收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大气CO_2浓度升高和氮肥施加对水稻根系固氮细菌丰度及群落组分的影响

韩晶晶  
【摘要】:自工业革命以来,截至到2012年大气中CO_2的浓度已经达到了394μmol mol~(-1),并还在持续上升。而CO_2是首要的温室气体,对地球温室效应的贡献率达到了60%。水稻作为亚洲人的主粮,其根圈存在大量的微生物,是全球碳氮循环的一个重要场所。水稻土和根际微生物的数量,群落结构受氮肥及大气CO_2浓度影响的研究报道较多。到目前为止氮肥和CO_2浓度升高的双重条件对水稻根系固氮功能微生物丰度及其菌群组成和多样性的影响鲜有报道。本研究以2014年中国FACE科学实验平台水稻武运粳23号7月份分蘖期和9月份抽穗期的水稻根系及根际土固氮微生物为研究对象。首先,采用实时荧光定量PCR技术(quantitative real-time PCR,qPCR)进行nifH的基因丰度分析;其次,对nifH基因丰度较高且CO_2浓度增加及氮肥处理有明显差异的抽穗期水稻根系固氮微生物,采用高通量测序和克隆测序进行固氮细菌功能基因(nifH)测序,分析固氮微生物的多样性及群落结构组成,并重点探究群落中占比较大固氮微生物对CO_2浓度增加及氮肥处理的响应。最后,对nif H基因丰度较低的分蘖期根系固氮细菌进行nifH基因克隆分析,探讨CO_2增高及氮肥处理固氮细菌群落组分响应,并与抽穗期主要菌群进行比较。研究结果如下:(1)nifH基因荧光定量PCR结果表明,抽穗期根系固氮细菌nifH基因丰度(6.8×10~8~2×10~9 copies/g dry soil)不仅显著高于抽穗期根际土(8.9×10~7~3.6×10~8 copies/g dry soil),而且显著高于分蘖期根系固氮细菌nifH基因丰度(2.2×10~8~4.6×10~8 copies/g dry soil)和根际土(1.95×10~8~2.5×10~8 copies/g dry soil);并且无氮肥施用条件下,CO_2增高处理使得抽穗期根系nifH基因丰度由1.8×10~9 copies/g dry soil显著降低至6.8×10~8 copies/g dry soil,抽穗期根际土nifH基因丰度由3.6×10~8 copies/g dry soil显著降低至8.9×10~7 copies/g dry soil。(2)抽穗期根系固氮菌群落结构的主成分分析(PCA)结果表明,氮肥处理对固氮细菌群落结构的影响大于CO_2增高处理;但在无氮条件下,CO_2处理会使固氮细菌的群落结构发生变化。(3)高通量结果显示,在抽穗期(9月)水稻根系以Methylocystaceae科的TypeII型甲烷氧化菌为优势固氮菌,其中Methylosinus的丰度高达17.1%。克隆文库测序结果与高通量结果基本一致。(4)大气CO_2浓度升高在无氮条件下使Methylocystaceae科Methylosinus trichosporium相对丰度从14.8%显著降低至7.3%,而在高氮条件下使Rhizobum sp.R2-708相对丰度从1.1%显著增加至4.3%。(5)分蘖期(7月)水稻根系Methyloceanibacter stevinii,Methylosinus trichosporium,Rhizobum sp.R2-708固氮微生物相对丰度均低于抽穗期(9月)。本论文通过定量PCR技术、高通量和克隆文库测序对不同生长期的水稻根圈固氮微生物丰度及群落组分进行分析,掲示未来50年后大气CO_2浓度升高对根圈固氮菌的影响,从而了解根圈固氮功能菌对气候变化和氮肥浓度的响应,为全球应对气候变化,进一步提供氮循环的基础数据,并对稻田的合理施肥提供一定的微生物依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孙凯;胡丽燕;张伟;孟美瑶;戴传超;;水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展[J];生态学杂志;2016年12期
2 罗飞来;邹囡;欧忠辉;;柠檬酸盐对水稻根系吸收磷酸盐的影响[J];福建师范大学学报(自然科学版);2016年06期
3 陈亮;;水稻根系育种的意义与前景[J];南方农业;2016年24期
4 王秋菊;高中超;姚春雨;张劲松;常本超;高盼;刘峰;;东北地区水田土壤下层土与水稻根系生长分布关系[J];土壤通报;2017年01期
5 王昱;王玮;范杰英;姜晓莉;;水稻根系分布同产量之间关系的研究进展[J];农业与技术;2017年05期
6 杨乐;;基于L系统的水稻根系模型构建及可视化研究[J];科技通报;2017年05期
7 张义凯;向镜;朱德峰;周红;张茂林;毕崇明;;盐碱地耕作及洗盐对水稻根系生长和形态特性的影响[J];中国稻米;2017年03期
8 梁永书;周军杰;南文斌;段东东;张汉马;;水稻根系研究进展[J];植物学报;2016年01期
9 王会民;唐秀英;龙启樟;黄永兰;芦明;徐晓明;魏远瞩;万建林;;水稻根系遗传特征研究进展[J];分子植物育种;2016年04期
10 苏晖;仲军;王云智;羊彬;赵田芬;;水稻根系研究的现状及展望[J];上海农业科技;2016年03期
11 李香玲;冯跃华;;水稻根系生长特性及其与地上部分关系的研究进展[J];中国农学通报;2015年06期
12 刘依依;傅志强;;水稻根系泌氧特性及其影响因素[J];作物研究;2014年03期
13 张红平;;水稻根系研究发展[J];北京农业;2014年09期
14 施淑斌;;水稻根系研究进展[J];吉林农业;2014年10期
15 傅友强;吴道铭;申守营;李玥;沈宏;;一种定量测定水稻根系氧化力的新方法[J];土壤;2013年06期
16 彭亚琼;郑华斌;扈婷;陈杨;黄璜;;垄作梯式栽培对水稻根系生长的影响[J];作物研究;2012年S1期
17 孙岩;周雨薇;刘艳茹;;不同品种水稻根系镉含量的影响[J];黑龙江科技信息;2013年09期
18 魏磊;董华林;武晓智;费震江;;水稻根系育种研究进展[J];湖北农业科学;2012年11期
19 于清涛;刘英杰;李怀庆;;控水灌溉对水稻根系生长的影响[J];农家科技;2011年04期
20 徐其军;汤亮;顾东祥;姜海燕;曹卫星;朱艳;;基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化[J];农业工程学报;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙娜;杨玲;;水分胁迫对不同基因型水稻根系蛋白组的影响[A];中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会论文摘要汇编[C];2009年
2 周明耀;陈红卫;钱晓晴;;南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年
3 罗许敏;崔克辉;黄见良;;低氮供应条件下水稻根系生长及其与糖代谢关系的研究[A];2007中国植物生理学会全国学术会议论文摘要汇编[C];2007年
4 王维;王海涛;陈建军;蔡一霞;邓世媛;张桂权;;干旱胁迫下水稻根系性状及其构型特征与产量关系研究[A];2009年中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2009年
5 森田茂纪;崔晶;;水稻根系的形成及其生理活性[A];2004’中国作物学会学术年会会议资料[C];2004年
6 朱练峰;胡继杰;Allen Bohr James;张均华;曹小闯;禹盛苗;金千瑜;;根际氧浓度对水稻根系结构活力和氮素吸收的影响[A];全国第十七届水稻优质高产理论与技术研讨会论文摘要汇编[C];2017年
7 沈波;王熹;;高压液相色谱法检测水稻根系伤流液中细胞分裂素类物质[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年
8 张金花;任金平;李启云;王继春;刘晓梅;李莉;姜兆远;吴宪;孙辉;庞建成;;玉米秸秆营养土水稻育秧对水稻根系活力的影响[A];植保科技创新与农业精准扶贫——中国植物保护学会2016年学术年会论文集[C];2016年
9 陈跃均;李廷梅;杜仲;朱精见;;镉胁迫对保持系水稻根系微量元素吸收累积的影响[A];面向未来的土壤科学(下册)——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年
10 郭玉春;徐惠龙;陈芳育;郭陞垚;梁义元;梁康迳;林文雄;;磷高效水稻根系响应低磷胁迫的蛋白质组学分析[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴伟明;水稻根系性状的遗传及基因定位[D];中国农业科学院;2006年
2 吕海艳;盐碱胁迫对水稻根系形态特征及产量的影响[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2014年
3 张玉;玉米和水稻根系的空间分布特性及栽培调控研究[D];广西大学;2014年
4 王琪;水稻和小麦对有机硒的吸收、转运及形态转化机制[D];中国农业大学;2017年
5 塔希尔(Malik Tahir Hayat);五氯酚在根际土壤中的积累、分布、消减行为及其对微生物群落结构的影响研究[D];浙江大学;2012年
6 印建莉;稻纵卷叶螟和褐飞虱侵害对水稻根系营养吸收的影响及褐飞虱再猖獗生理机制[D];扬州大学;2009年
7 张卫萍;不同水分条件下水稻根系发生发育相关基因的定位及表达分析[D];浙江大学;2001年
8 马廷臣;全基因组表达分析不同耐旱性水稻根系对不同强度干旱胁迫反应研究[D];华中农业大学;2009年
9 高翠民;氮素形态影响水稻幼苗抗旱特性及根系通气组织形成机理的研究[D];南京农业大学;2015年
10 宋文静;增硝营养调控不同硝响应型水稻品种根系生长的机制研究[D];南京农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩晶晶;大气CO_2浓度升高和氮肥施加对水稻根系固氮细菌丰度及群落组分的影响[D];内蒙古大学;2018年
2 徐其军;基于模型的水稻根系可视化研究[D];南京农业大学;2010年
3 胡训霞;水稻根系磷高效利用相关基因的发掘与验证[D];扬州大学;2016年
4 邓坤;水稻根系吸收和转运硒代蛋氨酸的机制研究[D];河南科技大学;2015年
5 黄天元;汞胁迫下不同环境因子对水稻根系生长及其汞积累的影响[D];华东师范大学;2017年
6 孟芳;水稻根系分布规律与模拟研究[D];南京信息工程大学;2009年
7 杨海滨;改良剂对水稻根系锌铬积累及养分吸收的影响[D];四川农业大学;2010年
8 邱慧敏;褐飞虱与农药对水稻根系吸收N、P、K的影响[D];扬州大学;2003年
9 黄敏;水稻根系解剖结构对水氮的响应及其与水氮吸收的关系[D];华中农业大学;2016年
10 周佳民;免耕对水稻根系生长、生理特性及根际微生态的影响[D];广西大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 严光彬;水稻根系颜色决定长势和产量[N];吉林农村报;2012年
2 记者 汪永安;科学岛给水稻根系做“磁共振”[N];安徽日报;2014年
3 ;稻叶突然发红,南北各地大面积出现[N];江苏农业科技报;2018年
4 水清 于丹;水稻:叶尖黄枯重在养根[N];江苏农业科技报;2009年
5 黄国勤 彭剑锋;水稻生长后期防早衰[N];江苏农业科技报;2007年
6 刘芝铭;水稻中后期的田管[N];湖北科技报;2006年
7 大理市农技中心 张世祎;水稻“三排三灌”管水措施[N];云南科技报;2013年
8 李翠英;稻田施钾肥有讲究[N];农民日报;2009年
9 谭立云;“龙灯稻望”不伤稻根[N];江苏农业科技报;2015年
10 记者 陈会君 实习生 周巧;稻渔共作 既创新又绿色[N];湖北日报;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978