转基因作物对土壤微生物多样性影响研究技术的进展_周艳红
周艳红,丁衬衬,史建荣.转基因作物对土壤微生物多样性影响研究技术的进展[J].江苏农业科学,2010(4):362-365.
转基因作物对土壤微生物多样性影响研究技术的进展
周艳红,丁衬衬,史建荣
(江苏省农业科学院食品质量安全与检测研究所/农业部食品质量安全监控重点开放实验室/
江苏省食品质量安全重点实验室,江苏南京210014)
摘要:土壤微生物的多样性是保持农业生态系统稳定的基础,而作物的改变对土壤微生物的多样性结构具有显著的影响。转基因作物被引入到农田后所带来的微生物群落变化及对农业生态系统所带来的不确定因素,已成为研究热点。本文着重介绍了当前土壤微生物多样性研究中常用的3种基于16S rDNA的技术:变性梯度凝胶电泳(DGGE)、扩增性核糖体DNA限制酶切片段分析(ARDRA)和末端限制性酶切片段长度多态性(T-RFLP)技术,分析比较了各种技术的原理、优点及其应用局限性,并简短综述了这些技术近年来的应用。
关键词:土壤;生物;微生物多样性;16S r DNA;DGGE;ARDRA;T-RFLP
中图分类号:S154.3 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2010)04-0362-04
(上接第361页)
本试验同时用了药敏纸片法和涂平板法,先用前一种方法测定它的抑菌效果,然后再测定它的最低抑菌浓度,虽然比较麻烦,但是可以同时掌握多种试验方法,还可以比较2种方法的优点与缺点。前一种方法可以很快知道它的抑菌效果,观察起来比较直观;但是在测量的时候,标准不太好把握,除此之外,药敏纸片法纸片上的中药容易浸到平板上,从而影响试验效果。而涂平板法很容易观察出它的最低抑菌浓度,在观察不同浓度的铁苋菜提取液对同一种菌的抑菌效果时还是比较直观;但是对于低浓度而言,观察比较困难,特别是在比较不同溶剂提取液时,生长细菌的多少没有明确的界定,不太好比较。
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土壤微生物的多样性是保持农业生态系统稳定的基础。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1]。据估计,每克土壤中有上千种不同的微生物,大约100亿个微生物;但由于培养基和培养条件的限制,目前通过实验室人工培养方法分离、描述的微生物种类和数量仅占估计数量的1%~5%,而其余95%~99%微生物种群仍然未被分离[2]。研究表明,转基因作物的外源基因和基因表达产物可通过根系分泌物或残茬进入土壤生态系统,进而对土壤微生物多样性造成影响。近年来,把分子生物学技术运用于土壤微生物生态学,可以避开传统的分离培养过程,通过DNA水平上的研究,直接探讨土壤微生物的种群结构及其与环境的关系[3]。随后16S r DNA序列分析作为微生物分类系统的主要依据也得到了广泛认同,随着微生物
收稿日期:2010-04-19
基金项目:国家转基因专项(编号:2008ZX0801003,2008ZX08011-015B);江苏省博士后科研资助计划项目(编号:0901067C);农产品安全检测实验室开放课题(编号:B M2006611)。
作者简介:周艳红(1978 ),女,河南许昌人,博士,从事真菌毒素免疫学研究。Te:l(025)84392001;E-m ai:l yh z hou0710@163.co m。通信作者:史建荣,博士,研究员,从事毒素检测技术与降解、作物与病菌互作的分子基础研究。T e:l(025)84392001;E-m a i:l s h iji@ j https://www.wendangku.net/doc/f09379160.html,。核糖体数据库的日益完善,该技术成为细菌分类和鉴定的一个有力工具。
16S r DNA在原核微生物中普遍存在,并且含有相对保守区域和可变区域,大小也适合电泳技术分析。目前主要应用16S rDNA序列分析来研究原核微生物群落多样性,通过与已建立的微生物16S r DNA序列数据库比较,可以确定特定微生物的系统发育关系。这些技术克服了传统培养技术的限制,提供了一种分析整个微生物群落的方法,更为精确地揭示土壤中微生物种群结构及其动态变化。因此,基于16S rDNA 基因的指纹图谱分析技术近年来被国内多学者广泛应用于土壤微生物多样性的研究中。其总的技术路线为:分离微生物基因组DNA,用特异性引物扩增16S r DNA基因片段,再将该PCR扩增产物进行更深一步分析,从而可在种、属的水平上研究不同生境中的微生物种群结构及其动态变化[4]。
变性梯度凝胶电泳(denat uri ng gradien t gel electrophore-si s,DGGE)[5-6]、扩增性核糖体DNA限制酶切片段分析(a m-p lified ri boso m alDNA restricti on anal ys i s,ARDRA)[7-8]和末端限制性酶切片段长度多态性(ter m i nal restricti on fragm ent lengt h pol ym orphis m,T-RFLP)[9-10],是目前常见的用于土壤微生物多样性和生态学研究的技术。这些技术和方法的采用,使得在土壤微生物多样性、微生物种群的结构和功能、土壤微生物的系统发生和分类、土壤微生物与污染土壤的相互作用及影响等多领域的研究上得以突破,发挥了传统方法所
不能替代的作用。
1 DGGE技术
1993年,M uyzer等[11]首次将DGGE技术应用于微生物生态学研究,证实了这种技术在研究自然界微生物群落的遗传多样性和种群差异方面具有明显的优越性。由于DGGE 具有可靠性强、重现性高、方便快捷等优点,短短的10年内,已经成为微生物群落遗传多样性和动态分析的强有力工具,被广泛用于比较不同生态系统中的微生物群落的多样性及监测特定微生物种群的动态变化[12-13]。
1.1 DGGE技术的基本原理
同样大小的DNA序列由于含有的碱基不同,各片段的T m值也就不同,甚至1个碱基对的不同,都会引起T m值很大的差异,DGGE就是应用这种差异来区分不同的基因序列。这种电泳方法在聚丙烯酰胺中加入变性剂甲酰胺,从正极到负极梯度递增,不同序列的DNA在各自的变性剂浓度下变性,发生空间构型的变化,导致电泳速度急剧下降,最终在其相应的变性剂梯度位置停滞,经过染色后在凝胶上呈现分散的条带[14]。该技术可以分辨具有相同或相近分子量的目的片段序列差异,可以用于检测单一碱基的变化和遗传多样性以及PCR扩增DNA片段的多态性。根据电泳条带的多寡和条带的位置可以初步辨别出样品中微生物的种类多少,可以分析土壤样品中微生物的多样性。
1.2 16S rDNA的扩增
提取并纯化样品的基因组DNA后,DGGE技术的第2步是PCR技术。为了了解土壤中复杂的土壤微生物多样性,须要针对所研究的微生物类群设计特异的引物进行PCR扩增,以从复杂的总DNA海洋中 钓 出所需要的DNA片段。在分析微生物群落时,目前被广泛使用的细菌16S rDNA通用引物是338f/534r(V3区)、341f/926r(V3至V5区)和968f/1401r (V6至V8区)[15],见表1。与其他分子标记不同的是,进行DGGE试验时,往往需要在正向引物的5 端加上1个30~ 50bp的GC夹,以提高PCR扩增产物在凝胶中的解链温度。这样,DNA片段的原有部分就处在低温解链区从而可以实现更好的分离,以提高扩增产物的检出率。
表1 DGGE技术中常用的细菌16S r DNA通用引物名称位置序列(5 3 )参考文献338f338~357ACTCCTACGGGAGGCAGCAG[16]
534r518~534ATTACCGCGGCTGCTGG
341f341~357CCTACGGGAGGCAGCAG[17]
926r907~926CCGTCAATTC(A/C)TTTGAGTTT
968f968~984AACGCGAAGAACCTTAC[18] 1401r1385~1401CGGTGTGTACAAGACCC
GC夹CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGC[19]
GGGGCGGGGGCACGGGGGG
1.3 DGGE在土壤微生物多样性中的应用
近年来,DGGE已被广泛用于土壤特殊微生物生理类群、自然环境条件下土壤微生物多样性变化、污染土壤、不同种植制度下的土壤以及转基因植物和微生物介入的土壤微生物多样性等方面的研究[15]。
向光明等用PCR-DGGE技术探讨在不同营养条件下土壤微生物群落的基因多样性,发现不同处理条件下的土壤微生物的基因多样性变化与土壤微生物量的波动并不一致,说明微生物群落多样性与微生物量的关系并非线性;同时发现秸秆的添加更有利于土壤微生物群落的稳定[20]。
Renell a等用PCR-DGGE方法研究了Cd污染对土壤微生物群落结构的影响,发现在高浓度Cd污染下,细菌群落也只发生了微小的变化,原因是有效的Cd浓度过低,表明高浓度但低有效态Cd污染主要诱导微生物生理上的适应,而非群落结构的变化,一些生化指标对胁迫更加敏感[21]。
沈根祥等应用PCR-DGGE技术研究了不同电场条件下根际土壤微生物群落多样性和相似性的变化,分析了直流电场对土壤微生物群落的影响机理。结果表明,电场对根际土壤微生物群落的影响与电场条件有关,合适的电场条件有助于增加土壤微生物群落的多样性;但是电场形式、强度和施加方式不当则会使土壤微生物群落的多样性和结构受到明显影响[22]。
2 ARDRA技术
ARDRA的技术原理是基于PCR技术选择性扩增rDNA 片段,再对rDNA片段进行限制性酶切片段长度多态性分析(RFLP),这项技术可以为土壤细菌群落水平上提供可靠的基因型特征。ARDRA技术的基本操作步骤包括:提取土壤中的微生物总DNA,通用引物扩增16S r DNA基因,并构建于载体上,转化大肠杆菌,建立16S rDNA基因文库,随即选取一定数量的克隆,以特定的限制性内切核酸酶消化16S r DNA基因,通过电泳分析消化后的片段长度多态性,来反映微生物群落结构的多样性。
ARDRA是基于碱基的排列顺序为依据的,更具有精确性。而且,土壤16S rDNA基因文库越大,反映土壤微生物的结构越全面,该方法获得的序列还能准确反映菌株的系统发育信息[23]。由于此方法不受菌株是否纯培养的限制,不受宿主的干扰,具有特异性强、效率高的特点,因此被广泛应用于新物种的发现,微生物分类及鉴定,共生菌、病原菌的微生物遗传多样性的检测等。该技术的优点是不需要待分析16S r DNA片段的序列信息,因而适合对环境样品文库中大量16S r DNA片段进行初步分析或是对这些16S r DNA进行测序前的简单筛选。尽管ARDRA分析方法对土壤微生物多样性的研究是定性的,但这种方法使微生物多样性的研究更直接。
刘玮琦等从北京和山东两地典型菜田土壤样品中提取微生物的总DNA,分别构建基于通用引物PCR扩增的土壤细菌16S rDNA基因克隆文库,通过H in f 和H ae 限制性内切酶对两地土壤细菌16S r DNA基因文库中的克隆进行ARDRA 分析。结果表明:北京地区和山东地区典型菜田土壤细菌种群中优势种群均为变形细菌,但是土壤细菌多样性降低,这可能与典型菜田的多年连作、种植蔬菜种类单一直接相关[24]。
崔中利等利用细菌的通用引物扩增江西省余江县高产水稻土红壤细菌总DNA和平板培养细菌混合总DNA的16S r DNA基因片段,在此基础上分别建立2种16S r DNA文库。从2个文库中各随机挑选100个克隆,扩增出阳性克隆中的插入片段后选用H ha 和R sa 2种限制性内切酶进行ARDRA分析。统计比较分析发现,平板培养方法所展现的细
菌群落结构多样性低于土壤中原始的多样性。结果表明,传统培养方法存在着很大的局限性,必须结合新的分子生物学技术手段才能更全面完善地认识土壤微生物群落结构多样性,以期充分利用其中丰富的微生物资源[25]。
3 T-RFLP技术
T-RFLP技术是在RFLP基础上发展起来的新技术,相对于其他分子生物学技术具有分辨率高、易于实现自动化等特点,是分析复杂环境微生物群落的强有力的工具之一[26]。该技术的基本原理是根据样品中的目标区域DNA序列的不同或变化,进行PCR扩增后得到目标DNA片段,酶切后将会产生不同长度的限制性片段。由于T-RFLP方法是把目标DNA片段的1个末端(通常是5 端)用荧光标记,这样在酶切后,分析的目标只限于有荧光标记的末端限制性片段上。酶切后产生长度不等的末端限制性长度片段经过毛细管电泳分离,并经AB I自动测序仪上检测和计算后,输出末端限制性片段的大小和强度图[27]。测序仪上输出的图谱含有的不同波峰越多,则表明微生物种类越丰富。通过比较不同样品图谱间的峰的异同,可以为评估土壤微生物多样性提供更敏感的数量化基础,从而为比较土壤样品之间的关系提供一种依据。
Pett等利用T-RFLP技术考察氧化还原电位对土壤菌群的影响,研究发现经过4d的好氧/厌氧处理与未处理的土壤样品菌群结构相似,而经过持续12h的厌氧或好氧处理的土壤样品得到的分子条带则明显不同,在所有样品的179种条带图谱中只有3种是普遍存在的,同时还发现土著菌群对氧化还原电位的变化具有耐受性[28]。Turpei nen等用T-RFLP方法研究了As、C r、Cu污染土壤的微生物群落结构,结果揭示了微生物能对土壤重金属污染产生响应作用,并通过改变微生物群落结构和产生耐性的方式来维持其代谢活性[29]。葛云英等用T-RFLP方法对5个来源不同的土壤样品和4个同一来源土壤样品的细菌群体多样性进行比较分析,计算土壤样品间的相似系数,结果显示:不同来源的5个土壤样品间相似系数,最大者为0.44,最小为0.3;同一来源的4个土壤样品相似系数,最大为0.87,最小为0.76,表明不同来源土壤的细菌群体多样性存在差异[30]。
T-RFLP分析具有很多优点,例如分析精细(每个土壤样品都能得到20~50个末端片段),易于自动化(仪器直接检测后以数字化的形式直接输出结果,减少了分析时人为误差),所得序列可以直接与日益丰富的数据库中的序列进行比较,结论可靠等[31]。目前,RDP数据库[32](http://rdp.
c m e.m s https://www.wendangku.net/doc/f09379160.html,/ht m l)已经建立了T-RFLP数据库,研究者只须把自己的T-RFLP片段类型与数据库已知类型比较,不必测序即可知道菌株的系统类群。
4 存在的问题和展望
土壤中的微生物在农业生产系统中具有其他生物无法代替的作用,随着各种抗虫、抗病等转基因作物的不断选育种植,这种变化对土壤微生物存在潜在危险而可能造成对农业生产系统的影响,已成为研究热点。
在微生物生态学的研究工作中应用非培养的技术,无疑克服了培养过程产生的很多困难,提高了研究结果的真实性。但研究天然土壤的微生物种类和数量的变化本身是一个极其艰巨的任务,面临的可变因素极为复杂,因此没有一个方法是十全十美的。
本文介绍了当前土壤微生物多样性研究中最常用的3种基于16S r DNA的分子生物学技术:DGGE、ARDRA和T-RFLP技术,每种方法都有着自身的优点,同时又有一定的局限性。比如,DGGE技术最多只能分离l kb的DNA片段,所以检测的群体系统就具有一定局限性;不同序列的DNA可能迁移到胶的同一位置上;通常只能检测到环境中优势菌群的存在。ARDRA方法最大的缺点是工作量大,目前应用该方法进行微生物群落结构分析,还没有人设置重复;同时,1组(分类群)微生物在分析中可得到几个片段,造成分辨率较低[33]。T-RFLP方法也存在一些缺陷:(1)在T-RFLP的峰值图上,1个峰代表的有可能不只是1个种[34];(2)样品中的总DNA的提取和限制性内切酶的选择是影响分析结果的关键因素;(3)随着片段长度的增加,测序仪检测分辨率降低等[35]。
人类物质生活的不断发展对环境的影响日益加大,巨大的微生物资源对人类起着越来越无法替代的作用。尽管随着现代生物技术的飞速发展,人类对微生物的认识程度已经有了很大进步,但仍然有很多微生物是人类无法探测到的。随着环境的恶化、污染的加剧,许多宝贵的土壤微生物资源正在消失,这就更加造成人类迫切了解、认识微生物物种的紧迫性。尽快确定对于土壤生态系统起核心作用的微生物类群并深入研究它们的功能是一个很重要的科学问题,这可能直接关系到土壤多样性的保护和世界的可持续发展。因此须要不断完善现有的方法,使之更加简便准确;另外同时使用不同的技术手段从不同方面去分析研究,综合分析,可能会得出更为准确的结果。
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污染土壤微生物修复技术研究进展
污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚
微生物多样性对植物群落影响的研究进展(1)(1)
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
微生物多样性研究—β多样性分析概述
微生物多样研究中的—β多样性分析概述
一、β-多样性分析介绍 1. β（Beta）Diversity： 是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。 ?β多样性分析前的数据“来源”： 1）OTUs的丰度信息表； 2）OTUs之间的系统发生关系， 计算Unweighted Unifrac及Weighted Unifrac距离。 ?通过多变量统计学方法主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)，主坐标分析(PCoA，Principal Co-ordinates Analysis)，非加权组平均聚类分析(UPGMA，Unweighted Pair-group Method with Arithmetic Means)等分析方法，从中发现不同样品（组）间的差异。
2. PCA & PCoA分析 ?主成分分析（PCA）是多变量统计学中最为人熟知的分析方法，它通过线性变换，将原始的高维数据投影至少量新合成的变量（即主成分），从而简化数据结构，展现样品的自然分布。 ?主成分分析不考虑原始变量之间可能存在的相互关系，并且是基于欧式距离评价样品之间的相似度。 ?多维尺度分析与主成分分析类似，但是它可以采用任何距离评价样品之间的相似度。主坐标分析（Principal coordinates analysis，PCoA）是经典的多维尺度分析方法。
3.UniFrac距离 ?由于微生物极其多样，不同微生物彼此之间的系统发育关系往往千差万别，仅仅将群落中不同微生物成员视为相互独立的变量显然并不合理。 ?因此，在比较不同群落样品之间的差异时，需要考虑两个群落成员之间的系统发育关系是否相似。 ?基于这个思想，计算微生物群落样品间距离的UniFrac距离应运而生，通过比较两个群落各自独有的微生物成员之间系统发育关系的远近，更为客观地反映两个群落样品之间的相似程度。
高通量测序：环境微生物群落多样性分析
(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群
落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
中国微生物物种多样性研究进展_郭良栋.
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.wendangku.net/doc/f09379160.html, —————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ? 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.wendangku.net/doc/f09379160.html, 中国微生物物种多样性研究进展 郭良栋* (中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101) 摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。 关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术 Progress of microbial species diversity research in China Liangdong Guo * State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques. Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直 接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。 Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
土壤微生物的分类、多样性及作用 王悦 1521011188
土壤微生物的分类及作用 摘要：土壤是生态系统中岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的交界面，而土壤微生物分布广、数量大、种类多，是土壤的重要组成部分，也是土壤生物中最活跃的部分。其在地球生境中数量最多、生物多样性最复杂、生物量最大。土壤微生物能够参与土壤有机质的分解、腐殖质的合成、养分的转化和推动土壤的发育和形成，同时它也是土壤肥力水平的活性指标。因此研究土壤微生物的分类、多样性以及其在土壤中的作用有重要意义。 关键词：土壤微生物分类；土壤微生物多样性；土壤微生物作用 Abstract:The soil is the interface of lithosphere, atmosphere, hydrosphere, and biosphere in the ecosystem.There are many kinds of soil microbial,their havel wide distribution and large quantity and, they are an important component of the soil, as well as the most active part of soil organisms. In the earth's habitats, their biodiversity is the most complex and the biomass is the largest. Soil microorganisms can participate in soil organic matter decomposition, synthesis of humus, nutrient transformation and promote the development and form of the soil, it is also the activity indicators of soil fertility level .So research the classification, the diversity of soil microorganisms and its role in the soil have important significance. Key words: the classification of soil microorganisms, the diversity of soil microorganisms, the role of soil microorganisms. 1 引言 土壤微生物是从19世纪中叶发展起来的一支生命科学的分支学科[1]，这时学术界己经将土壤内部的三大过程(土壤有机质的分解、硝化和固氮作用)清晰界定为生物过程，对这些土壤内部过程的机理探索直接催生了土壤微生物学，并导致20世纪初土壤微生物学的空前繁荣。土壤微生物是土壤生物的重要组成部分，参与了土壤发生、发展和发育的全过程。其群落结构组成和生物量等可以反映土壤的肥力状况。土壤微生物可以分解土壤有机质和促进腐殖质形成，吸收、固定并释放养分, 对植物营养状况的改善和调节有重要作用。有些微生物可以和植物形成共生系统，促进植物的生长发育。同时土壤微生物在降解土壤污染物方面也有重要作用。 2 土壤微生物的组成及分类[2] 土壤微生物的生物量通常以生物量碳表示。它是指土壤中体积小于5x103um3的生物总量，包括细菌、放线菌、真菌和小型动物，不包括植物根系。测量土壤微生物生物量的方法包括传统镜检法、成分分析法、底物诱导呼吸法和熏蒸法。 土壤微生物按形态可以分为真核微生物，原核微生物和分子微生物。其中真核微生物包括真菌和藻类。原核微生物有细菌、放线菌和蓝细菌。分子生物则无
土壤微生物群落多样性研究方法及进展_1
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。
微生物之微生物多样性分析-DGGE
变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳只能通过片段大小不同在同一浓度的胶上电泳迁移率不同而分离不同的DNA片段，对于片段大小接近或相同的DNA片段无法做到有效地分离；DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) 即变性梯度凝胶电泳，是利用DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。 DGGE作为一种成熟的分子生物学技术被广泛应用于环境科学（土壤、海洋、河流、冰川、淤泥等）、医学（各种疾病治疗前后，病变部位微生物的差异）、人体（鼻咽、口腔、黏膜、肠道）等领域进行微生物多样性分析。 实验流程图： 实验结果 实验结果包括以下内容 1 引物设计 以下是DGGE中常用的引物，我们将根据客户的不同需求，进行针对性的引物设计。 引物序列（5’-3’）
细菌 16S V3 区扩 增引物 357-F-GC CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG GCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG 518r ATTACCGCGGCTGCTGG 引物 序列（5’-3’） 真核 18S V1-3区扩增引物 Euk1A CTGGTTGATCCTGCCAG EukA516r-GC CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCA CGGGGGGACCAGACTTGCCCTCC 2 基因组DNA 抽提电泳检测图 针对客户的样本来源不同，我们针对性优化不同的基因组抽提方法，已达到提取效果最佳。 说明：1-8为样本所抽提基因组DNA，上样量3uL；M 为1kb Marker 上数第一条带为8 kb，中间的亮带为3kb，浓度为30ng/uL，其余为10 ng/uL。 3 目的片段PCR 检测 说明：1-8为样本，负为负对照（说明我们的实验没有污染，这对分子实验是至关重要的），上样量为5uL；M 为DL2000 Marker，上样量3uL。其中亮带为20ng/uL，其余为10 ng/uL。 Reconditioning PCR： 第一轮PCR 产物将会作为新的模板再进行少数循环的第二轮PCR 扩增，这叫做“Reconditioning PCR”。由于在“ Reconditioning PCR”的过程中引物和模板之
微生物多样性研究进展
姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学 微生物多样性研究进展 摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。 关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。 1核酸探针杂交技术 核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
中国土壤微生物生态学研究进展汇总
第1章绪论 由来土壤微生物因其数量庞大、种类繁多而被称为丰富的生物资源库。土壤微生物包括蓝细菌、细菌、放线菌等原核微生物，还有真菌、蓝藻除外的藻类真核生物，地衣以及原生动物等，是一种形体微小，结构较简单的生物。广泛活跃于土壤中，土壤微生物对生物地球化学循环贡献着不可估量的力量，在土壤形成、有机质代谢、污染物降解、植物养分循环转化等过程中具有不可替代的作用，同时也是评价该地土壤肥力的重要指标之一，因此，对土壤微生物的生态学研究，有着非常深远的意义［1 －3］。
第2章草地土壤微生物生态研究概况 草地土壤微生物是土壤有机复合体以及草地生态系统的重要组成部分［4］。通过对土壤中微生物的活动和分布进行详细研究，可以了解对微生物特性、分布、功能等的影响的因素有哪些，同时可以知晓微生物对植物生长发育、土壤肥力以及土壤中能量流动与物质循环的影响和作用。 气候变化与季节更替对草地土壤微生物的数量与分布具有一定影响。微生物总生物量在春夏季节较高，秋季较低，冬季最少。不同类群的微生物量有各自不同的特点，但是随季节变化的总体趋势与上述相似。杨成德等［5］对东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态研究中发现，土壤微生物量碳随季节变化呈先升高后降低再升高的趋势，其中7月达到最大值，9月下降到最小值，但土壤微生物量氮、磷的季节变化与土壤微生物量碳有所不同，土壤酶活性也呈现季节性变化。金风霞等［6］在对不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究中指出，各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势，而真菌的变化规律不明显，随着种植年限的变化，细菌和放线菌的数量呈现逐年递增的趋势。高雪峰等［7］研究了草原土壤微生物受放牧影响后的季节变化规律，研究结果表明，土壤中的细菌数量最低，从3月份开始逐渐增加，8月份达到最高值，8月到10月降低; 真菌数量3月份最高，5月份最低，而5月8月呈增加趋势，8月到10呈降低趋势; 放线菌数量5月份最少，5月到10月逐渐增加，10月份最高，之后又逐渐降低; 三大微生物类群的季节变化趋势不一致。任佐华等［8］研究了青藏高原腹地中，三江源自然保护区中的高寒草原土壤，分析了土壤微生物受气候变化的影响，结果表明，该区域微生物数量细菌最多，放线菌的数量次之，真菌的数量较少; 并且发现主要功能微生物菌群数量从多到少依次为氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌; 所研究区域的微生物生物量碳、氮含量差异显著; 对三江源地区高寒草原的土壤微生物活性影响明显的因素是温度的升高。
污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法
第26卷第10期 2006年10月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.10Oct.,2006 污染土壤微生物群落结构多样性及 功能多样性测定方法 陈承利,廖 敏3 ,曾路生 (污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州 310029)基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2002C B410804);国家自然科学基金资助项目(40201026) 收稿日期:2005206227;修订日期:2006205220 作者简介:陈承利(1982～),男,浙江平阳,硕士,主要从事土壤环境化学与环境生态毒理学研究.E 2mail :clchen1982@1631com 3通讯作者C orresponding author.E -mail :liaom in @https://www.wendangku.net/doc/f09379160.html, or liaom inzju1@1631com Found ation item :The project was supported by National K ey Basic Research Support F oundation of China (N o.2002C B410804)and National Natural Science F oundation of China (N o.40201026) R eceived d ate :2005206227;Accepted d ate :2006205220 Biography :CHE N Cheng 2Li ,M aster ,mainly engaged in s oil environmental chem istry and ecotoxicology.E 2mail :clchen1982@1631com 摘要:土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量。为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等。回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法。 关键词:污染土壤;微生物多样性;分子生物学;BI O LOG;P LFA ;PCR ;DNA 文章编号:100020933(2006)1023404209 中图分类号:Q143,Q938,S154 文献标识码:A Methods to measure the microbial community structure and functional diversity in polluted soils CHE N Cheng 2Li ,LI AO Min 3,ZE NG Lu 2Sheng (MOE K ey Laboratory ,Environmental Remediation and Ecosystem H ealth ,College o f Environmental and Resources Sciences ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou ,310029,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,26(10):3404～3412. Abstract :S oil m icroorganisms ,such as bacteria and fungi ,play im portant roles in prom oting soil quality and im proving plant health and nutrition ,thus in fluencing terrestrial ecosystems.Increasing anthropogenic activities ,such as spraw ling urbanization ,agricultural development ,pesticides utilization ,and pollutions from all sources ,can potentially affect soil m icrobial community com position and diversity ,leading to deterioration of soil quality and fertility.H owever ,it is yet to be determ ined how these changes in m icrobial diversity can in fluence surface and ground ecosystems.T o that end ,there is an acute need for reliable and accurate methods to study the community structure and tax onomy of soil m icroorganisms.W ithout the development of effective methods for studying the m icrobial diversity ,distribution ,and behavior in polluted soil ,a thorough understanding of m icrobial diversity ,as well as its im pact on soil health ,cannot be achieved. The determ ination of species diversity depends on several factors including the intensity of each species ,the total number of species present ,species evenness ,and the spatial distribution of species.M ethods to measure m icrobial community structure and functional diversity in polluted soils can be classified into tw o groups ,i.e.,biochem ical 2based techniques and m olecular biological 2based techniques.T ypically ,diversity studies include the relative com parisons of communities across a gradient of stress and disturbance.W ith current techniques ,it is difficult to study true diversity due to lack of know ledge on com position and the techniques to determ ine the accuracy of the extraction or detection methods.T raditionally ,the analysis of soil m icrobial
土壤微生物多样性的主要影响因素
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f09379160.html, 土壤微生物多样性的主要影响因素 作者：汪海静 来源：《北方环境》2011年第02期 摘要：土壤微生物是土壤生态系统的主要组成部分，而且不同的土壤具有不同的土壤微生物群落。影响土壤微生物多样性的因素很多，主要可以分为自然因素和人为因素。本文将从土壤微生物多样性的影响因素的两个方面阐述目前国内外土壤微生物多样性的研究现状。 关键词：土壤微生物；微生物多样性；影响因素 中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1007-0370(2011)1，2-0090-02 土壤微生物系统作为稳定生态系统，是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础。在一定程度上地球生态系统的变化与土壤微生物群落的变化密切相关。研究土壤微生物多样性的变化情况对评价生态系统、维护生态平衡有着十分重要的意义，因此土壤多样性的研究得到了广泛学者的关注。 影响土壤微生物群落的结构组成和多样性的因素可大体分成自然因素和人为因素两大类。自然因素包括土壤类型、温度、水分、植被等；人为因素包括土壤的耕作方式、农药的施用、施肥的施用等。本文将分别对几种有代表性的土壤微生物多样性影响因素加以阐述。 1、自然因素 1.1土壤类型 地球上土壤类型是多种多样的，不同土壤类型中的微生物群落结构及组成也是千差万别的。目前来许多的研究都表明土壤类型是土壤微生物群落结构的主要影响因素之一。例如：Gelsomino等通过比较不同地理位置的16种土壤微生物DGGE图谱发现土壤类型是决定土壤 微生物群落结构的主要因素。杨超等研究了我国皖南烟区四种不同植烟土壤类型在烟叶生长期内的微生物种类、数量变化情况。其结果表明了在不同的土壤环境下土壤微生物的数量和土壤养分含量呈正相关关系。这同时也说明了土壤类型在土壤微生物多样性方面具有一定的影响力。 1.2植被情况
土壤微生物研究进展
哈尔滨师范大学 学年论文 题目植物与微生物关系研究进展 学生李春葳 指导教师王全伟副教授 年级 2009级 专业生物科学 系别生物科学系 学院生命科学与技术学院 哈尔滨师范大学 2012年5月
论文提要 植物与其生长环境中的微生物关系密切，两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构，这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述，并就其将来的研究方向做了展望。
植物与微生物关系研究进展 李春葳 摘要:植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 关键词:植物植物根际微生物内生菌叶围微生物 植物与微生物的相互作用主要包括植物与根际微生物的互作、植物与叶围微生物的互作、植物与内生菌的互作及植物对微生物多样性的影响等。植物与周围环境生物的相互作用在自然界中普遍存在,其中以植物与微生物的互作为重要形式之一。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 １植物根际有益微生生物与植物的关系 植物根际有益微生物主要指对植物生长和健康具有促进作用的土壤微生物。这些微生物可以通过一些途径，促进植物定植、生长和发育[1、2]。根据根际有益微生物主要作用可以将其分为植物根际促生微生物PGPM（plant growth promoting micribiology）和生防微生物BCA（biological control agents）2大类。 1.1植物促生微生物 植物促生微生物主要包括根瘤菌（Rhizobium）、菌根菌等。固氮微生物（自生固氮菌、联合固氮菌和共生固氮菌）可以通过固定大气中的Ｎ 从而增加植物对氮素的吸收。ＷｕＦ ２ Ｂ发现，苗期海岛棉(Gossypium barbadense)接种自生固氮菌（Azotobacter sp.）、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）、多糖芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）和根瘤菌后，其功能叶中氮、磷、叶绿素含量以及生物学产量均明显提高[3]。尽管固氮微生物在非豆科植物以外的其他植物根际所占比例很小（1％），但对某些植物来说其根际固氮微生物所固定的氮素对其生长来说仍是重要氮源[1]。有些植物根际促生微生物（主要是菌根真菌）可以通过影响植物根系形态及生理特征，如增加植物根系吸收面积、改变植物根系通透性从而影响植物对N、P、K的吸收[4]。陈洁敏等[5]研究表明，分别接种3种AMF（泡囊丛枝菌根真菌）的玉米（Zeamays）对氮和磷的吸收比未接种的玉米增加了41.14％～78.29％。一些植物根际促生微生物可以通过产生有机酸或酶一类的代谢产物作用于土壤中以螯合形式存在的营养元素，从而使其活化，特别是许多AM真菌对P直接进行活化，从而增加了土壤中植物可利用的P。也有研究表明，菌根可以增加植物对水分的吸收，从而提高植物的抗旱能力。