复合垂直流人工湿地基质理化性质对nirS和nirK型反硝化菌多样性的影响

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作者 赵伟 朱四喜 +3 位作者 夏国栋 高宁 赵斌 王众 《水生态学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第2期132-140,共9页

深入研究复合垂直流人工湿地基质理化性质及其对相关脱氮反硝化微生物的影响,可为解析人工湿地污水处理及提高脱氮效率提供理论依据。2020年12月采集贵州喀斯特地区复合垂直流人工湿地4口池(一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级... 深入研究复合垂直流人工湿地基质理化性质及其对相关脱氮反硝化微生物的影响,可为解析人工湿地污水处理及提高脱氮效率提供理论依据。2020年12月采集贵州喀斯特地区复合垂直流人工湿地4口池(一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级垂直流下行池、二级垂直流上行池)的基质样品,用Illumina高通量测序技术获得反硝化功能基因序列,分析其种群组成和多样性特征,并采用冗余分析揭示反硝化菌群落与基质理化性质之间的相关性。结果表明,复合垂直流人工湿地中4口池的基质理化性质存在显著差异;pH在4口池中均呈中性,溶解氧(DO)呈先下降后升高趋势,下行池的基质电导率(EC)均比上行池要高;总氮(TN)、总磷(TP)含量随着人工湿地梯级呈显著下降趋势,未出现厌氧现象;NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量在二级垂直流下行池中大量积累并达到峰值。在多样性分析中,nirS、nirK型反硝化菌丰度随着人工湿地梯级呈先降低后升高的趋势,多样性随人工湿地级数逐渐降低,且下行池丰度多样性显著高于上行池。基质中nirS型反硝化菌共5门9属,nirS型为6门14属,变形菌门是nirS、nirK型反硝化菌群的共同优势菌门,相对丰度为55.36%~65.72%、30.06%~45.66%。nirS、nirK型反硝化菌共有OTUs数分别为392、245,并与反硝化菌群OTUs数目趋势一致,从多角度表明nirS型反硝化菌群丰度明显高于nirK型,且共有OTUs占有率高达41.6%和41.7%,表明各级池中反硝化菌群相似度较高。冗余分析表明基质中nirS和nirK反硝化菌群的构建主要受pH、NH4+-N、DO、TP、TN影响,且nirS型对pH、nirK型对NH4+-N的响应更为强烈。 展开更多

关键词 nirS和nirk型 反硝化菌 Illumina高通量测序 冗余分析 复合垂直流人工湿地

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牛场肥水灌溉对土壤nirK、nirS型反硝化微生物群落结构的影响 被引量：9

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作者 王婷 刘丽丽 +3 位作者 张克强 王风 杜会英 高文萱 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3655-3664,共10页

以徐水县梁家营长期定位施肥试验田为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析和克隆文库构建,研究了5种施肥处理(清水灌溉CK、无机肥灌溉CF、牛场肥水不同浓度、不同次数灌溉T4、T5和T11)下土壤中nirK、nirS型反硝化细菌群... 以徐水县梁家营长期定位施肥试验田为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析和克隆文库构建,研究了5种施肥处理(清水灌溉CK、无机肥灌溉CF、牛场肥水不同浓度、不同次数灌溉T4、T5和T11)下土壤中nirK、nirS型反硝化细菌群落多样性及其群落结构的演变。结果表明,不同施肥处理下nirK、nirS型反硝化细菌群落多样性无显著差异,但群落结构却有明显变化:nirK型反硝化细菌群落结构既受施肥种类又受施肥量影响,优势种群尤其对施肥种类和施肥量响应显著;nirS型反硝化细菌则主要受施肥种类影响,施肥量影响微弱。牛场肥水处理和无机肥处理分别促进和抑制不同的nirS型反硝化细菌,群落主成分受无机肥促进、牛场肥水抑制。系统发育分析结果表明,土壤中nirK型反硝化细菌主要与假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)和根瘤菌属(Rhizobium)的反硝化细菌具有较近的亲缘关系;nirS型反硝化细菌主要与劳尔氏菌(Ralstonia)和红长命菌属(Rubrivivax)有较近的亲缘关系。试验土壤中反硝化微生物多与目前已报道的好氧反硝化细菌亲缘关系较近,这可能与微生物分析取自表层土有关。 展开更多

关键词 nirk nirS 反硝化细菌 牛场肥水灌溉 T—RFLP 群落多样性

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通风量对堆肥化过程中氮素转化及nirK基因多样性和数量的影响 被引量：8

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作者 王国兴 董桂军 +5 位作者 艾士奇 熊志强 晏磊 高亚梅 王彦杰 王伟东 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期565-572,共8页

通过研究不同通风量对堆肥化过程中nir K基因多样性和丰度的影响,阐明通风量与氮素转化和氮损失之间的关系。堆肥共设置3个处理,即对照不通风(静态堆肥CK)、通风量0.05 L·min-1·kg-1(微好氧堆肥TF1)和通风量0.2 L·min-1&... 通过研究不同通风量对堆肥化过程中nir K基因多样性和丰度的影响,阐明通风量与氮素转化和氮损失之间的关系。堆肥共设置3个处理,即对照不通风(静态堆肥CK)、通风量0.05 L·min-1·kg-1(微好氧堆肥TF1)和通风量0.2 L·min-1·kg-1(好氧堆肥TF4),分析不同时期堆肥样品的铵态氮、硝态氮、全氮等理化指标,以及不同时期堆肥样品中反硝化功能基因nir K基因数量和63 d样品中nir K基因多样性的变化规律。结果表明,堆肥过程中,CK、TF1、TF4三个处理的氨气速率和氮素总损失量随着通风量增大而增大,NO-3-N含量和总氮在堆肥结束时均达到最大,与通风量呈正相关。通过对堆肥样品中nir K基因多样性和数量分析发现,CK、TF1、TF4三个处理堆肥63 d样品中nir K基因克隆文库中OTU数量分别为9、5、3个;在堆肥高温期和腐熟期,nir K基因拷贝数与通风量呈现负相关。实验结果证明通风量显著影响堆肥化过程中各种形态氮的转化以及nir K基因多样性和数量,并增加了总氮和硝态氮含量。 展开更多

关键词 通风量 堆肥 nirk 氮素转化

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反硝化功能基因nirS和nirK及其检测技术研究进展 被引量：4

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作者 张旭志 杨倩倩 +1 位作者 赵俊 曲克明 《微生物学杂志》 CAS CSCD 2018年第4期84-91,共8页

反硝化作用对维持环境氮平衡具有重要意义,其过程中亚硝酸盐向NO的转化是关键步骤,由亚硝酸盐还原酶控制,因此检测亚硝酸盐还原酶编码基因可以从分子生物学角度深入分析微生物种群特性和氮元素的转化规律,进而为评估生态环境健康状况等... 反硝化作用对维持环境氮平衡具有重要意义,其过程中亚硝酸盐向NO的转化是关键步骤,由亚硝酸盐还原酶控制,因此检测亚硝酸盐还原酶编码基因可以从分子生物学角度深入分析微生物种群特性和氮元素的转化规律,进而为评估生态环境健康状况等科研与生产活动提供支撑数据。重点综述了近年来反硝化作用功能基因nirS和nirK及其检测技术的研究进展,并对未来可预期的检测技术进行了展望,以期为该领域的研究人员提供参考。 展开更多

关键词 反硝化作用 功能基因 nirS nirk 检测技术

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辽河口沉积物反硝化过程研究-以反硝化功能基因丰度及nirK型细菌群落结构分析为例 被引量：2

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作者 明红霞 陈泉睿 +3 位作者 史银银 苏洁 于颖 樊景凤 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期82-92,共11页

近年来,辽河口沿岸人类活动频繁,工农业活动发达,大量的氮、磷等营养物质输入至感潮河段继而排放入海,导致辽河口水体富营养化程度加剧。沉积物区域是反硝化作用的重要发生地和微生物富集地。微生物能够将沉积物中的硝酸盐及亚硝酸盐还... 近年来,辽河口沿岸人类活动频繁,工农业活动发达,大量的氮、磷等营养物质输入至感潮河段继而排放入海,导致辽河口水体富营养化程度加剧。沉积物区域是反硝化作用的重要发生地和微生物富集地。微生物能够将沉积物中的硝酸盐及亚硝酸盐还原为N2O和N2释放到大气中,进而减轻河口生态系统氮负荷。本文中的实验采用定量PCR技术测定辽河口表层沉积物反硝化过程功能基因narG、nirK、norB、nosZ的基因丰度,结果表明,主导硝酸盐还原的narG功能基因丰度最高。使用高通量测序技术对nirK型功能基因进行测序,结果显示,在辽河口反硝化细菌中Devosia、Phaeobacter、Alcaligenes、Pseudomonas菌属丰度较高。反硝化功能基因的丰度主要受到沉积物粒径的影响,norB基因丰度与多个环境因子显著相关。nirK型反硝化细菌的群落结构和多样性主要受盐度、pH、溶解氧以及NO2−的影响。研究分析了反硝化功能基因丰度和细菌群落结构及其主要影响因子,其结果为辽河口水体富营养化中氮元素归趋的认知提供理论依据。 展开更多

关键词 辽河口 沉积物 nirk 细菌群落结构 反硝化功能基因

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减施化肥对水稻土壤nirK型反硝化菌丰度的影响

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作者 方宇 王飞 +4 位作者 贾宪波 林陈强 张慧 陈龙军 陈济琛 《安徽农学通报》 2020年第1期92-94,共3页

设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK),紫云英配施80%化肥(MF80)、紫云英配施60%化肥(MF60)和紫云英配施40%化肥(MF40)5个施肥处理,采用荧光定量PCR技术,研究了紫云英配施减量化肥对水稻土壤nirK型反硝化菌丰度的影响。结果表明,MF60处理是一... 设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK),紫云英配施80%化肥(MF80)、紫云英配施60%化肥(MF60)和紫云英配施40%化肥(MF40)5个施肥处理,采用荧光定量PCR技术,研究了紫云英配施减量化肥对水稻土壤nirK型反硝化菌丰度的影响。结果表明,MF60处理是一种既节能又高效的施肥制度;种植绿肥的,土壤有机质含量明显增加,在化肥减施的情况下,土壤全氮和有效氮的含量并不降低;与单施化肥相比,绿肥配施减量化肥降低了土壤反硝化潜势;种植绿肥的土壤nirK基因丰度显著低于单施化肥处理;土壤nirK基因丰度与土壤反硝化潜势呈极显著正相关。 展开更多

关键词 绿肥 减施化肥 反硝化菌 nirk基因 荧光定量PCR

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稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响 被引量：33

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作者 朱杰 刘海 +3 位作者 吴邦魁 袁峰 刘章勇 金涛 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期1324-1332,共9页

稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)... 稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)为处理,通过特异引物提取中稻抽穗期稻田土壤nirK基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,探讨稻虾共作模式对稻田土壤nirK反硝化微生物多样性和群落结构的影响。结果表明:稻虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量,对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。稻虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数,但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。稻虾共作模式改变了nirK基因微生物在目、科、属、种水平的群落组成,较常规中稻模式,稻虾共作模式在各分类水平组成类群均减少;稻虾共作模式较常规中稻模式改变了目的种类,对共有目相对丰度没有显著性改变。RDA分析表明稻虾共作模式对土壤nirK基因菌群的群落结构有一定的改变,但稻虾共作模式与常规中稻模式在群落结构上仍保留着一定的相似性。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见,稻虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响,但显著增加了微生物丰富度指数,改变了稻田土壤nirK反硝化微生物在目、科、属、种的群落结构。 展开更多

关键词 江汉平原 稻虾共作 克氏螯虾 nirk基因 反硝化微生物 群落结构 硝态氮 高通量测序技术

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撂荒地亚硝酸还原酶基因nirK和nirS丰度动态 被引量：4

8

作者 呼和 陈先江 程云湘 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1253-1259,共7页

使用荧光定量PCR法测定亚硝酸还原酶基因(nirK和nirS)遗传特异性片段,研究了草原撂荒地土壤反硝化微生物丰度随着撂荒时间的变化。结果表明,轻度放牧草原和3种不同撂荒时间地的土壤中nirK基因型反硝化微生物丰度都显著高于nirS基因型反... 使用荧光定量PCR法测定亚硝酸还原酶基因(nirK和nirS)遗传特异性片段,研究了草原撂荒地土壤反硝化微生物丰度随着撂荒时间的变化。结果表明,轻度放牧草原和3种不同撂荒时间地的土壤中nirK基因型反硝化微生物丰度都显著高于nirS基因型反硝化微生物丰度(P<0.05)。土壤nirK及nirS基因型反硝化微生物丰度撂荒地和轻度放牧地之间均有显著差异(P<0.05),但3种撂荒地均未发生显著变化(P>0.05)。此外,这两种基因型反硝化微生物丰度之间有极显著线性负相关关系(P<0.001)。以上结果说明,nirK和nirS基因型反硝化微生物对环境因子的响应有差异。 展开更多

关键词 反硝化微生物 nirk基因 nirS基因 撂荒地 轻度放牧草原

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有机肥施加对红壤中反硝化细菌nirK基因多样性影响 被引量：1

9

作者 张晨阳 滕齐辉 +3 位作者 曹滢 崔中利 李顺鹏 曹慧 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期72-79,共8页

为了解有机肥施用对于红壤中反硝化细菌群落结构的影响,设置了4个处理:CK(不施肥)、LM(低量有机肥)、ML(高量有机肥+石灰)和HM(高量有机肥)进行研究,并通过末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和克隆文库的DNA测序估计了nirK基因的多样性... 为了解有机肥施用对于红壤中反硝化细菌群落结构的影响,设置了4个处理:CK(不施肥)、LM(低量有机肥)、ML(高量有机肥+石灰)和HM(高量有机肥)进行研究,并通过末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和克隆文库的DNA测序估计了nirK基因的多样性。结果表明:各处理分别挑选的288个阳性克隆子可分为78个类型,各处理nirK文库中的优势类群属于同一种类型,在CK处理中的占比为51%,在其他3个处理中的占比依次为33%、32%和27%。4个文库之间两两的相似性在37.50%~45.34%,系统进化树分析表明,51个OTUs测序结果中6个OTUs与苍白杆菌属的相似性最高,占测序总数的11.8%;其余45个OTUs属于未培养类型,占测序总数的88.2%。有机肥添加有助于提高nirK基因的多样性,并且出现了红壤原始环境中未出现的反硝化细菌类型。 展开更多

关键词 反硝化细菌 nirk基因 RFLP分析 红壤 有机肥施加

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不同季节艾比湖湿地盐角草根际nirS-型与nirK-型反硝化细菌群落组成分析 被引量：3

10

作者 周婷婷 胡文革 +3 位作者 钟镇涛 王月娥 陈婷 张雪 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第13期5314-5327,共14页

旨在了解艾比湖湿地盐生植物盐角草根际与非根际中不同类型反硝化细菌的分布及其随季节变化情况,为温带干旱地区荒漠盐化生态系统的代表—艾比湖湿地在生态植被恢复过程中,由微生物推动的土壤氮素循环过程提供数据支撑。采集了艾比湖湿... 旨在了解艾比湖湿地盐生植物盐角草根际与非根际中不同类型反硝化细菌的分布及其随季节变化情况,为温带干旱地区荒漠盐化生态系统的代表—艾比湖湿地在生态植被恢复过程中,由微生物推动的土壤氮素循环过程提供数据支撑。采集了艾比湖湿地夏、秋、春三个季节的盐角草根际和非根际土壤样本,通过高通量测序技术,比较分析了nirS-型和nirK-型两种类型的反硝化细菌的多样性和群落结构特点;利用RDA(redundancy analysis)探究了土壤理化因素对反硝化细菌多样性及群落结构的影响。艾比湖湿地盐角草根际与非根际中,nirS-型和nirK-型反硝化细菌多样性最高的为秋季根际土壤样本;各土壤样本中的反硝化细菌多样性均呈现根际>非根际。盐角草各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌在门分类水平上隶属于变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),而nirK-型反硝化细菌在门水平上分类仅包括了Proteobacteria和Firmicutes。Proteobacteria在各土壤样本中的占比均较高;其中Gamma-Proteobacteria的盐单胞菌属(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)是各土壤样本所共有的nirS-型反硝化菌的优势菌属,但它们在每个土壤样本中的相对丰度各有差异。Alpha-Proteobacteria的根瘤菌属(Rhizobium)是盐角草各土壤样本中较为广泛存在的nirK-型反硝化细菌。艾比湖湿地盐角草各土壤样本中的反硝化细菌群落结构存在着一定的差异。RDA结果显示含水量、有机质、全氮和铵态氮等对各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌的多样性影响较大,含水量、有机质、全氮、碱解氮等是nirK-型反硝化细菌多样性的主要影响因素。土壤电导率、全磷、全钾、全氮和碱解氮协同影响nirS-型反硝化细菌的群落结构,有机质、速效钾、速效磷、pH和硝态氮是nirK-型反硝化细菌群落结构组成的主要影响因素。艾比湖湿地反硝化细菌呈现季节性变化,nirS-型和nirK-型反硝化细菌以不同的主要菌属,共同推进湿地反硝化作用。而对于湿地生态系统的保护,则需要进行长期而广泛的土壤状态评估和土壤反硝化微生物菌群的动态监测。 展开更多

关键词 艾比湖湿地 根际与非根际 nirS-型和nirk-型反硝化细菌 群落组成

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不同植被恢复模式下呼伦贝尔沙地土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性研究 被引量：7

11

作者 李刚 修伟明 +4 位作者 王杰 吴元凤 赵建宁 宋晓龙 杨殿林 《草业学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期115-123,共9页

本研究选取呼伦贝尔沙地5种植被恢复模式（单播冰草、单播羊柴、单播柠条、冰草＋柠条和冰草＋柠条＋羊柴＋披碱草）为研究对象，以完全退化的沙地为对照，采用分子生物学技术分析了土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性，并探讨了... 本研究选取呼伦贝尔沙地5种植被恢复模式（单播冰草、单播羊柴、单播柠条、冰草＋柠条和冰草＋柠条＋羊柴＋披碱草）为研究对象，以完全退化的沙地为对照，采用分子生物学技术分析了土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性，并探讨了与土壤理化因子的相关性。结果表明，土壤反硝化细菌nirK基因组成存在明显差异。单播羊柴模式土壤反硝化细菌nirK基因多样性指数最高，其次为单播冰草和单播柠条，而两种混播模式最低，这5种植被恢复模式均显著高于对照裸地。序列和系统发育分析结果表明，所获得的nirK基因片段与NCBI数据库中的nirK基因的相似度在81％～99％之间，分别归属于苍白杆菌属、根瘤菌属及不可培养的细菌，其中与不可培养细菌相关的片段占到总数的50％以上。典范对应和相关分析结果表明，速效磷、pH、全氮、全磷和含水量对反硝化细菌的影响均达到显著水平，且5种理化因子问均具有极显著相关性，说明这5种理化因子相互关联，共同对反硝化细菌nirK基因组成变化起到决定作用。 展开更多

关键词 呼伦贝尔沙地 植被恢复 反硝化细菌 nirk基因 PCR—DGGE

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若尔盖高原湿地泥炭沼泽土亚硝酸盐还原酶(nirK)反硝化细菌群落结构分析 被引量：5

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作者 王蓥燕 卢圣鄂 +2 位作者 陈小敏 李跃飞 辜运富 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第19期6607-6615,共9页

若尔盖泥炭湿地是世界少有的低纬度永久冻土湿地,具有高海拔、高紫外辐射、高有机质的特点。该区域N2O的排放量对全球气候变暖有重要影响。对若尔盖高原湿地泥炭沼泽土中的亚硝酸盐还原酶(nir K)反硝化细菌群落结构多样性进行分析,以期... 若尔盖泥炭湿地是世界少有的低纬度永久冻土湿地,具有高海拔、高紫外辐射、高有机质的特点。该区域N2O的排放量对全球气候变暖有重要影响。对若尔盖高原湿地泥炭沼泽土中的亚硝酸盐还原酶(nir K)反硝化细菌群落结构多样性进行分析,以期揭示该区域N2O释放的微生物调控机制。基于若尔盖高原湿地泥炭沼泽土的理化性质和反硝化活性(PDA),结合限制性酶切片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)技术、克隆文库及分子测序对该生态系统中的nir K反硝化细菌群落结构及多样性进行分析。反硝化活性测定结果显示:阿西地区>麦溪地区>分区地区,反硝化活性与土壤有机碳、总氮和丰富度呈显著正相关(P<0.05)。Shannon-wiener多样性指数以阿西最高、分区最低。3个样品中共测序15条nir K基因代表序列,系统发育表明若尔盖高原湿地优势nir K反硝化菌群为变形门菌群。其中,阿西地区主要为α-变形菌门,麦溪地区主要为β-变形菌门,分区地区无法确定优势种群。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示:有效钾和有效磷是影响nir K反硝化细菌群落结构的关键环境因子。本论文显示,若尔盖高原湿地存在着明显的反硝化作用,调控这些反硝化作用的nir K反硝化细菌多样性较高,且与土壤有效钾和有效磷密切相关。 展开更多

关键词 若尔盖高原湿地 泥炭沼泽土 反硝化活性 nirk 多样性

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农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的研究进展 被引量：4

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作者 赵明明 赵鑫盟 +1 位作者 希尼尼根 于景丽 《微生物前沿》 2018年第2期65-72,共8页

反硝化作用是土壤氮逸失的重要途径,也是引起温室气体N2O释放的重要过程,由反硝化微生物驱动完成。nirK和nirS基因是反硝化微生物的重要生物标志(biomarker)。本文简述了反硝化微生物功能基因的作用,重点阐述了农田土壤nirK和nirS型反... 反硝化作用是土壤氮逸失的重要途径,也是引起温室气体N2O释放的重要过程,由反硝化微生物驱动完成。nirK和nirS基因是反硝化微生物的重要生物标志(biomarker)。本文简述了反硝化微生物功能基因的作用,重点阐述了农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的重要性及其对施氮肥的响应和研究技术等,指出了农田土壤施氮肥可显著提高nirK和nirS基因的丰度,并且明显改变nirK型反硝化微生物群落结构组成;在水田中施氮肥促进了土壤中nirS型反硝化微生物多样性的增加,而在旱田中氮肥却可以显著影响其群落结构。今后关于nir型反硝化微生物的研究应更加注重分子生态技术与多种技术相结合,以便对 nirK和nirS型反硝化微生物进行更深入的研究。 展开更多

关键词 农田土壤 氮肥 反硝化微生物 nirk和nirS基因 主流技术

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农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响 被引量：18

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作者 胡春晓 陈耀宁 +2 位作者 张嘉超 唐聪 曾光明 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期1196-1203,共8页

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,... 应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05). 展开更多

关键词 堆肥 反硝化作用 nirk nirS NOSZ 冗余分析

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施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响 被引量：23

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作者 曾希柏 王亚男 +5 位作者 王玉忠 白玲玉 李莲芳 段然 苏世鸣 吴翠霞 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期505-514,共10页

采用末端限制性片段多态性分析（T-RFLP）和实时荧光定量PCR（Real-timePCR）方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0-20cm、20-40cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。结果表明：施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的... 采用末端限制性片段多态性分析（T-RFLP）和实时荧光定量PCR（Real-timePCR）方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0-20cm、20-40cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。结果表明：施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著。施肥对0-20cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥（M）处理、为每克干土2.16107个拷贝数,分别是对照（CK）和全化肥（NPK）处理的2.04和2.02倍。设施菜地土壤0-20cm与20-40cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显。土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度。系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等。 展开更多

关键词 nirk型反硝化细菌 末端限制性片段多态性分析 实时荧光定量PCR 群落结构和丰度

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林分类型对亚热带森林土壤团聚体中真菌反硝化微生物丰度的影响

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作者 邓米林 林永新 +3 位作者 叶桂萍 胥超 宛颂 贺纪正 《福建师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期45-51,68,共8页

选取位于福建省三明市的米槠次生林、杉木人工林和马尾松人工林土壤为研究对象,利用荧光定量PCR分析了FnirK基因丰度,同时测定反硝化潜势。结果表明:FnirK基因丰度受林分类型显著影响,但受团聚体影响较小。马尾松人工林土壤FnirK基因拷... 选取位于福建省三明市的米槠次生林、杉木人工林和马尾松人工林土壤为研究对象,利用荧光定量PCR分析了FnirK基因丰度,同时测定反硝化潜势。结果表明:FnirK基因丰度受林分类型显著影响,但受团聚体影响较小。马尾松人工林土壤FnirK基因拷贝数最高,为5.30×10^(8)copies·g^(-1),显著高于杉木人工林土壤的2.49×10^(8)copies·g^(-1)和次生林土壤的1.21×10^(8)copies·g^(-1)。各粒级团聚体的FnirK基因拷贝数也呈现出相同趋势。杉木和马尾松人工林土壤两种粒径较大团聚体的FnirK基因拷贝数较高,粒径较小团聚体中FnirK基因拷贝数较低,而次生林中4种粒级团聚体FnirK基因拷贝数无显著差异。马尾松和杉木人工林土壤的反硝化潜势分别为10.23和6.41μg·kg^(-1)·h^(-1),显著高于次生林土壤的2.76μg·kg^(-1)·h^(-1)。相关性分析表明,FnirK基因丰度与土壤含水率和有效磷含量呈显著正相关;反硝化潜势与土壤pH值、含水率、有效磷含量和FnirK基因丰度均呈显著正相关,表明真菌可能在酸性森林土壤反硝化过程中发挥重要作用。综上,不同林分类型主要通过影响土壤含水率和有效磷含量影响FnirK基因丰度和反硝化潜势,而团聚体粒径对土壤FnirK基因丰度影响相对较小。因此,在未来的森林管理过程中,人工林土壤真菌反硝化过程对N_(2)O产生的贡献不容忽视。 展开更多

关键词 次生林 人工林 森林土壤 Fungal nirk 团聚体

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闽江河口互花米草不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性

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作者 陈冰冰 孙志高 +4 位作者 胡星云 武慧慧 王晓颖 毛立 厉彦哲 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3007-3015,共9页

为了明确闽江河口互花米草海向不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性,在鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1~2年(SAN)和入侵6~7年的互花米草(SA)湿地为研究对象,基... 为了明确闽江河口互花米草海向不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性,在鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1~2年(SAN)和入侵6~7年的互花米草(SA)湿地为研究对象,基于高通量测序技术,测定并分析了不同互花米草入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性的差异。结果表明:互花米草海向入侵降低了土壤中nirK型反硝化微生物群落的多样性及丰富度。不同入侵阶段湿地土壤的nirK型反硝化微生物主要包括变形菌门和放线菌门,其中变形菌门占绝对优势地位。互花米草海向入侵整体改变了湿地土壤中nirK型反硝化菌属的组成特征,MF、SAN、SA湿地土壤中相对丰度最高的nirK基因菌属分别为慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属和产碱杆菌属。互花米草海向入侵增加了土壤中nirK型反硝化微生物群落组成的空间异质性,尤其是在SAN样地,这主要与样地本身的环境扰动性较大及互花米草海向入侵加大了样地环境因子的空间异质性有关。互花米草海向入侵主要是通过显著改变土壤理化因子(粒度组成、pH值和含水量)和氮养分条件(全氮、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N)来影响nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性。本研究结果有助于揭示互花米草海向入侵对湿地土壤反硝化过程影响的微生物机制。 展开更多

关键词 nirk 高通量测序 微生物多样性 群落结构 互花米草 闽江口

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磷差异性调控水稻根际nirK/nirS型反硝化菌组成与丰度 被引量：6

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作者 湛钰 高丹丹 +5 位作者 盛荣 魏文学 秦红灵 张文钊 侯海军 汤亚芳 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期3304-3312,共9页

磷作为一种重要的生命元素,对反硝化微生物的活性和功能有重要影响.反硝化功能基因nir K和nir S是编码亚硝酸还原酶的两种同工酶基因,但是,磷对具有同种功能的nir K和nir S型反硝化菌的调控是否存在差异尚不十分清楚.本文采集严重缺磷... 磷作为一种重要的生命元素,对反硝化微生物的活性和功能有重要影响.反硝化功能基因nir K和nir S是编码亚硝酸还原酶的两种同工酶基因,但是,磷对具有同种功能的nir K和nir S型反硝化菌的调控是否存在差异尚不十分清楚.本文采集严重缺磷红壤性水稻土设置水稻盆栽试验,通过外源添加磷肥设置对照(CK,P:0 mg·kg^-1),低磷(P1,P:15 mg·kg^-1),高磷(P2,P:30 mg·kg^-1)这3个磷添加水平,研究不同磷水平对水稻亚硝酸还原酶基因的组成与丰度的调控作用.结果表明,在长期缺磷土壤上施用磷肥对含亚硝酸还原酶基因nir K和nir S的细菌种群的调控作用有明显差异.不管是根际还是非根际土,含nir S的微生物种群均对施磷水平表现敏感,尤其是高磷(P2)水平,施磷可导致nir S丰度提高2~3倍,同时显著改变nir S型反硝化微生物的组成结构.相比之下,施磷后含nir K基因的微生物组成结构和丰度变异较小.与非根际土壤相比,高磷水平条件下根际土中nir S的基因拷贝数和群落结构均发生了显著变化,缺磷和低磷条件下水稻生长只引起根际土nir S种群组成结构发生显著变化,但其丰度与非根际无显著差异.但不同磷水平条件下nir K的基因丰度和组成结构在根际和非根际土之间几乎无显著变化.综上所述,在严重缺磷水稻土中加施磷肥会显著提高水稻根际和非根际土中nir K和nir S型反硝化菌数量,并改变其种群组成结构,且nir S比nir K型种群响应更敏感.不同磷水平条件下的水稻根系生长均显著改变了根际土壤中nir K和nir S种群组成结构,但除了在高磷水平条件下显著增加了nir S丰度外,对nir K和nir S丰度均影响较小.研究结果可为进一步深入探究施肥对土壤反硝化过程的影响提供理论依据. 展开更多

关键词 缺磷水稻土 磷肥 根际 nirk nirS

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静态好氧高温牛粪堆肥中nirK型反硝化细菌群落动态变化 被引量：6

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作者 武晓桐 姜欣 +7 位作者 盛思远 许本姝 门梦琪 孟庆欣 邓利廷 成利军 张文浩 许修宏 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期986-996,共11页

【背景】堆肥过程中,不同反硝化微生物相互作用产生大量气态氮,不仅导致氮素流失使得堆肥肥效降低,而且造成环境污染。但是目前关于堆肥中反硝化细菌群落结构变化,尤其是群落结构与堆肥理化因子间相关性方面的报道较为欠缺。【目的】对... 【背景】堆肥过程中,不同反硝化微生物相互作用产生大量气态氮,不仅导致氮素流失使得堆肥肥效降低,而且造成环境污染。但是目前关于堆肥中反硝化细菌群落结构变化,尤其是群落结构与堆肥理化因子间相关性方面的报道较为欠缺。【目的】对堆肥中反硝化细菌进行研究,旨在揭示反硝化细菌群落动态变化,为深入理解堆肥氮循环机理提供科学数据。【方法】设计一种静态好氧高温堆肥技术处理牛粪和水稻秸秆,利用高通量测序技术研究堆肥中nirK型反硝化细菌群落组成的动态变化,并分析优势反硝化细菌菌属与理化指标之间的相关性。【结果】堆肥全程共17d,各项堆肥理化指标以及生物学指标表明堆肥已经基本腐熟。高通量测序结果表明,在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著。门水平上,堆肥中反硝化细菌属于变形菌门(Proteobacteria)和一未分类门;目水平上,优势类群主要属于根瘤菌目(Rhizobiales)、红杆菌目(Rhodobacterales)和伯克氏菌目(Burkholderiales),其中根瘤菌目(Rhizobiales)的种类最多,而伯克氏菌目(Burkholderiales)的相对丰度最高。Spearman相关性分析表明未分类门的反硝化细菌和未分类科根瘤菌目的反硝化细菌与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著负相关(P<0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著正相关(P<0.05);其他优势菌属与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著正相关(P<0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著负相关(P<0.05);未分类科伯克氏菌目的反硝化细菌、未分类纲变形菌门的反硝化细菌、产碱杆菌科的Pusillimonas属和副球菌属(Paracoccus)与铵态氮显著相关(P<0.05)。【结论】静态好氧高温堆肥技术可以缩短堆肥周期。在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著,并且该菌群落结构的变化受到堆肥理化因子的显著影响。本研究有助于揭示堆肥中氮素转化规律,并为改进堆肥工艺提供理论依据。 展开更多

关键词 牛粪 静态堆肥 高通量测序 nirk型反硝化细菌 多样性

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小兴安岭3种原始红松混交林土壤nirK型反硝化微生物群落特征 被引量：4

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作者 陈秀波 段文标 +3 位作者 陈立新 朱德全 赵晨晨 刘东旭 《南京林业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期77-86,共10页

【目的】分析小兴安岭地区3种典型原始红松林下土壤nirK型反硝化微生物的群落结构和多样性,探索影响原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落的关键土壤理化因子。【方法】在黑龙江省伊春市小兴安岭凉水自然保护区内采集3种原始红松林(云... 【目的】分析小兴安岭地区3种典型原始红松林下土壤nirK型反硝化微生物的群落结构和多样性,探索影响原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落的关键土壤理化因子。【方法】在黑龙江省伊春市小兴安岭凉水自然保护区内采集3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)林下土壤样品,提取土壤微生物总DNA,PCR扩增反硝化过程中的关键酶——硝酸盐还原酶的编码基因nirK高变区片段,采用Illumina MiSeq技术对其进行测序,并运用生物信息学技术分析nirK反硝化微生物的群落结构和多样性。【结果】共获得3种林型土壤nirK型基因的848 312条有效序列,761 912条优质序列,平均长度为320 bp。3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物分属于三界(细菌、古菌和无明确分类地位)。3种林型土壤中均含有大量未被鉴定的nirK型基因序列,在已鉴定的nirK型反硝化微生物中各林型均以变形菌门(Proteobacteria)为主,核心菌属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)和伯霍尔德杆菌属(Burkholderia)。α多样性分析显示:3种原始红松林nirK型反硝化微生物的4种α多样性指数(Shannon指数、Simpson指数、Ace指数和Chao1指数)没有显著差异。但β多样性分析显示:3种林型土壤nirK型反硝化微生物群落组成差异显著(R=0.25,P<0.05)。Metastats分析表明:3种林型土壤中丰度存在显著差异的是拟杆菌门(Bacteroidetes)、广古菌门(Euryarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria)。土壤铵态氮和全氮含量是显著影响林下土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要理化因子(P<0.05)。【结论】3种原始红松林土壤理化性质差异没有对nirK型反硝化微生物的α多样性指数产生显著影响,但导致β多样性差异显著,其中铵态氮和全氮含量是显著影响3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要因子。 展开更多

关键词 小兴安岭 原始红松林 nirk基因 反硝化微生物 群落结构 高通量测序 凉水自然保护区

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