方面具有广阔的应用前景,微藻生物量、功能物种丰度及相关代谢功能基因丰度的增加是实现各类污染物有效去除的主要机理。 展开更多
关键词 藻菌共培养 畜禽养殖废水 氟喹诺酮类抗生素(Fluoroquinolones FQs) 微生物群落结构 微生物功能丰度
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