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水稻土细菌硝化作用基因(amoA和hao)多样性组成与长期稻草还田的关系研究
  • ISSN号:0250-3301
  • 期刊名称:环境科学
  • 时间:0
  • 页码:1624-1632
  • 语言:中文
  • 分类:X171.3[环境科学与工程—环境科学]
  • 作者机构:[1]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,长沙410125, [2]中国科学院桃源农业生态试验站,湖南415700, [3]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:中国科学院百人计划项目(KZCX2-YW-BR-01); 国家自然科学基金项目(40771115); 国家科技支撑计划项目(2008BADA7B07)
  • 相关项目:水稻土反硝化功能微生物种群演变及反硝化基因表达与N2O释放的耦合机理
中文摘要:

以中国科学院桃源农业生态试验站长期定位试验的土壤样品为对象,采用PCR扩增、克隆文库构建以及序列测定等分子生物学技术分析稻草还田对亚硝化功能基因amoA和hao多样性的影响.结果表明,水稻土稻草还田处理(氮磷钾+水稻秸秆,SR)降低了amoA和hao基因的多样性,其Shannon指数分别为3.7和3.2;而氮磷钾处理(CK)的Shannon指数达到4.0和3.7.LIBSHUFF分析比较CK和SR处理克隆文库的差异,结果显示amoA和hao基因处理间群落结构p值分别为0.002和0.001,均达到极显著水平.序列分析结果表明,对于amoA基因,只检测到与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)相似的以及与未知的amoA基因相似的基因,并且与Nitrosospira相似的只出现在SR处理中,相似率达96%以上,而与未知的amoA基因相距最近的已知菌属也是Nitrosospira;获得的hao基因则分布于变形菌门(Proteobacteria)中的3个纲(α、β、γ),其中CK处理获得的hao基因主要与Silicibacter、甲基球菌属(Methylococcus)相似,SR处理获得的基因主要与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)亲缘关系较近.系统发育树分析显示亚硝化基因(amoA、hao)在这2个处理中可被分为4个基因簇(Cluster),稻草还田使亚硝化细菌群落发生了明显的分异,出现了基因聚类现象,并且在amoA基因树图中出现了只由SR处理构成的分支(ClusterⅣ).总体来说,长期稻草还田降低了亚硝化基因amoA和hao的多样性,明显改变了亚硝化细菌群落结构.

英文摘要:

The effects of long-term(16 years) fertilization on the diversity and community structure of soil ammonia-oxidizing gene(amoA) and hydroxylamine-oxidizing gene(hao) in paddy soil were evaluated using the methods of polymerase chain reaction,cloning and sequencing.The soil samples were collected from the treatments of NPK(CK) and NPK plus rice straw(SR) of the long-term field fertilization experiment in Taoyuan Agro-ecological Experimental Station.The Shannon Indices showed that the diversity of amoA and hao in SR treatment was lower than that in CK,and LUBSHUFF statistical analyses demonstrated that the sequence compositions of both amoA and hao libraries were significantly different between CK and SR.The phylogenetic trees indicated that some clusters appeared in SR treatment but were not detected in CK treatment.As to amoA,only Nitrosospira besides the uncultured amoA sequences were cloned from the two treatments,while no Nitrosomonas species were detected.As to hao,the strains from Silicibacter and Methylococcus were dominant in CK,while in SR the strains from Nitrosospira and Nitrosomonas were dominant.Sum up,the long-term rice straw application has caused a remarkable impact on the diversity and community structure on Nitrosobacteria.

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期刊信息
  • 《环境科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:赵进才
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  • 邮箱:hjkx@rcees.ac.cn
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  • 国际标准刊号:ISSN:0250-3301
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1895/X
  • 邮发代号:2-821
  • 获奖情况:
  • 在全国第一届和第二届优秀科技期刊评比中分别荣获...,二次荣获中国科学院优秀期刊评比一等奖,荣获中国期刊方阵双奖期刊荣誉
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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