綠肥及稻草還田對水稻根際微生物功能基因的影響
發(fā)布時間：2021-02-09 23:16
綠肥是重要的農業(yè)有機肥來源,綠肥對土壤條件的改善和對作物生長促進作用與綠肥對土壤中微生物的作用有著緊密聯(lián)系。目前,微生物對土壤養(yǎng)分循環(huán)及植物激素調節(jié)等方面的影響受到研究者們的廣泛關注,但綠肥影響土壤養(yǎng)分循環(huán)等功能的微生物機理尚不明確。本文利用宏基因組學方法剖析綠肥對土壤養(yǎng)分循環(huán)及植物激素調節(jié)相關功能微生物的影響,旨在闡明綠肥對土壤養(yǎng)分循環(huán)及植物激素影響的微生物機理,為綠肥的科學利用提供依據。試驗以我國湖南祁陽綠肥及稻草還田定位試驗的水稻根際土為材料,對水稻根際微生物DNA進行PE150（雙端讀長150 bp）宏基因組測序,序列經過METAWRAP軟件read＿qc及megahit模塊分別進行質控和組裝,分別利用MetaPhlAn2及DIAMOND BLASTX根據UniProtKB/SWISS-PROT數據庫進行序列比對;同時,本文以相關文獻為基礎,對單個基因名稱、功能、編碼蛋白等信息逐一核對,根據碳、氮、磷、鐵、硫、重金屬及植物激素等方面進行功能分類收集整理,并重點關注了768個基因;結合收集整理的功能基因列表和序列比對結果,對單個基因豐度信息進行提取;再利用R語言進一步分析水稻根際...
【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市
【文章頁數】：147 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
微生物氮循環(huán)主要過程及相關基因（Canfieldetal.2010圖1）
胞菌（Pseudomonas）、歐文氏菌（Erwinia）和沙雷氏菌（Serratia）等溶磷細菌，還包括青霉菌（Penicillium）、曲霉菌（Aspergillus）等溶磷真菌和鏈霉菌（Streptomyces）、小單孢菌（Micromonospora）等溶磷放線菌（秦利均等,2019）。磷活化的各個過程同時需要有相應的磷運輸和磷吸收，磷的吸收運輸則主要通過膦酸酯、磷酸酯以及無機磷酸鹽運輸激酶和結合蛋白的作用，另外，對這些磷循環(huán)過程作用酶和對磷水平起響應調節(jié)作用的調控相應蛋白（CHOIetal.,2009,KELLIHERetal.,2018）也是微生物磷循環(huán)過程的功能酶重要組成部分。圖1-4環(huán)境微生物有效磷庫多樣性及相關轉移途徑和部分相關基因示意圖(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土壤中磷庫成分較復雜（圖1-4），涉及到的微生物轉化過程也較多，土壤磷庫成分主要為溶
中國農業(yè)科學院碩士學位論文第一章緒論9生物主要過程及相關基因主要有哪些？綠肥體系下水稻根際涉及到哪些養(yǎng)分活化或植物激素等相關的主要過程或相關基因？綠肥對這些功能過程及基因的影響如何？1.5研究目的及內容1.5.1研究目的1）整理根際關鍵過程的微生物功能基因數據庫，建立宏基因組學方法在微生物功能基因的系統(tǒng)化分析流程；2）了解綠肥及稻草還田條件下水稻根際主要微生物過程及相關功能基因的種類和豐度；3）了解綠肥及稻草還田對水稻根際養(yǎng)分循環(huán)和信號調節(jié)關鍵過程和關鍵基因與土壤重要理化指標之間相關性。1.5.2研究內容1）全面的整理并形成本地化根際關鍵過程的微生物功能基因數據庫；2）用宏基因組學方法研究綠肥及稻草還田土壤根際微生物關鍵過程相關功能基因的種類及豐度；3）分析土壤微生物功能基因受綠肥的影響。1.6技術路線圖1-5綠肥對水稻根際關鍵過程影響研究的技術路線Fig1-5TechnicalrouteofStudyontheeffectofgreenmanureonthekeyprocessesofricerhizosphere本文中采用的技術路線如圖1-1所示，以連續(xù)6年進行綠肥及稻草還田試驗的水稻土為對象，一方面測定其根際土基本理化性質，以了解多年綠肥及稻草還田對土壤基本性質的影響。另一方面提取土壤中微生物DNA，直接利用高通量測序技術測定微生物DNA宏基因組序列，基于得到的
【參考文獻】：
期刊論文
[1]東北丘陵區(qū)林地轉型耕地對土壤編碼堿性磷酸酶基因的細菌群落的影響[J]. 王蕊,吳憲,李剛,修偉明,王金鑫,王欣奕,王麗麗,李潔,張貴龍,趙建寧,楊殿林. 微生物學報. 2020(10)
[2]海洋氮循環(huán)過程及基于基因組代謝網絡模型的預測[J]. 張日釗,李斐然,袁倩倩,馬紅武. 微生物學報. 2020(06)
[3]Plant growth-promoting rhizobacteria——alleviators of abiotic stresses in soil: A review[J]. Madhurankhi GOSWAMI,Suresh DEKA. Pedosphere. 2020(01)
[4]植酸酶研究進展及土壤植酸酶應用展望[J]. 丁銳,陳旭輝,李炳學. 生物技術通報. 2019(07)
[5]連年翻壓紫云英對早稻田土壤性質及酶活性動態(tài)的影響[J]. 陳云峰,鄒賢斌,羅時明,李雙來,胡誠,喬艷,劉東海. 中國土壤與肥料. 2019(02)
[6]土壤溶磷微生物溶磷、解磷機制研究進展[J]. 秦利均,楊永柱,楊星勇. 生命科學研究. 2019(01)
[7]綠肥配施減量化肥對土壤固氮菌群落的影響[J]. 方宇,王飛,賈憲波,林陳強,張慧,陳龍軍,陳濟琛. 農業(yè)環(huán)境科學學報. 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]生物炭對紅壤茶園溶磷細菌數量和土壤有效磷含量的影響[J]. 鄭慧芬,曾玉榮,王成己,李振武,羅旭輝,王義祥,翁伯琦. 中國農學通報. 2018(18)
[10]耕作方式與綠肥種植對土壤微生物組成和多樣性的影響[J]. 李麗娜,席運官,陳鄂,和麗萍,王磊,肖興基,田偉. 生態(tài)與農村環(huán)境學報. 2018(04)
碩士論文
[1]農田土壤微生物堿性磷酸酶基因的多樣性及其對磷素響應[D]. 廖梓鵬.華南理工大學 2017
[2]長期綠肥還田對江西雙季稻田系統(tǒng)生產力與抗逆性的影響研究[D]. 王莉.南京農業(yè)大學 2011
本文編號：3026386
【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市
【文章頁數】：147 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
微生物氮循環(huán)主要過程及相關基因（Canfieldetal.2010圖1）
胞菌（Pseudomonas）、歐文氏菌（Erwinia）和沙雷氏菌（Serratia）等溶磷細菌，還包括青霉菌（Penicillium）、曲霉菌（Aspergillus）等溶磷真菌和鏈霉菌（Streptomyces）、小單孢菌（Micromonospora）等溶磷放線菌（秦利均等,2019）。磷活化的各個過程同時需要有相應的磷運輸和磷吸收，磷的吸收運輸則主要通過膦酸酯、磷酸酯以及無機磷酸鹽運輸激酶和結合蛋白的作用，另外，對這些磷循環(huán)過程作用酶和對磷水平起響應調節(jié)作用的調控相應蛋白（CHOIetal.,2009,KELLIHERetal.,2018）也是微生物磷循環(huán)過程的功能酶重要組成部分。圖1-4環(huán)境微生物有效磷庫多樣性及相關轉移途徑和部分相關基因示意圖(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土壤中磷庫成分較復雜（圖1-4），涉及到的微生物轉化過程也較多，土壤磷庫成分主要為溶
中國農業(yè)科學院碩士學位論文第一章緒論9生物主要過程及相關基因主要有哪些？綠肥體系下水稻根際涉及到哪些養(yǎng)分活化或植物激素等相關的主要過程或相關基因？綠肥對這些功能過程及基因的影響如何？1.5研究目的及內容1.5.1研究目的1）整理根際關鍵過程的微生物功能基因數據庫，建立宏基因組學方法在微生物功能基因的系統(tǒng)化分析流程；2）了解綠肥及稻草還田條件下水稻根際主要微生物過程及相關功能基因的種類和豐度；3）了解綠肥及稻草還田對水稻根際養(yǎng)分循環(huán)和信號調節(jié)關鍵過程和關鍵基因與土壤重要理化指標之間相關性。1.5.2研究內容1）全面的整理并形成本地化根際關鍵過程的微生物功能基因數據庫；2）用宏基因組學方法研究綠肥及稻草還田土壤根際微生物關鍵過程相關功能基因的種類及豐度；3）分析土壤微生物功能基因受綠肥的影響。1.6技術路線圖1-5綠肥對水稻根際關鍵過程影響研究的技術路線Fig1-5TechnicalrouteofStudyontheeffectofgreenmanureonthekeyprocessesofricerhizosphere本文中采用的技術路線如圖1-1所示，以連續(xù)6年進行綠肥及稻草還田試驗的水稻土為對象，一方面測定其根際土基本理化性質，以了解多年綠肥及稻草還田對土壤基本性質的影響。另一方面提取土壤中微生物DNA，直接利用高通量測序技術測定微生物DNA宏基因組序列，基于得到的
【參考文獻】：
期刊論文
[1]東北丘陵區(qū)林地轉型耕地對土壤編碼堿性磷酸酶基因的細菌群落的影響[J]. 王蕊,吳憲,李剛,修偉明,王金鑫,王欣奕,王麗麗,李潔,張貴龍,趙建寧,楊殿林. 微生物學報. 2020(10)
[2]海洋氮循環(huán)過程及基于基因組代謝網絡模型的預測[J]. 張日釗,李斐然,袁倩倩,馬紅武. 微生物學報. 2020(06)
[3]Plant growth-promoting rhizobacteria——alleviators of abiotic stresses in soil: A review[J]. Madhurankhi GOSWAMI,Suresh DEKA. Pedosphere. 2020(01)
[4]植酸酶研究進展及土壤植酸酶應用展望[J]. 丁銳,陳旭輝,李炳學. 生物技術通報. 2019(07)
[5]連年翻壓紫云英對早稻田土壤性質及酶活性動態(tài)的影響[J]. 陳云峰,鄒賢斌,羅時明,李雙來,胡誠,喬艷,劉東海. 中國土壤與肥料. 2019(02)
[6]土壤溶磷微生物溶磷、解磷機制研究進展[J]. 秦利均,楊永柱,楊星勇. 生命科學研究. 2019(01)
[7]綠肥配施減量化肥對土壤固氮菌群落的影響[J]. 方宇,王飛,賈憲波,林陳強,張慧,陳龍軍,陳濟琛. 農業(yè)環(huán)境科學學報. 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]生物炭對紅壤茶園溶磷細菌數量和土壤有效磷含量的影響[J]. 鄭慧芬,曾玉榮,王成己,李振武,羅旭輝,王義祥,翁伯琦. 中國農學通報. 2018(18)
[10]耕作方式與綠肥種植對土壤微生物組成和多樣性的影響[J]. 李麗娜,席運官,陳鄂,和麗萍,王磊,肖興基,田偉. 生態(tài)與農村環(huán)境學報. 2018(04)
碩士論文
[1]農田土壤微生物堿性磷酸酶基因的多樣性及其對磷素響應[D]. 廖梓鵬.華南理工大學 2017
[2]長期綠肥還田對江西雙季稻田系統(tǒng)生產力與抗逆性的影響研究[D]. 王莉.南京農業(yè)大學 2011
本文編號：3026386
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