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反硝化功能基因nirS和nirK及其检测技术研究进展 被引量：6
1
作者 张旭志 杨倩倩 +1 位作者 赵俊 曲克明 《微生物学杂志》 CAS CSCD 2018年第4期84-91,共8页
反硝化作用对维持环境氮平衡具有重要意义,其过程中亚硝酸盐向NO的转化是关键步骤,由亚硝酸盐还原酶控制,因此检测亚硝酸盐还原酶编码基因可以从分子生物学角度深入分析微生物种群特性和氮元素的转化规律,进而为评估生态环境健康状况等... 反硝化作用对维持环境氮平衡具有重要意义,其过程中亚硝酸盐向NO的转化是关键步骤,由亚硝酸盐还原酶控制,因此检测亚硝酸盐还原酶编码基因可以从分子生物学角度深入分析微生物种群特性和氮元素的转化规律,进而为评估生态环境健康状况等科研与生产活动提供支撑数据。重点综述了近年来反硝化作用功能基因nirS和nirK及其检测技术的研究进展,并对未来可预期的检测技术进行了展望,以期为该领域的研究人员提供参考。 展开更多
关键词 反硝化作用 功能基因 nirs nirk 检测技术
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撂荒地亚硝酸还原酶基因nirK和nirS丰度动态 被引量：4
2
作者 呼和 陈先江 程云湘 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1253-1259,共7页
使用荧光定量PCR法测定亚硝酸还原酶基因(nirK和nirS)遗传特异性片段,研究了草原撂荒地土壤反硝化微生物丰度随着撂荒时间的变化。结果表明,轻度放牧草原和3种不同撂荒时间地的土壤中nirK基因型反硝化微生物丰度都显著高于nirS基因型反... 使用荧光定量PCR法测定亚硝酸还原酶基因(nirK和nirS)遗传特异性片段,研究了草原撂荒地土壤反硝化微生物丰度随着撂荒时间的变化。结果表明,轻度放牧草原和3种不同撂荒时间地的土壤中nirK基因型反硝化微生物丰度都显著高于nirS基因型反硝化微生物丰度(P<0.05)。土壤nirK及nirS基因型反硝化微生物丰度撂荒地和轻度放牧地之间均有显著差异(P<0.05),但3种撂荒地均未发生显著变化(P>0.05)。此外,这两种基因型反硝化微生物丰度之间有极显著线性负相关关系(P<0.001)。以上结果说明,nirK和nirS基因型反硝化微生物对环境因子的响应有差异。 展开更多
关键词 反硝化微生物 nirk基因 nirs基因 撂荒地 轻度放牧草原
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Cu-NiR与cd_(1)-NiR——两类反硝化亚硝酸还原酶研究进展 被引量：5
3
作者 王宝茹 王旭 +1 位作者 王伟波 唐东山 《植物科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期324-334,共11页
亚硝酸还原酶(Nitrite Reductase,NiR)是自然界氮循环过程中催化亚硝酸盐还原的一类关键酶。其中,nirS和nirK基因编码合成的亚硝酸还原酶Cu-NiR和cd1-NiR是反硝化作用中的限速酶,二者功能类似但结构和辅助因子组成截然不同。研究发现这... 亚硝酸还原酶(Nitrite Reductase,NiR)是自然界氮循环过程中催化亚硝酸盐还原的一类关键酶。其中,nirS和nirK基因编码合成的亚硝酸还原酶Cu-NiR和cd1-NiR是反硝化作用中的限速酶,二者功能类似但结构和辅助因子组成截然不同。研究发现这两类酶对不同环境梯度具有不同的响应机制。因此,本文详述了Cu-NiR和cd1-NiR的结构特征、相关微生物类群的分布和检测技术,并针对nirS和nirK基因表达和活性的影响因素进行了统计和分析,最后对未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 亚硝酸还原酶 nirk基因 nirs基因 基因丰度 环境因子
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凡纳滨对虾循环水养殖系统生物膜反硝化菌研究
4
作者 李雅媛 张旺 +3 位作者 刘兴国 肖述文 江海鑫 陆诗敏 《水产科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期775-783,共9页
硝态氮去除对于养殖尾水再利用及达标排放具有重要意义。为探明凡纳滨对虾循环水养殖系统中移动床生物反应器的反硝化潜力和氮代谢通路特征,对其表面生物膜菌群结构和反硝化效率进行分析。Illumina测序结果显示:所有样本优势菌门均为变... 硝态氮去除对于养殖尾水再利用及达标排放具有重要意义。为探明凡纳滨对虾循环水养殖系统中移动床生物反应器的反硝化潜力和氮代谢通路特征,对其表面生物膜菌群结构和反硝化效率进行分析。Illumina测序结果显示:所有样本优势菌门均为变形菌门(20.31%~25.36%)和拟杆菌门(14.42%~24.28%);在属水平上,红球菌属(0.28%~0.97%)、副球菌属(0.50%~0.99%)和假单胞菌属(0.15%~0.30%)等好氧反硝化菌主要负责硝态氮还原。实时荧光定量PCR结果显示,生物膜中反硝化功能基因nirK基因丰度高于nirS基因和nosZ基因,nirK型反硝化微生物是主要的反硝化微生物类群。原核生物功能注释结果表明,生物膜中存在活跃的异养反硝化代谢途径,可能受制于有限碳源,反硝化菌之间,及其和生物膜优势菌属之间以竞争关系为主。厌氧脱氮模拟试验表明,在不添加碳源条件下,填料生物膜可将对虾养殖水体硝态氮去除98.07%。基于上述氮代谢通路特征,本试验进一步提出短程反硝化-厌氧氨氧化对虾养殖废水硝态氮去除优化策略。此结果为深入理解循环水养殖系统氮素代谢通路及未来管理、利用填料生物膜内源性碳源和潜在反硝化功能提供理论依据。 展开更多
关键词 nirs基因 nirk基因 nosz基因 移动床生物反应器 原核生物功能注释
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山东省盐渍化地区芦苇根际反硝化细菌群落结构研究
5
作者 宋延静 马兰 +4 位作者 李俊林 单燕 王洁 赵玲玲 王向誉 《山东农业科学》 北大核心 2021年第12期137-142,共6页
芦苇是山东省盐渍化地区常见的湿地盐生植物,对氮素转化以及氮去除有重要作用,其中微生物介导的反硝化过程被认为是主要的除氮机理。本研究以山东省不同盐渍化地区的芦苇根际土为材料,采用荧光定量PCR技术及高通量测序技术,对nirS、nirK... 芦苇是山东省盐渍化地区常见的湿地盐生植物,对氮素转化以及氮去除有重要作用,其中微生物介导的反硝化过程被认为是主要的除氮机理。本研究以山东省不同盐渍化地区的芦苇根际土为材料,采用荧光定量PCR技术及高通量测序技术,对nirS、nirK及nosZ 3种基因型反硝化细菌的丰度以及nosZ基因型反硝化细菌的多样性、群落分布进行比较分析。结果表明,山东省盐渍化地区的芦苇根际中nosZ基因的拷贝数最高,昌邑和寿光地区的芦苇根际nirK基因拷贝数高于nirS,东营和滨州的芦苇根际nirS基因拷贝数高于nirK。固氮螺菌属(Azospirillum)是山东省盐渍化地区芦苇根际的优势反硝化细菌,尤其在昌邑(39.1%)和滨州地区(35.1%),Oligotropha是寿光芦苇根际丰度最高的反硝化菌(27.3%),假单胞菌属(Pseudomonas)是东营地区芦苇根际丰度最高的反硝化细菌(34.4%)。滨州地区的芦苇根际反硝化细菌多样性最高。昌邑和寿光两地的芦苇根际nosZ反硝化细菌群落结构相似,东营和滨州两地nosZ反硝化细菌群落组成差异较小。土壤的含盐量、Na+含量、含水量、总碳含量、铵盐以及pH值等环境因子均可影响芦苇根际nosZ基因型反硝化细菌的群落结构。 展开更多
关键词 芦苇 反硝化细菌 nirs、nirk、nosz基因 荧光定量PCR 高通量测序
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作物茬口对黑土农田土壤反硝化细菌数量及群落结构的影响 被引量：2
6
作者 王璐 刘俊杰 +4 位作者 刘株秀 顾海东 张兴义 王光华 刘晓冰 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1782-1792,共11页
【目的】反硝化作用导致农田土壤氮素损失和温室气体N2O的排放。研究不同作物茬口对土壤反硝化细菌群落结构的影响,旨在揭示作物茬口影响N2O排放的相关机制。【方法】定位试验位于黑龙江省海伦市前进乡光荣村(47°23′N,126°51... 【目的】反硝化作用导致农田土壤氮素损失和温室气体N2O的排放。研究不同作物茬口对土壤反硝化细菌群落结构的影响,旨在揭示作物茬口影响N2O排放的相关机制。【方法】定位试验位于黑龙江省海伦市前进乡光荣村(47°23′N,126°51′E),种植方式包括玉米连作(CC)、大豆连作(SS)以及玉米-大豆轮作,每年一季。取样时,轮作体系玉米已倒茬三次、大豆两次。采集CC、SS以及轮作体系中的大豆茬口(SSC)和玉米茬口(CSC)的表层土壤(0—15 cm)样品,利用实时定量PCR(qPCR)和高通量测序技术,分析土壤中的nirS和nirK型反硝化细菌丰度和群落组成。【结果】在4个作物茬口土壤中,CC处理的反硝化速率最高,玉米-大豆轮作体系中SSC和CSC处理的反硝化速率显著高于SS处理。轮作体系两个茬口SSC和CSC处理的nirS和nirK型反硝化细菌基因丰度多显著高于SS处理,而与CC处理多差异不显著。PCoA结果显示,SSC和CSC处理的nirS型反硝化细菌群落间差异显著,而CC和SS处理的nirK型反硝化细菌群落间存在显著差异。RDA分析结果表明,NO_(3)^(-)-N和C/N分别是nirS和nirK型反硝化细菌群落分异的最主要驱动因子。SEM分析结果显示,nirS型反硝化细菌群落与反硝化速率呈显著正相关(R^(2)=0.92),而nirS和nirK型基因丰度与土壤反硝化速率无显著相关关系。【结论】作物茬口显著影响黑土农田土壤反硝化细菌群落和丰度组成。反硝化细菌群落组成而非反硝化细菌丰度是反硝化速率变化的决定性因素,nirS型反硝化细菌对土壤反硝化作用贡献更大。 展开更多
关键词 nirs型基因 nirk型基因 大豆茬 玉米茬 反硝化速率
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泗顶矿区植物根际和非根际土壤反硝化细菌群落特征 被引量：2
7
作者 于方明 林秋娟 +4 位作者 韦嘉裕 李宋颖 唐炽健 唐舒婷 李艺 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2494-2506,共13页
为了探讨植物种类和土壤性质如何影响重金属污染严重矿区的土壤反硝化过程,本研究以广西柳州泗顶铅锌矿区上游、尾矿和下游3个区域优势植物——蜈蚣草、芦苇和五节芒的根际和非根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术和荧光定量PCR技术... 为了探讨植物种类和土壤性质如何影响重金属污染严重矿区的土壤反硝化过程,本研究以广西柳州泗顶铅锌矿区上游、尾矿和下游3个区域优势植物——蜈蚣草、芦苇和五节芒的根际和非根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术和荧光定量PCR技术,分析了3种优势植物根际和非根际土壤中nirK型和nirS型反硝化细菌的群落结构、丰度和多样性特征。结果表明:罗河杆菌属(nirS型)和慢生根瘤菌属(nirK型)为根际和非根际土壤中的优势菌属,所占比例分别为2.6%~67.8%和4.1%~38.1%。尾矿区根际及非根际土壤中nirS和nirK基因的丰度范围分别为1.45×10^(6)~7.78×10^(6)基因拷贝数·g^(-1)(以干土计)和1.10×10^(6)~5.70×10^(6)基因拷贝数·g^(-1),显著低于上游区和下游区(P<0.05)。3种优势植物根际土壤的Shannon指数和ACE指数均大于非根际土壤。多元线性回归分析和Mantel检验表明,土壤含水率、总碳、总氮和总磷含量是影响泗顶矿区3种优势植物根际和非根际反硝化细菌群落组成的主要因素。研究表明,植物种类和土壤性质共同影响了矿区土壤的反硝化过程,并对反硝化微生物的丰度、群落结构和多样性产生了影响。 展开更多
关键词 矿区 反硝化细菌 nirs基因丰度 nirk基因丰度 群落结构
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夏玉米根系密集区与行间N2O浓度及与氨氧化细菌和反硝化细菌数量的关系 被引量：10
8
作者 保琼莉 巨晓棠 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1156-1165,共10页
采用硅胶管法和微生物分子生态学方法对华北平原典型旱地土壤夏玉米根系密集区与行间土壤产生的N2O及与氨氧化细菌和反硝化细菌数量的关系进行了研究。结果表明:夏玉米三叶期和十叶期的施肥灌水措施以及超过15 mm左右的降雨均显著促进... 采用硅胶管法和微生物分子生态学方法对华北平原典型旱地土壤夏玉米根系密集区与行间土壤产生的N2O及与氨氧化细菌和反硝化细菌数量的关系进行了研究。结果表明:夏玉米三叶期和十叶期的施肥灌水措施以及超过15 mm左右的降雨均显著促进了土壤N2O的产生。夏玉米行间产生的N2O略高于根系密集区,但二者未达显著差异水平。相关分析表明,影响土壤N2O产生的主要环境因子为土壤空隙含水量(WFPS)及土壤NO-3-N含量,二者决定系数分别为0.79和0.51。N2O浓度与氨氧化细菌amoA基因拷贝数及反硝化细菌nirS基因拷贝数之间的显著正相关关系(决定系数分别达0.55和0.62)表明土壤中N2O的产生与氨氧化细菌和nirS基因反硝化细菌数量的增加有关。表明在该试验条件下,夏玉米根系生长对根系密集区土壤中氮和水的消耗以及氨氧化细菌和反硝化细菌数量的变化并未引起根系密集区和玉米行间N2O浓度的显著差异,即在田间布设N2O观测箱时,采样箱是否覆盖作物根系或采样箱覆盖作物根系的多少对N2O排放量的测定结果没有显著性影响。 展开更多
关键词 夏玉米 根系密集区 N2O amoA基因拷贝数 nirk/nirs基因拷贝数
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黄土高原紫花苜蓿种植对土壤反硝化细菌群落的影响 被引量：6
9
作者 孙鹏洲 罗珠珠 +4 位作者 李玲玲 牛伊宁 王晓菲 田建霞 刘家鹤 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期67-78,共12页
研究依托布设于黄土高原的长期定位试验,以紫花苜蓿(Medicago sativa)不同种植年限(2年、9年和18年)土壤为研究对象,玉米(Zea mays)地为对照,基于高通量测序技术和荧光定量PCR技术,结合冗余分析和分子生态网络构建,通过微生物标志物(nir... 研究依托布设于黄土高原的长期定位试验,以紫花苜蓿(Medicago sativa)不同种植年限(2年、9年和18年)土壤为研究对象,玉米(Zea mays)地为对照,基于高通量测序技术和荧光定量PCR技术,结合冗余分析和分子生态网络构建,通过微生物标志物(nirK和nirS)对黄绵土区玉米农田和长期种植紫花苜蓿土壤反硝化细菌群落结构和多样性展开研究。结果表明,黄绵土区nirK基因丰度明显高于nirS基因丰度,具有nirK和nirS基因的反硝化细菌主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)。nirK型反硝化细菌已分类优势属为副球菌属(Paracoccus,1.10%~39.94%)、无色杆菌属(Achromobacter,0.07%~12.50%)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium,0.50%~7.60%),且紫花苜蓿地副球菌属相对丰度显著高于玉米农田(P<0.05),随紫花苜蓿种植年限延长相对丰度逐渐增加;无色杆菌属相对丰度表现为紫花苜蓿地显著低于玉米农田(P<0.05),丰度随苜蓿种植年限的延长逐渐降低;nirS型反硝化细菌优势属为罗河杆菌属(Rhodanobacter,1.42%~5.20%)。相关性分析表明,nirK反硝化基因丰度变化对土壤环境因子无明显响应,而nirS反硝化基因丰度与土壤有机碳、全氮和微生物量碳含量呈显著正相关,与土壤水分和有效磷含量呈显著负相关。冗余分析结果表明,土壤水分(P=0.002)和有机碳(P=0.020)是nirK型反硝化细菌群落组成变化的主导因子,土壤有效磷(P=0.006)是nirS型反硝化细菌群落结构产生变化的主导因子。分子生态网络分析表明,黄绵土区nirK型和nirS型反硝化细菌的群落之间均以协同合作关系为主。长期种植苜蓿显著影响土壤中反硝化细菌的群落组成,研究结果可为深入探索半干旱区土壤反硝化过程中的微生物机制提供重要科学依据。 展开更多
关键词 黄土高原 紫花苜蓿 nirk基因 nirs基因 反硝化细菌 群落结构
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不同形态氮添加对毛竹林土壤N_(2)O排放的影响 被引量：9
10
作者 蒋文婷 田立斌 +4 位作者 朱高荻 唐荣贵 林永新 潘灵强 蔡延江 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期857-868,共12页
【目的】氧化亚氮(N_(2)O)排放是亚热带地区氮损失的主要途径,我们研究了不同形态含氮化合物对土壤N_(2)O排放的影响。【方法】以毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤为研究对象进行了室内培养试验。设置土壤中添加KNO_(3)、NH_(4)NO_(3)... 【目的】氧化亚氮(N_(2)O)排放是亚热带地区氮损失的主要途径,我们研究了不同形态含氮化合物对土壤N_(2)O排放的影响。【方法】以毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤为研究对象进行了室内培养试验。设置土壤中添加KNO_(3)、NH_(4)NO_(3)、NH_(4)Cl、KCl处理,以去离子水作为对照(CK),在25oC黑暗条件下培养。在培养0.5 h,1、3、5、7、14、28、60天,测定土壤N_(2)O排放速率,铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(−)-N)、可溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(WSN)含量,采用荧光定量PCR技术测定了土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、nirS、nirK、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。【结果】培养第60天,氮添加与KCl添加处理均显著增加了土壤DOC含量,NH_(4)NO_(3)、NH_(4)Cl处理显著增加了WSN含量,但显著降低了土壤pH。氮添加及KCl添加处理均增加了土壤AOA、AOB、nirK基因丰度,降低了nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。氮添加处理N_(2)O排放速率均在培养第14天达到峰值,且相较于CK处理均增加了N_(2)O累积排放量,KNO_(3)、NH_(4)NO_(3)、NH_(4)Cl和KCl处理累积排放量的增幅分别为524.3%、771.1%、652.7%、98.6%。N_(2)O排放速率与NO_(3)^(−)、WSN、nirK基因丰度呈显著正相关,而与pH、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度呈显著负相关。【结论】铵态氮添加能显著促进毛竹林土壤N_(2)O的排放,其效果高于硝态氮,NH_(4)NO_(3)作为混合氮,外源性NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N同时输入对土壤N_(2)O排放的促进作用比单独添加NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N更显著,但并未出现叠加效应。 展开更多
关键词 亚热带毛竹林 氮素形态 N_(2)O排放通量 水溶性氮 pH nirk基因丰度 noszⅠ基因丰度 noszⅡ基因丰度
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