2018-08-16
正文
近期，派森諾生物與中科院土壤所合作，在《Plant and Soil》（影響因子3.306）發(fā)表論文，研究酸性土壤中不同鋁耐受度的玉米品種和兩種不同氮肥對固氮菌菌群結(jié)構(gòu)影響。
研究背景
酸性土壤占世界可耕面積的50%，大約60%的酸性土壤分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，我國南部有大約218億公頃的酸性土壤，并且由于銨態(tài)氮肥（NH4+-N）的使用、工業(yè)化和土壤過度利用，這些地方的土壤酸化程度還在加重。酸性土壤減少了如玉米、大豆等糧食作物的產(chǎn)量，危害土壤中的微生物，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因而而受到越來越廣泛的關(guān)注。酸性土壤中缺少磷、鈣、鎂等必要元素，卻含有鋁、錳、氫等有毒物質(zhì)，其中鋁的毒性對植物影響嚴重。傳統(tǒng)上采用施加生石灰增加土壤PH值的方式來降低鋁的毒性，但這種方式破壞了土壤結(jié)構(gòu)，也可以通過種植耐鋁作物的方式減少土壤鋁毒性。
NH4+-N和NO3--N是兩種形式的氮肥，它們可以影響土壤的酸堿性。植物耐鋁性誘導的根系分泌物和土壤養(yǎng)分的這些差異，導致耐鋁和鋁敏感植物栽培品種的根際土壤之間的環(huán)境差異。
研究目的
1． 探究酸性土壤中不同耐鋁程度的玉米對根際固氮菌菌群結(jié)構(gòu)的影響；
2． 探究酸性土壤中不同組成的氮肥對根際固氮菌菌群結(jié)構(gòu)的影響。
研究方法
測序技術(shù)：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：nifH功能基因測序
實驗對象：玉米根際土壤樣本
實驗設(shè)計：分別采用NH4+-N和NO3--N兩種形式的氮肥種植玉米42天。采集對鋁敏感程度不同的三個品種玉米的根際土壤用于高通量測序，共24個樣本。
組名 | 根際土壤樣本 |
Bulk | 對照組 |
JD | 耐鋁品種 |
XY | 耐鋁品種 |
Mo | 鋁敏感品種 |
研究結(jié)果
1、氮肥組成和鋁耐受性對于玉米生物量的影響（maize biomasses）
與NH4+-N相比，NO3--N增加了酸性土壤中玉米的生物量并能夠促進根的發(fā)育。鋁耐受的玉米比鋁敏感的玉米生物量更多。Fig1為兩種氮肥作用下，玉米生物量的比較，F(xiàn)ig2為兩種氮肥作用下，玉米根部發(fā)育的比較。
2、氮肥組成和鋁耐受性對于根際固氮菌群的影響
從高通量測序結(jié)果看出，盡管使用NO3--N改善了根際土壤環(huán)境，但是相對于NH4+-N來說并沒有顯著改變土壤固氮菌群。對于整個群落結(jié)構(gòu)，植物對固氮菌群體的影響更大，鋁耐玉米和鋁敏玉米品種之間存在著較大的差異，掩蓋了氮肥形態(tài)的影響。但鋁耐或鋁敏的玉米品種對固氮菌豐度的影響沒有顯著統(tǒng)計學差異。
3、土壤pH值與酸性土壤中鋁含量呈極顯著負相關(guān)，但是這兩個因素對于根際固氮菌菌群豐度和結(jié)構(gòu)組成幾乎沒有影響。由兩種氮肥引起的玉米根際pH值和鋁含量的波動可能很小不足以引起變化。
4、將四組樣本與土壤理化性質(zhì)一起進行RDA分析RDA分析看出，固氮菌豐度與C的可用性（DOC，SOC和C / N）正相關(guān)。
總結(jié)
本文通過研究酸性土壤中不同氮肥處理下和不同鋁耐受性的玉米根際土壤中固氮菌群豐度和菌群結(jié)構(gòu)變化，探究酸性土壤中固氮菌的影響因素，并得到以下結(jié)論：氮肥形態(tài)和玉米耐鋁性對酸性土壤中玉米的生長都起著重要作用，但玉米耐鋁性對根際固氮菌組成有更加顯顯著影響，但不影響其總體豐度。土壤固氮菌群落的變化與C的養(yǎng)分可用性密切相關(guān)，表明玉米品種對固氮菌群落的不同影響應(yīng)由不同的根系分泌物和營養(yǎng)吸收驅(qū)動。
本研究的測序和數(shù)據(jù)分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引
Wang C, Zheng M M, Hu A Y, et al. Diazotroph abundance and community composition in an acidic soil in response to aluminum-tolerant and aluminum-sensitive maize ( Zea mays, L.) cultivars under two nitrogen fertilizer forms[J]. Plant & Soil, 2018:1-16.
原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11104-017-3550-0
