长江中下游流域是我国水稻主产区和重要的粮食生产基地,对保障国家粮食安全具有重要意义。但由于过度的开发利用和农业生产活动,造成了严重的环境问题。土壤微生物在生物地球化学循环和污染物降解等方面扮演关键角色,同时对土壤健康和农业生产具有重要作用。

本课题组沿长江中下游主干道共采集了43个样地129份稻田土壤,调查了稻田土壤细菌群落多样性和结构及其对土壤生化特性、重金属和抗生素抗性基因(ARGs)的响应。结果表明,除了2个样地Cd和1个样地Cu超标外,其它样地Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg均没超过重金属污染阈值。对8大重金属进行潜在综合污染风险评估,表明大部分样地具有轻度或中度污染风险。对重金属抗性基因和ARGs进行qPCR表明,ermB和strB绝对丰度最高。Pearson相关性分析表明重金属含量和重金属抗性基因之间、重金属和ARGs间以及整合子int1和ARGs间具有显著的相关性。同时,通过Novaseq测序表明稻田土壤细菌有34门、94纲、193目、282科、374属,其中优势门为Proteobacteria。土壤细菌群落多样性、结构和功能受土壤生化特性、重金属和ARGs影响,其中重金属是影响土壤细菌群落最主要的驱动因子。综上结果表明沿长江中下游稻田土壤重金属通过改变土壤细菌群落结构和功能潜在驱动ARGs的共选择抗性,从而增加人类健康和环境质量风险,也对农业生产和生态环境提供了可供参考的理论依据。相关结果发表在《Pedosphere》(中科院1区TOP期刊)上。张亚为第一作者,朱先灿为通讯作者,bevictor伟德为第一单位。


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丛枝菌根真菌(AMF)是一类在自然界中广泛存在的古老微生物,能够与80%以上的植物根系形成互惠互利的共生关系,对农业生态系统的土壤结构、养分循环、作物生产力和生态过程具有重要的作用。然而,对于长江中下游AMF的生物多样性鲜有报道,AMF群落的生物地理模式和生态过程仍不清楚。

本课题组调查了我国长江中下游稻田土壤AMF的多样性和分布特征以及影响其群落结构的驱动因素。发现在长江中下游稻田土壤中AMF归属于4目8科8属,其中球囊霉属(Glomus)是长江中下游稻田土壤AMF的优势属。AMF群落的多样性受土壤pH值、土壤有机质、总氮和速效磷的影响。Mantel分析发现AMF群落相似性与地理距离显著负相关,说明AMF群落的相似性随着地理距离的增加而减小。AMF群落结构受到地理位置和土壤性质的影响:方差分解分析表明地理位置和土壤性质对AMF群落结构变量的解释分别为2.17 %和9.40 %;典型对应分析表明经度、纬度、土壤pH值、土壤有机质、总氮、铵态氮、硝态氮、转化酶和磷酸酶活性显著影响AMF群落结构。零模型分析表明随机性过程在AMF群落的构建中具有重要作用,通过对βNTI值的量化发现随机过程占76.6 %,确定性过程占23.4 %。这些结果为理解农业生态系统AMF的生物多样性、驱动机制和生态过程提供了理论依据。相关结果发表在《Applied Soil Ecology》上。杜冬生为第一作者,朱先灿为通讯作者,bevictor伟德为第一单位。

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该工作得到了分子酶学与分子检测安徽省高校优秀科研创新团队(2022AH010012)和重要生物资源保护与利用安徽省重点实验室开放基金(swzy202001)等经费支持。

原文链接1 https://doi.org/10.1016/j.pedsph.2023.01.012

原文链接2https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2022.104759