紫色丘陵区玉米-大豆套作系统根际解磷菌活化土壤难溶磷的生化机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771726
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1310.麦类作物与玉米栽培学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Microorganisms play an important role in the regulation of soil P availability. Previous studies showed that maize-soybean relay intercropping can improve soil phosphorus availability by interspecific root interactions. However, the response of soil microbial diversity to soil environmental factors in this model and the regulation mechanism of phosphorus availability are not clear. This project takes maize- soybean relay intercropping system in purple hilly area as the research object, base on the field experiment, using the classical microbiological methods of cultivation, clone, and gene identification, combine with the technology of high-throughput sequencing, to analysis the microbial diversity and abundance of phosphate solubilizing bacteria (PSB) in maize and soybean rhizosphere soil under different cropping patterns. Take a root box inoculation experiment to analysis the relationship between the colonization rate of PSB strains in soil and soil P fractions, as well as plant P uptake, so as to select high effiency PSB strains, which are suitable for maize-soybean relay intercropping system in southwest of China. Using HPLC method to determine the varieties and quantity of organic acid in PSB exudates, combine with the determination results of root distribution, root exudates, soil phosphatase activity and other relative soil environmental indicators, to find the key influencing factors on phosphate solubilizing capacity of PSB in maize-soybean intercropping system. Finally, to clarify the biochemical mechanism of sparingly available phosphorus mobilization by rhizosphere soil PSB in maize-soybean relay intercropping system according to above results. This project has important scientific significance and practical value to promote the sustainable use of soil phosphorus in farmland.
微生物对土壤磷有效性的调控起至关重要的重要作用。前期研究表明玉米-大豆套作因作物种间根系交互作用有利于提高土壤磷有效性,但该模式根际土壤微生物多样性对土壤环境因子的响应及其对磷有效性的调控机制尚不明确。本项目以紫色丘陵区玉米-大豆套作系统为研究对象,拟利用田间定位试验,采用培养、克隆、基因鉴定等经典微生物学方法,结合高通量测序技术,比较不同栽培模式下玉米和大豆根际土壤微生物多样性及解磷菌丰度;利用根箱接种试验,分析解磷菌在土壤中的定殖率与土壤磷素组分及植株吸磷量之间的关系,筛选出适宜西南地区玉米-大豆套作体系的高效解磷菌株;采用HPLC法测定解磷菌分泌的有机酸种类和数量,结合根系分布规律及分泌物种类和数量、土壤磷酸酶活性等指标测定,找出套作系统中影响解磷菌解磷能力的关键因子。最终阐明玉米-大豆套作系统根际解磷菌活化土壤难溶磷的生化机制,对促进农田土壤磷可持续利用具有重要科学意义和实践价值。

结项摘要

玉米-大豆套作因作物种间根系交互作用有利于提高土壤磷有效性,但该模式根际土壤微生物多样性及潜在解磷微生物对磷有效性的调控机制尚不明确。本项目以玉米-大豆套作系统为研究对象,比较研究了种植模式和施磷对玉米和大豆根际土壤微生物多样性的影响;从雅安、仁寿、崇州试验基地套作大豆根际土中筛选出了9株高效解磷菌株,并利用盆栽试验验证了其中3株解磷菌对玉米植株的促生效果;联合接种丛枝菌根真菌和解磷细菌以探索玉米-大豆复合种植系统减施磷肥的潜力。研究结果表明种植模式比磷肥施用对作物根际土微生物多样性影响更大。从套作大豆根际土中筛选出的Y9、R1、R7和R9分别属于芽孢杆菌,Y5、Y7、C8、C9和C10分别属于新鞘氨醇菌、水稻科萨克氏菌、肠杆菌、拉尔斯顿菌和假单胞菌。这些菌株能有效利用Ca3(PO4)2,菌株Y7、Y9和C9活化后的水溶性磷含量分别高达380.96 µg mL-1、388.62 µg mL-1和381.30 µg mL-1。HPLC结果表明,各菌株均能分泌大量的有机酸,包括草酸、丙二酸、柠檬酸和琥珀酸。所有菌株都分泌IAA并产生铁载体。菌株Y9分泌的IAA含量高达26.17μg mL-1;菌株C8的铁载体活性最高,达64.5个单位。与未接种的对照相比,接种解磷菌的种子具有较高的发芽率和生根数。混合接种PSBs可以提高土壤酸性磷酸酶活性、有效磷和植物对磷的吸收。不规则噬根菌(Rhizophagus irregularis)定殖的根系能够促进植物的发育,链霉菌(Streptomyces sp)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)两种细菌菌株辅助AMF的生长促进了根系生长和磷吸收。AMF和PGPB菌剂与适量磷肥协同施用,在不影响作物产量的情况下,可活化土壤难溶磷,使玉米-大豆间作系统磷肥用量减少50%,减少土壤磷素积累。本项目阐明的套作大豆根际土解磷菌活化土壤难溶磷的生化机制及其对相邻作物玉米的实际促生效果,对促进土壤磷可持续利用具有重要科学意义和实践价值。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
羊粪-玉米秸秆高温堆肥优化配比研究
  • DOI:
    10.16036/j.issn.1000-2650.2018.02.003
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    四川农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋春;徐锋;赵伟;叶芳;王齐利;杨文钰
  • 通讯作者:
    杨文钰
Improvement of plant microbiome using inoculants for agricultural production: a sustainable approach for reducing fertilizer application
使用接种剂改善农业生产中的植物微生物组:减少化肥施用的可持续方法
  • DOI:
    10.1139/cjss-2019-0146
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Canadian Journal of Soil Science
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Sarpong Clement Kyei;Zhang Xiaofeng;Wang Qili;Wang Wenjing;Jamali Zameer Hussain;Yong Taiwen;Chang Xiaoli;Yang Wenyu;Wang Yu;Song Chun
  • 通讯作者:
    Song Chun
Effects of disinfection efficiency on microbial communities and corrosion processes in drinking water distribution systems simulated with actual running conditions
模拟实际运行条件的饮用水分配系统中消毒效率对微生物群落和腐蚀过程的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jes.2019.09.009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Environmental Sciences
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Ying Zhu;Lu Chen;Hong Xiao;Fei Shen;Shihuai Deng;Shirong Zhang;Jinsong He;Chun Song;Xie Wang;Jianhua Zhang;Li Gong;Chun Hu
  • 通讯作者:
    Chun Hu
施磷量与施磷深度对玉米-大豆套作系统磷素利用率及磷流失风险的影响
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201804.026
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵伟;宋春;周攀;王嘉雨;徐锋;叶芳;王小春;杨文钰
  • 通讯作者:
    杨文钰
Metal(loid) oxides and metal sulfides nanomaterials reduced heavy metals uptake in soil cultivated cucumber plants
金属(类)氧化物和金属硫化物纳米材料减少土壤栽培黄瓜植物对重金属的吸收
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2019.113354
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Song Chun;Ye Fang;Zhang Huiling;Hong Jie;Hua Chenyu;Wang Bin;Chen Yanshan;Ji Rong;Zhao Lijuan
  • 通讯作者:
    Zhao Lijuan

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其他文献

施氮方式对玉米-大豆套作体系下大豆根瘤固氮、光合特性及产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    大豆科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋春;杨峰;王小春;杨文钰
  • 通讯作者:
    杨文钰
减量施氮对玉米-大豆套作体系中作物产量及养分吸收利用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋春;杨峰;王小春;杨文钰
  • 通讯作者:
    杨文钰
利用~(15)N研究玉米-大豆套作体系中氮素利用特征
  • DOI:
    10.16036/j.issn.1000-2650.2017.03.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    四川农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈平;刘小明;宋春;王小春;刘卫国;杨峰;杨文钰;雍太文
  • 通讯作者:
    雍太文
不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁尧;韩晓增;宋春;李海波
  • 通讯作者:
    李海波
减量施氮对玉米-大豆套作系统中作物产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋春;杨峰;王小春;杨文钰
  • 通讯作者:
    杨文钰

其他文献

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宋春的其他基金

纳米微量元素抑制大豆根腐病的生物学机制研究
  • 批准号:
    32172121
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
纳米微量元素抑制大豆根腐病的生物学机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
套作模式下玉米和大豆根际土壤磷有效性研究
  • 批准号:
    31201169
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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