氮肥对水稻土亚硝酸还原酶基因多样性影响研究

2010-11-16 17:01 来源: 中国科学院
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长期施用氮肥水稻土亚硝酸还原酶基因多样性影响研究获新发现

  中国科学院亚热带农业生态研究所桃源农业生态试验站通过对土壤样品进行长期定位观测、试验,采用PCR扩增、克隆测序等分子生物学技术,研究长期施氮肥对水稻土亚硝酸还原酶基因nirK、nirS多样性的影响,发现明显提高nirS基因群落的多样性和使含nirK基因的反硝化菌群落结构发生显著变化。

  研究发现,从水稻土中克隆的系列nirK基因片段与NCBI数据库中未知菌种的nirK基因相似性较高,平均达90.7%;而nirS基因片段与数据库中已知的nirS基因相似度低,平均74.7%。通过Chao1估计值预测,nirK基因在不施肥处理(CK)、施氮肥处理(N)中分别有58±13和49±9个不同的OTUs,而nirS基因在CK处理、N处理中分别有49±10和132±43个不同的OTUs。Chao1预测曲线95%置信区间(95%CIs)显示,氮肥施用显著提高了nirS基因的多样性,而对nirK基因多样性则无显著影响。LIBSHUFF分析比较N、CK处理克隆文库间的差异,结果显示nirK基因处理间群落结构差异p0.022,达到显著水平;而nirS基因处理间的群落结构无显著差异。系统发育分析显示,nirK、nirS基因的系统发育树分别可分为3个及4个大簇。施用氮肥导致nirK、nirS克隆有不同程度的聚集,说明氮肥改变了nirK和nirS基因群落结构,其中氮肥对nirK基因群落结构的影响更大。总体来说,氮肥的施用对水稻土nirK基因群落多样性无显著影响,但明显提高nirS基因群落的多样性;而长期施氮肥使含nirK基因的反硝化菌群落结构发生显著变化,对nirS基因群落结构则无显著影响。

  该研究成果已发表在中国科学引文数据库核心期刊《环境科学》2010年31卷2期上。