长期施化肥土壤中微生物进化的研究

项目名称： 长期施化肥土壤中微生物进化的研究

项目编号： No.41301318

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 罗剑飞

作者单位： 华南理工大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 氮和磷是农作物生长发育过程中必需的大量元素，化肥的大量施用为农作物的生长提供了充足的氮磷，也为土壤中微生物的生命活动提供了大量的无机态氮磷。土壤中高浓度的无机氮磷抑制了有机氮磷的转化，也抑制了微生物有机氮磷降解和矿化作用酶基因的表达调控；长期的施肥作为环境的一种选择压力，必然导致微生物有机氮磷代谢功能的退化，表现为功能基因缺失和基因组的进化。本项目以耕地土壤微生物为研究对象，通过微生物生态学的研究确定土壤中重要的微生物种类；以重要微生物为对象进行实验室模拟传代，研究传代过程中菌株功能基因拷贝、活性和结构的变化规律；功能基因发生缺失后，对传代前后的菌株进行全基因组序列的测定，在基因组水平上比较分析初始菌株与传代菌株基因结构，研究选择压力存在下微生物基因组的进化。本项目有利于揭示长期施化肥对土壤微生物基因组进化的影响和作用机理，对分析长期施肥对耕地土壤生态的破坏，指导土壤生态修复有重要意义。

中文关键词： 有机磷；磷酸盐；碱性磷酸酶；传代；基因组进化

英文摘要： The elements nitrogen and phosphorus are important nutrients for the growth of crops. The chemical manures supply enough nitrogen and phosphorus sources to enhance the crop production in China, and supply too much inorganic nitrogen and phosphorus that the most preferable nitrogen and phosphorus sources for the growth and living of microorganisms in soil. High concentration of inorganic nitrogen and phosphorus in soil inhibit the conversion of organic nitrogen and phosphorus to inorganic nitrogen and phosphorus, and inhibit the expression and regulation of enzymatic genes for organic nitrogen and phosphorus metabolism and mineralization by microorganisms in the soil. The long time spreading of chemical manure to soil will be a environmental selection stress that leading to the decreasement of organic nitrogen and phosphorus metabolic abilities of microorganisms in the soil. The essences of decreasement are the deficiency of functional genes and genomic evolution of microorganisms. In this research project, we will take the microorganisms in farming soil as the research object. The important microorganism groups in the soil will be found out by microbial ecology studies, and emplolied as objective strains for the subculturing experiment in the laboratory. In subculturing experiments, we will study the changes of

英文关键词： organic phosphorus；phosphate；alkaline phosphatase；subculturing；genomic evolution