(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2025年2月17日发布。 https://doi.org/10.1101/2025.02.17.638518 doi:Biorxiv Preprint
摘要。固氮微生物(固氮菌)通过将氮气还原为生物可利用氮,显著影响海洋生产力。最近,非蓝藻固氮菌(NCD)已被确定为海洋固氮的重要贡献者。其中,Gamma A 是研究最深入的海洋 NCD 之一,因为它无处不在;然而,控制其分布的因素仍然未知。特别是,微型浮游动物摄食作为自上而下控制的重要性尚未得到检验。在本研究中,我们使用 nifH 扩增子测序研究了固氮菌群落结构,并使用稀释实验和定量聚合酶链反应(PCR)相结合的方法量化了 Gamma A 的生长和微型浮游动物摄食死亡率,地点位于日本南部海岸黑潮北缘光照充足的水域。在研究区域,Gamma A 普遍存在并在固氮菌群落中占主导地位,而蓝藻固氮菌的相对丰度较低。Gamma A 的微型浮游动物摄食率明显高于整个浮游植物群落,并且通常与其生长率保持平衡,这表明 Gamma A 可以有效地将固定氮转移到更高的营养级。尽管 Gamma A 的生长率对营养物添加没有表现出明显的反应,但 Gamma A 的丰度与营养物浓度和微量元素含量有显著的关系。
氮是植物生长的关键元素,可促进植物的生机、光合作用和整体活力。本研究重点是从孟加拉国库尔纳市孙德尔本斯的无瓣海桑根际中分离、鉴定和鉴定固氮细菌,目的是评估它们作为生物肥料的潜力。尽管孙德尔本斯的微生物多样性丰富,但由于培养困难,目前鉴定出的种类不到 5-10%,这限制了对其应用的探索。在本研究中,使用无氮培养基(包括酵母提取物甘露醇琼脂 (YEMA) 和 Burks 培养基)分离固氮细菌,然后进行氨化试验以选择产氨细菌。该过程产生了十种能够产生吲哚-3-乙酸 (IAA) 的固氮细菌分离物。进行了各种生化测试,包括氧化酶、过氧化氢酶、甲基红、吲哚、脲酶、柠檬酸、三糖铁和淀粉水解。这些分离物被命名为 AK1 至 AK10,分别被鉴定为 Rossellomorea sp.、Clostridium sp.、Achromobacter sp.、Pseudomonas sp.、Gluconacetobacter sp.、Scytonema sp.、Pseudomonas sp.、Nesterenkonia sp.、Gluconacetobacter sp. 和 Bacillus sp.。此外,分离物 AK1、AK3、AK4 和 AK10 已通过 16S rRNA 测序得到确认。盆栽试验进一步表明,分离物 AK-1 显著刺激了玉米幼苗的生长和发育。未来需要研究这些细菌分离物对作物产量和种子质量的影响,以更好地确定它们是否适合用作生物肥料。
1 秘鲁国家农业创新研究所(INIA)实验站监督和监测局迦南农业实验站,阿亚库乔 05002;邮箱:tati.condori89@gmail.com (TC); sumi222015@gmail.com(南非); josevelasquez_m@hotmail.com (JV) 2 多诺索农业实验站,农业技术发展局,国家农业创新研究所(INIA),利马 15200,秘鲁; lucero.26.lhs@gmail.com 3 秘鲁圣克里斯托瓦尔德瓦曼加国立大学(UNSCH)农学院、农业科学学院,阿亚库乔 05001; cayo.garciablasquez@unsch.edu.pe 4 普卡尔帕农业实验站,实验站监督和监测部,国家农业创新研究所(INIA),乌卡亚利 25002,秘鲁; cesar.padillacastro@outlook.com 5 国家农业创新研究所(INIA)农业实验站监督和监测部门,Av. La Molina 1981,利马 15024,秘鲁 6 南方科学大学(UCSUR)环境科学学院,利马 15067,秘鲁 * 通讯地址:investigacion_labsaf@inia.gob.pe
许可证:尼日利亚开放期刊的这项工作是根据创意共享归因许可证4.0国际许可证的许可和发布的,该许可证允许在任何媒介中不受限制地使用,分发和复制,只要本文得到适当的引用。版权所有:作者完全保留了本已发表文章的版权。开放访问:作者批准本文在开放访问(OA)模型中永久在线。QA:本文与“ COPE(出版道德委员会)和PIE(出版完整性与道德)一致。
摘要:氮 (N) 是大多数农业生态系统中限制植物生长的生态因素。近几十年来,生物固氮,尤其是来自结瘤豆科植物的固氮,已被推广为工业合成氮肥的替代品或补充。利用叶际固氮生物对多种作物都具有效果的可能性尤其令人兴奋。在本研究中,我们研究了最近投放市场的一种接种剂的固氮能力及其对生菜生长的影响,该接种剂含有微生物共生甲基杆菌,推荐用于各种栽培品种。采用因子设计进行了盆栽试验,包括接种剂(否和是)和四种氮施用率(0 (N0)、25 (N25)、50 (N50) 和 100 (N100) kg ha −1 N),在四个生菜生长周期内重复四次。接种剂仅在四个生长周期中的第二个周期对干物质产量 (DMY) 有显著影响。在四个生长周期中,接种和未接种接种剂的盆中,平均值分别为 9.9 至 13.7 g pot −1 和 9.9 至 12.6 g kg −1 。另一方面,植物对施入土壤的氮表现出强烈的反应,在所有生长周期中 DMY 和组织氮浓度都显著增加。处理 N0 和 N100 中 DMY 的平均值分别为 5.6 至 8.9 g pot −1 和 12.5 至 16.1 g pot −1 。组织中的氮浓度与 DMY 成反比,表明存在浓度/稀释效应。用以估计固定氮的经处理和未处理植物之间的氮浓度差异对于每种土壤的施氮率来说都非常小,假设四个生长周期的平均值分别为 N0、N25、N50 和 N100 的 -1.5、-0.9、2.4 和 6.3 kg ha -1。这项研究强调了接种剂提供给生菜的氮量低及其对 DMY 的影响有限。通常,在具有固氮微生物的生物系统中,要实现高固定率需要微生物和宿主植物之间具有高度的特异性,而生菜似乎并不满足这一条件。考虑到这个课题的重要性,必须进行进一步研究,以更准确地确定在哪些作物和在什么样的生长条件下接种剂被证明是农民的宝贵投入和减少氮矿物施肥的有效方法。
提交给北弗鲁米嫩塞州达西里贝罗大学生物科学与生物技术中心的论文,是获得植物生物技术硕士学位的要求的一部分。导师:Thiago Motta Venancio 博士 联合导师:Francisnei Pedrosa da Silva Campos dos Goytacazes 博士
预印本(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此版本的版权持有人于2024年2月26日发布。 https://doi.org/10.1101/2024.02.25.581913 doi:Biorxiv Preprint
氮是限制植物生长的最重要必需元素。尽管空气中 78% 是氮,但陆生植物物种尚未进化出直接获取和利用氮来生长的途径。然而,豆科植物,如大豆 (Glycine max)、豌豆 (Pisum sativum) 和豆类 (Phaseolus、Vigna 和 Cajanus 物种) 与某些细菌形成共生关系,这些细菌可以将环境中普遍存在的氮固定为氨,从而使它们能够利用它。这个过程称为生物固氮 (BNF)。在通过能源密集型的哈伯-博施法生产合成氮肥之前,BNF 是补充农业用地生物可利用氮的主要来源 1 。然而,尽管合成氮肥的输送效率和作物利用效率较低,但如今仍被广泛用于补充土壤肥力。这最终会显著增加温室气体 (GHG) 排放、氨挥发和活性氮从陆地流失到水中。氮肥施用量的持续增加将通过过度释放强效温室气体(包括 N 2 O,其效力在 100 年内是 CO 2 的 300 倍)和大量消耗化石燃料 2 ,进一步危及气候稳定。N 2 O 也是 21 世纪臭氧消耗的主要原因。因此,减少氮肥施用是缓解粮食不安全和全球变暖的关键策略。提高大豆的 BNF 含量为减少氮肥使用和提高作物产量提供了无与伦比的机会。大豆是四大主要粮食作物之一,2018 年固定了 25 Tg 氮,占豆科作物产量的 70% 3 。大豆的生物固氮作用也可用于间作策略(即在邻近种植两种或两种以上的作物),以提高土壤肥力并提高产量 4 。此外,大豆是人类饮食中经济且优质的植物蛋白来源。此外,它还含有必需的营养素,例如不饱和脂肪酸、磷脂、B 族维生素和矿物质,这些营养素对改善人类饮食质量具有巨大潜力 5 。植物性蛋白质饮食有望将全球活性氮使用量减少一半 6 。然而,天然的BNF系统受到几个缺点的困扰,包括固氮酶的环境敏感性(O 2 和应激诱导的活性氧 ROS 对固氮酶的损害)、BNF 过程的高能耗、缺乏必需的矿物质
