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基于稳定性同位素核酸探针技术的同化利用玉米秸秆碳微生物群落演替研究 被引量：1
1
作者 陈霄龙 郭腾飞 +6 位作者 张倩 岳克 张珂珂 宋晓 丁世杰 张水清 黄绍敏 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期430-440,共11页
[目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据。[方法]采用^(13)C标记高丰度玉米秸秆。微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土。共设置3... [目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据。[方法]采用^(13)C标记高丰度玉米秸秆。微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土。共设置3个处理:不添加秸秆(soil)、添加自然丰度秸秆(soil+^(12)C-straw)和添加13C标记秸秆(soil+^(13)C-straw)。培养30天时,结合同位素示踪与高通量测序等技术,测定秸秆添加对土壤有机碳的激发效应,分析利用秸秆碳源的细菌、真菌群落结构及其与土壤胞外酶活性的关系。[结果](1)秸秆添加显著提高了土壤CO^(2)排放,添加秸秆对土壤有机碳的激发效应在培养第1天达到峰值,土壤和秸秆CO^(2)排放比例均在培养第3天达到峰值。(2)整个培养时期共发现参与秸秆碳同化利用的细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTU_(s))238个,真菌OTU_(s)24个。细菌OTU_(s)主要属于细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与绿弯菌门(Chloroflexi),真菌OTU_(s)主要为子囊菌门中的粪壳菌纲(Sordariomycetes)。(3)秸秆分解不同时期的微生物群落结构存在显著差异,在整个培养时期,以热单胞菌属(Thermomonas)与溶杆菌属(Lysobacter)为代表的7个细菌属快速响应秸秆添加,以假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)与土生单胞菌属(Terrimonas)为代表的6个细菌属延迟响应;两个真菌属枝鼻菌属(Cladorrhinum)与葡萄穗霉属(Stachybotrys)表现为对秸秆添加的快速响应,新赤壳属(Neocosmospora)与unclassified_f_Halosphaeriaceae为延迟响应。(4)曼特尔分析表明,细菌热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌裂壳菌属(Schizothecium)与碳氮转化相关土壤胞外酶活性呈显著正相关关系。[结论]外源秸秆添加对土壤有机碳产生正激发效应,显著增加了土壤CO^(2)排放。同化秸秆碳源的微生物随培养时间延长发生群落演替,细菌的热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌的裂壳菌属(Schizothecium)在玉米秸秆分解过程中具有重要作用,可为秸秆高效腐熟菌剂的研发提供依据。 展开更多
关键词 ^(13)C玉米秸秆 DNA稳定同位素核酸探针 微生物类群 群落演替
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基于稳定性同位素核酸探针技术的红壤微生物底物利用策略研究 被引量：5
2
作者 王辛辛 刘岩 +3 位作者 张威 周旭辉 何红波 张旭东 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期274-284,共11页
外源活性碳底物输入强烈影响土壤微生物的生长,但是在系统发育分类水平上,细菌和真菌对活性底物的动态响应及利用特征和微生物群落组成的关系仍不清楚。以红壤为研究对象,采用;C标记葡萄糖为底物进行模拟培养并定期取样,利用稳定性同位... 外源活性碳底物输入强烈影响土壤微生物的生长,但是在系统发育分类水平上,细菌和真菌对活性底物的动态响应及利用特征和微生物群落组成的关系仍不清楚。以红壤为研究对象,采用;C标记葡萄糖为底物进行模拟培养并定期取样,利用稳定性同位素核酸探针(DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP)和高通量测序技术分析活性的真菌和细菌类群,并探讨不同微生物利用葡萄糖来源碳的动态特征。研究发现,微生物群落对葡萄糖的利用符合从细菌向真菌演替的r/K选择策略。在细菌群落中,隶属于富营养菌的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)对活性底物的利用能力显著高于寡营养菌的酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)。和细菌的底物利用策略不同,真菌子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)在整个培养期间均可以利用葡萄糖和土壤原有组分。因此,葡萄糖的连续加入并未改变不同营养类型细菌的底物利用策略,而真菌对底物的利用具有广谱性特征,活性底物可诱导真菌对土壤原有组分的利用。 展开更多
关键词 底物利用策略 C-葡萄糖 时间动态 营养策略 稳定同位素核酸探针技术
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稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物原位鉴定的应用 被引量：6
3
作者 蔺中 孙礼勇 +3 位作者 陈昊 孙迎韬 白婧 李永涛 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期1-6,共6页
新近发展起来的稳定性同位素探针技术(SIP)与分子生物学方法结合,能够定向发掘复杂环境中参与特定生态过程的微生物资源,是土壤功能微生物原位鉴定的有效手段,具有广阔的应用前景。其原理是环境样品中的功能微生物代谢同化同位素标记的... 新近发展起来的稳定性同位素探针技术(SIP)与分子生物学方法结合,能够定向发掘复杂环境中参与特定生态过程的微生物资源,是土壤功能微生物原位鉴定的有效手段,具有广阔的应用前景。其原理是环境样品中的功能微生物代谢同化同位素标记的底物,通过对其生物标志物(即DNA、RNA、PLFA等)进行提取、分离、鉴定和比对分析,以此获取介导土壤物质转化和循环过程的功能微生物的直接信息。本文在分别介绍SIP技术在土壤功能微生物原位鉴定过程中的各种前处理方法、生物标志物选择及后续鉴定方法的基础上,综述了SIP技术在研究驱动土壤有机污染物生物降解、碳氮循环等过程的功能微生物原位鉴定的应用进展,展望了SIP技术在土壤微生物基因组学方面的应用前景。 展开更多
关键词 土壤 稳定性同位素探针技术 原位鉴定 功能微生物
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放射性同位素标记核酸探针的方法 被引量：3
4
作者 马昌燐 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 1994年第3期280-283,共4页
介绍放射性同位素标记核酸的方法，包括缺口平移法标记ＤＮＡ、引物延伸法标记ＤＮＡ、聚合酶法标记ＲＮＡ、Ｔ４多核苷酸激酶标记ＤＮＡ或ＲＮＡ的５′－末端、末端脱氧核苷酸基转移酶标记ＤＮＡ的３′－末端、ＤＮＡ聚合酶ⅠＫｌｅｎ... 介绍放射性同位素标记核酸的方法，包括缺口平移法标记ＤＮＡ、引物延伸法标记ＤＮＡ、聚合酶法标记ＲＮＡ、Ｔ４多核苷酸激酶标记ＤＮＡ或ＲＮＡ的５′－末端、末端脱氧核苷酸基转移酶标记ＤＮＡ的３′－末端、ＤＮＡ聚合酶ⅠＫｌｅｎｏｗ片段标记ＤＮＡ的３′－末端、Ｔ４ＤＮＡ聚合酶标记ＤＮＡ的３′－末端、标记寡核苷酸。 展开更多
关键词 核酸探针 放射性同位素 标记方法
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水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO_(2)浓度升高的适应规律
5
作者 曹伟伟 严陈 +3 位作者 钟文辉 朱春梧 朱建国 贾仲君 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1055-1065,共11页
CH4是仅次于CO_(2)的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,未来大气CO_(2)浓度升高情景下(elevatedCO_(2),eCO_(2)),水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE(FreeAir CO_(2) Enrichment)水稻田试... CH4是仅次于CO_(2)的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,未来大气CO_(2)浓度升高情景下(elevatedCO_(2),eCO_(2)),水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE(FreeAir CO_(2) Enrichment)水稻田试验平台,通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验,采用稳定性同位素核酸探针(DNA-SIP)和高通量测序技术,研究未来大气CO_(2)浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明:与常规大气CO_(2)浓度(ambient CO_(2),aCO_(2))相比,eCO_(2)条件下的甲烷氧化活性显著增加,从243 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1)增加至302 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1),增幅高达24.3%,甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍~1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA,高通量测序发现,未来大气CO_(2)升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替,与对照相比,类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%~17.0%,而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%~11.1%;同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述:未来大气CO_(2)升高情景下,水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异,促进了甲烷氧化通量,而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应,是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。 展开更多
关键词 大气CO_(2)浓度升高 水稻土 甲烷氧化菌 稳定性同位素核酸探针(DNA-SIP) 高通量测序
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DNA-SIP鉴定甘蔗//大豆间作土壤^(15)N-DNA富集位置的氮循环功能基因qPCR方法 被引量：2
6
作者 苟永刚 余玲玲 +1 位作者 许霞 王建武 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期140-147,共8页
为筛选有效鉴定甘蔗//大豆间作系统的稳定性同位素核酸探针技术(DNA-SIP)中超高速离心后15N-DNA富集位置的指示功能基因,利用实时荧光定量PCR技术(qPCR),检测6个氮素循环功能基因在不同浮力密度离心液DNA中的相对丰度分布,通过对氮素循... 为筛选有效鉴定甘蔗//大豆间作系统的稳定性同位素核酸探针技术(DNA-SIP)中超高速离心后15N-DNA富集位置的指示功能基因,利用实时荧光定量PCR技术(qPCR),检测6个氮素循环功能基因在不同浮力密度离心液DNA中的相对丰度分布,通过对氮素循环功能基因相对丰度作图分析,nifH和amoA基因在甘蔗//大豆间作和大豆单作种植模式中15N标记组与对照组基因丰度峰发生偏移,chiA基因丰度峰仅在大豆单作种植模式下存在偏移,而nirS、nirK、nosZ等3个基因的丰度峰值在两种种植模式下均不发生偏移。结果表明nifH和amoA基因可作为指示基因,能够有效鉴定甘蔗//大豆间作系统中DNA-SIP技术15N-DNA位置。 展开更多
关键词 甘蔗//大豆间作 稳定性同位素核酸探针 荧光定量PCR 功能基因
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油气微生物分子勘探技术与初步应用 被引量：3
7
作者 许科伟 郑旭莹 +2 位作者 顾磊 郭嘉琪 汤玉平 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期896-903,共8页
油气微生物勘探技术因其多解性小、信噪比高、受环境影响小、经济快速的特点,越来越受到勘探家的重视。随着高通量测序、分子生物学技术及生物信息学的快速发展,从微生物群落整体的角度描述特定油气指示微生物的变化,已成为未来微生物... 油气微生物勘探技术因其多解性小、信噪比高、受环境影响小、经济快速的特点,越来越受到勘探家的重视。随着高通量测序、分子生物学技术及生物信息学的快速发展,从微生物群落整体的角度描述特定油气指示微生物的变化,已成为未来微生物勘探技术的重要发展方向。介绍土壤样品采集、DNA提取与分析、判别模型建立和有利区预测等4个油气微生物分子勘探技术关键环节,并针对土壤DNA提取和油气指示微生物检测进行重点阐述。工业级DNA提取技术研究发现,Griffth方法提取并纯化土壤微生物DNA效果最佳。针对大样本量工程,使用高通量移液工作站和商用多孔板DNA抽提试剂盒可大幅提高勘探效率;综合稳定性同位素探针和高通量测序的分子检测技术研究探明了典型含油气区主要油气指示微生物菌种分布规律,高频油指示菌(AMNR族)为节杆菌、分枝杆菌、诺卡氏菌和红螺菌,高频气指示菌为甲基球菌、甲基杆菌、甲基孢囊菌。微生物分子勘探技术在鄂尔多斯盆地杭锦旗地区的初步应用表明,该技术在黄土塬地貌区油气识别精度显著提升,在含油气性评价方面效果良好,为鄂尔多斯盆地北部致密气有利区带筛选提供了参考依据。 展开更多
关键词 微生物勘探 分子生物学 高通量测序 稳定性同位素探针 DNA 鄂尔多斯盆地
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稻田生物固氮研究进展及方向 被引量：18
8
作者 谢祖彬 张燕辉 王慧 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期540-546,共7页
稻田淹水产生的合适pH和氧化-还原条件为固氮微生物的固氮提供了适宜环境条件,使得稻田在多年不施氮肥条件下仍能维持一定产量,而旱地产量则逐年下降。随着化学氮肥用量的增加,导致了严重的环境污染,迫切需要增加生物固氮来保证粮食生... 稻田淹水产生的合适pH和氧化-还原条件为固氮微生物的固氮提供了适宜环境条件,使得稻田在多年不施氮肥条件下仍能维持一定产量,而旱地产量则逐年下降。随着化学氮肥用量的增加,导致了严重的环境污染,迫切需要增加生物固氮来保证粮食生产和减少环境污染。为发挥稻田生物固氮功能,我们对稻田生物固氮的研究方法、固氮量、固氮微生物、影响因素、调控及其研究方向进行综述,以期为稻田生物固氮研究提供参考。 展开更多
关键词 稻田 生物固氮 固氮微生物 稳定性同位素探针 二次离子质谱
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植物光合碳在根际土壤中的微生物转化与SIP技术 被引量：7
9
作者 连腾祥 王光华 +3 位作者 于镇华 刘居东 金剑 刘晓冰 《土壤与作物》 2013年第2期77-83,共7页
光合碳是"大气-植物-土壤"系统碳循环的重要组成部分,也是土壤有机碳的重要来源。根际土壤微生物在植物光合碳转化过程中起到关键作用。由稳定性同位素标记技术与分子生物学技术相结合发展起来的稳定性同位素探测技术(stable ... 光合碳是"大气-植物-土壤"系统碳循环的重要组成部分,也是土壤有机碳的重要来源。根际土壤微生物在植物光合碳转化过程中起到关键作用。由稳定性同位素标记技术与分子生物学技术相结合发展起来的稳定性同位素探测技术(stable isotope probing,SIP),可确定参与碳转化的微生物群落结构和功能,以及复杂群落中微生物相互关系,在研究有机碳和微生物相互作用关系方面具有广阔的应用前景。简要概述了光合碳在植物地下部的分配,总结了根系分泌物和微生物之间的关系,介绍了利用PLFA-SIP、RNA-SIP和DNA-SIP技术研究碳转化相关微生物的优势,提出了该技术目前存在的一些问题,展望了其在微生物生态研究上的应用。 展开更多
关键词 光合碳 微生物 根际 稳定性同位素探针
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