磷差异性调控水稻根际nirK/nirS型反硝化菌组成与丰度

论文摘要

磷作为一种重要的生命元素,对反硝化微生物的活性和功能有重要影响.反硝化功能基因nir K和nir S是编码亚硝酸还原酶的两种同工酶基因,但是,磷对具有同种功能的nir K和nir S型反硝化菌的调控是否存在差异尚不十分清楚.本文采集严重缺磷红壤性水稻土设置水稻盆栽试验,通过外源添加磷肥设置对照（CK,P:0 mg·kg-1）,低磷（P1,P:15 mg·kg-1）,高磷（P2,P:30 mg·kg-1）这3个磷添加水平,研究不同磷水平对水稻亚硝酸还原酶基因的组成与丰度的调控作用.结果表明,在长期缺磷土壤上施用磷肥对含亚硝酸还原酶基因nir K和nir S的细菌种群的调控作用有明显差异.不管是根际还是非根际土,含nir S的微生物种群均对施磷水平表现敏感,尤其是高磷（P2）水平,施磷可导致nir S丰度提高2～3倍,同时显著改变nir S型反硝化微生物的组成结构.相比之下,施磷后含nir K基因的微生物组成结构和丰度变异较小.与非根际土壤相比,高磷水平条件下根际土中nir S的基因拷贝数和群落结构均发生了显著变化,缺磷和低磷条件下水稻生长只引起根际土nir S种群组成结构发生显著变化,但其丰度与非根际无显著差异.但不同磷水平条件下nir K的基因丰度和组成结构在根际和非根际土之间几乎无显著变化.综上所述,在严重缺磷水稻土中加施磷肥会显著提高水稻根际和非根际土中nir K和nir S型反硝化菌数量,并改变其种群组成结构,且nir S比nir K型种群响应更敏感.不同磷水平条件下的水稻根系生长均显著改变了根际土壤中nir K和nir S种群组成结构,但除了在高磷水平条件下显著增加了nir S丰度外,对nir K和nir S丰度均影响较小.研究结果可为进一步深入探究施肥对土壤反硝化过程的影响提供理论依据.

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 供试土壤
•   1.2 水稻盆栽试验
•   1.3 有效磷、硝态氮、铵态氮、DOC测定
•   1.4 土壤DNA提取和荧光定量PCR
•   1.5 PCR扩增和高通量测序
•   1.6 数据分析方法
• 2 结果与分析
•   2.1 土壤养分含量变化
•   2.2 nirK和nirS基因丰度变化
•   2.3 含nir K和含nir S反硝化细菌种群组成结构变化
• 3 讨论
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 湛钰,高丹丹,盛荣,魏文学,秦红灵,张文钊,侯海军,汤亚芳

关键词: 缺磷水稻土,磷肥,根际

来源: 环境科学 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农艺学,农作物

单位: 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室中国科学院桃源农业生态试验站,中国科学院大学,湖北工程学院生命科学与技术学院

基金: 国家自然科学基金项目(41330856,41501277),中国科学院战略性先导科技专项(XDB15020200)

分类号: S511;S154.3

DOI: 10.13227/j.hjkx.201812061

页码: 3304-3312

总页数: 9

文件大小: 380K

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