绿肥及稻草还田对水稻根际微生物功能基因的影响
发布时间：2021-02-09 23:16
绿肥是重要的农业有机肥来源,绿肥对土壤条件的改善和对作物生长促进作用与绿肥对土壤中微生物的作用有着紧密联系。目前,微生物对土壤养分循环及植物激素调节等方面的影响受到研究者们的广泛关注,但绿肥影响土壤养分循环等功能的微生物机理尚不明确。本文利用宏基因组学方法剖析绿肥对土壤养分循环及植物激素调节相关功能微生物的影响,旨在阐明绿肥对土壤养分循环及植物激素影响的微生物机理,为绿肥的科学利用提供依据。试验以我国湖南祁阳绿肥及稻草还田定位试验的水稻根际土为材料,对水稻根际微生物DNA进行PE150（双端读长150 bp）宏基因组测序,序列经过METAWRAP软件read＿qc及megahit模块分别进行质控和组装,分别利用MetaPhlAn2及DIAMOND BLASTX根据UniProtKB/SWISS-PROT数据库进行序列比对;同时,本文以相关文献为基础,对单个基因名称、功能、编码蛋白等信息逐一核对,根据碳、氮、磷、铁、硫、重金属及植物激素等方面进行功能分类收集整理,并重点关注了768个基因;结合收集整理的功能基因列表和序列比对结果,对单个基因丰度信息进行提取;再利用R语言进一步分析水稻根际...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：147 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微生物氮循环主要过程及相关基因（Canfieldetal.2010图1）
胞菌（Pseudomonas）、欧文氏菌（Erwinia）和沙雷氏菌（Serratia）等溶磷细菌，还包括青霉菌（Penicillium）、曲霉菌（Aspergillus）等溶磷真菌和链霉菌（Streptomyces）、小单孢菌（Micromonospora）等溶磷放线菌（秦利均等,2019）。磷活化的各个过程同时需要有相应的磷运输和磷吸收，磷的吸收运输则主要通过膦酸酯、磷酸酯以及无机磷酸盐运输激酶和结合蛋白的作用，另外，对这些磷循环过程作用酶和对磷水平起响应调节作用的调控相应蛋白（CHOIetal.,2009,KELLIHERetal.,2018）也是微生物磷循环过程的功能酶重要组成部分。图1-4环境微生物有效磷库多样性及相关转移途径和部分相关基因示意图(KARL,2011)磷酸脂(C-O-P),膦酸酯(C-P)，溶解磷DOP，高分子量HMW，低分子量LMW，多聚磷poly-PFigure1-4Thediversityofavailableppoolandrelatedtransferpathwaysofenvironmentalmicroorganismsandsomerelatedgenes.(KARL,2011)Pesters(C-O-P),phosphonates(C-P).DOP,dissolvedorganicP;HMW,highmolecularweight;LMW,lowmolecularweight;poly-P,polyphosphate土壤中磷库成分较复杂（图1-4），涉及到的微生物转化过程也较多，土壤磷库成分主要为溶
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论9生物主要过程及相关基因主要有哪些？绿肥体系下水稻根际涉及到哪些养分活化或植物激素等相关的主要过程或相关基因？绿肥对这些功能过程及基因的影响如何？1.5研究目的及内容1.5.1研究目的1）整理根际关键过程的微生物功能基因数据库，建立宏基因组学方法在微生物功能基因的系统化分析流程；2）了解绿肥及稻草还田条件下水稻根际主要微生物过程及相关功能基因的种类和丰度；3）了解绿肥及稻草还田对水稻根际养分循环和信号调节关键过程和关键基因与土壤重要理化指标之间相关性。1.5.2研究内容1）全面的整理并形成本地化根际关键过程的微生物功能基因数据库；2）用宏基因组学方法研究绿肥及稻草还田土壤根际微生物关键过程相关功能基因的种类及丰度；3）分析土壤微生物功能基因受绿肥的影响。1.6技术路线图1-5绿肥对水稻根际关键过程影响研究的技术路线Fig1-5TechnicalrouteofStudyontheeffectofgreenmanureonthekeyprocessesofricerhizosphere本文中采用的技术路线如图1-1所示，以连续6年进行绿肥及稻草还田试验的水稻土为对象，一方面测定其根际土基本理化性质，以了解多年绿肥及稻草还田对土壤基本性质的影响。另一方面提取土壤中微生物DNA，直接利用高通量测序技术测定微生物DNA宏基因组序列，基于得到的
【参考文献】：
期刊论文
[1]东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响[J]. 王蕊,吴宪,李刚,修伟明,王金鑫,王欣奕,王丽丽,李洁,张贵龙,赵建宁,杨殿林. 微生物学报. 2020(10)
[2]海洋氮循环过程及基于基因组代谢网络模型的预测[J]. 张日钊,李斐然,袁倩倩,马红武. 微生物学报. 2020(06)
[3]Plant growth-promoting rhizobacteria——alleviators of abiotic stresses in soil: A review[J]. Madhurankhi GOSWAMI,Suresh DEKA. Pedosphere. 2020(01)
[4]植酸酶研究进展及土壤植酸酶应用展望[J]. 丁锐,陈旭辉,李炳学. 生物技术通报. 2019(07)
[5]连年翻压紫云英对早稻田土壤性质及酶活性动态的影响[J]. 陈云峰,邹贤斌,罗时明,李双来,胡诚,乔艳,刘东海. 中国土壤与肥料. 2019(02)
[6]土壤溶磷微生物溶磷、解磷机制研究进展[J]. 秦利均,杨永柱,杨星勇. 生命科学研究. 2019(01)
[7]绿肥配施减量化肥对土壤固氮菌群落的影响[J]. 方宇,王飞,贾宪波,林陈强,张慧,陈龙军,陈济琛. 农业环境科学学报. 2018(09)
[8]QMEC: a tool for high-throughput quantitative assessment of microbial functional potential in C, N, P, and S biogeochemical cycling[J]. Bangxiao Zheng,Yongguan Zhu,Jordi Sardans,Josep Pe?uelas,Jianqiang Su. Science China（Life Sciences）. 2018(12)
[9]生物炭对红壤茶园溶磷细菌数量和土壤有效磷含量的影响[J]. 郑慧芬,曾玉荣,王成己,李振武,罗旭辉,王义祥,翁伯琦. 中国农学通报. 2018(18)
[10]耕作方式与绿肥种植对土壤微生物组成和多样性的影响[J]. 李丽娜,席运官,陈鄂,和丽萍,王磊,肖兴基,田伟. 生态与农村环境学报. 2018(04)
硕士论文
[1]农田土壤微生物碱性磷酸酶基因的多样性及其对磷素响应[D]. 廖梓鹏.华南理工大学 2017
[2]长期绿肥还田对江西双季稻田系统生产力与抗逆性的影响研究[D]. 王莉.南京农业大学 2011
本文编号：3026386
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：147 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微生物氮循环主要过程及相关基因（Canfieldetal.2010图1）
胞菌（Pseudomonas）、欧文氏菌（Erwinia）和沙雷氏菌（Serratia）等溶磷细菌，还包括青霉菌（Penicillium）、曲霉菌（Aspergillus）等溶磷真菌和链霉菌（Streptomyces）、小单孢菌（Micromonospora）等溶磷放线菌（秦利均等,2019）。磷活化的各个过程同时需要有相应的磷运输和磷吸收，磷的吸收运输则主要通过膦酸酯、磷酸酯以及无机磷酸盐运输激酶和结合蛋白的作用，另外，对这些磷循环过程作用酶和对磷水平起响应调节作用的调控相应蛋白（CHOIetal.,2009,KELLIHERetal.,2018）也是微生物磷循环过程的功能酶重要组成部分。图1-4环境微生物有效磷库多样性及相关转移途径和部分相关基因示意图(KARL,2011)磷酸脂(C-O-P),膦酸酯(C-P)，溶解磷DOP，高分子量HMW，低分子量LMW，多聚磷poly-PFigure1-4Thediversityofavailableppoolandrelatedtransferpathwaysofenvironmentalmicroorganismsandsomerelatedgenes.(KARL,2011)Pesters(C-O-P),phosphonates(C-P).DOP,dissolvedorganicP;HMW,highmolecularweight;LMW,lowmolecularweight;poly-P,polyphosphate土壤中磷库成分较复杂（图1-4），涉及到的微生物转化过程也较多，土壤磷库成分主要为溶
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论9生物主要过程及相关基因主要有哪些？绿肥体系下水稻根际涉及到哪些养分活化或植物激素等相关的主要过程或相关基因？绿肥对这些功能过程及基因的影响如何？1.5研究目的及内容1.5.1研究目的1）整理根际关键过程的微生物功能基因数据库，建立宏基因组学方法在微生物功能基因的系统化分析流程；2）了解绿肥及稻草还田条件下水稻根际主要微生物过程及相关功能基因的种类和丰度；3）了解绿肥及稻草还田对水稻根际养分循环和信号调节关键过程和关键基因与土壤重要理化指标之间相关性。1.5.2研究内容1）全面的整理并形成本地化根际关键过程的微生物功能基因数据库；2）用宏基因组学方法研究绿肥及稻草还田土壤根际微生物关键过程相关功能基因的种类及丰度；3）分析土壤微生物功能基因受绿肥的影响。1.6技术路线图1-5绿肥对水稻根际关键过程影响研究的技术路线Fig1-5TechnicalrouteofStudyontheeffectofgreenmanureonthekeyprocessesofricerhizosphere本文中采用的技术路线如图1-1所示，以连续6年进行绿肥及稻草还田试验的水稻土为对象，一方面测定其根际土基本理化性质，以了解多年绿肥及稻草还田对土壤基本性质的影响。另一方面提取土壤中微生物DNA，直接利用高通量测序技术测定微生物DNA宏基因组序列，基于得到的
【参考文献】：
期刊论文
[1]东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响[J]. 王蕊,吴宪,李刚,修伟明,王金鑫,王欣奕,王丽丽,李洁,张贵龙,赵建宁,杨殿林. 微生物学报. 2020(10)
[2]海洋氮循环过程及基于基因组代谢网络模型的预测[J]. 张日钊,李斐然,袁倩倩,马红武. 微生物学报. 2020(06)
[3]Plant growth-promoting rhizobacteria——alleviators of abiotic stresses in soil: A review[J]. Madhurankhi GOSWAMI,Suresh DEKA. Pedosphere. 2020(01)
[4]植酸酶研究进展及土壤植酸酶应用展望[J]. 丁锐,陈旭辉,李炳学. 生物技术通报. 2019(07)
[5]连年翻压紫云英对早稻田土壤性质及酶活性动态的影响[J]. 陈云峰,邹贤斌,罗时明,李双来,胡诚,乔艳,刘东海. 中国土壤与肥料. 2019(02)
[6]土壤溶磷微生物溶磷、解磷机制研究进展[J]. 秦利均,杨永柱,杨星勇. 生命科学研究. 2019(01)
[7]绿肥配施减量化肥对土壤固氮菌群落的影响[J]. 方宇,王飞,贾宪波,林陈强,张慧,陈龙军,陈济琛. 农业环境科学学报. 2018(09)
[8]QMEC: a tool for high-throughput quantitative assessment of microbial functional potential in C, N, P, and S biogeochemical cycling[J]. Bangxiao Zheng,Yongguan Zhu,Jordi Sardans,Josep Pe?uelas,Jianqiang Su. Science China（Life Sciences）. 2018(12)
[9]生物炭对红壤茶园溶磷细菌数量和土壤有效磷含量的影响[J]. 郑慧芬,曾玉荣,王成己,李振武,罗旭辉,王义祥,翁伯琦. 中国农学通报. 2018(18)
[10]耕作方式与绿肥种植对土壤微生物组成和多样性的影响[J]. 李丽娜,席运官,陈鄂,和丽萍,王磊,肖兴基,田伟. 生态与农村环境学报. 2018(04)
硕士论文
[1]农田土壤微生物碱性磷酸酶基因的多样性及其对磷素响应[D]. 廖梓鹏.华南理工大学 2017
[2]长期绿肥还田对江西双季稻田系统生产力与抗逆性的影响研究[D]. 王莉.南京农业大学 2011
本文编号：3026386
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