原生质体融合构建高效产脂肽工程菌

芽孢杆菌因其可产生多种生理活性物质,在环境污染修复、生物防治、微生物采油等领域具有广阔的应用前景。莫哈韦芽孢杆菌Bacillus mojavensis JF-2和解淀粉芽孢杆菌B. amyloliquefaciens BQ-6是从油田筛选出的产脂肽类表面活性剂菌株, 但在微生物采油实际应用中受到氧气浓度、盐度及pH的限制。原生质体融合是改变微生物代谢功能的一种简便有效的方法,以上述两株芽孢杆菌为对象,利用4因素3水平正交试验来探索菌龄、溶菌酶浓度、酶解温度和酶解时间对原生体制备、再生的影响。此外,对两菌株进行了双亲灭活原生质体融合,通过筛选得到了一株工程菌HY-4,并对其进行了初步的评价。结果表明:菌龄、溶菌酶浓度和酶解时间显著影响芽孢杆菌原生质体制备率及再生率(P<0.05),且在溶菌酶处理前用生理盐水多次洗涤菌体细胞,可提高制备率。两种芽孢杆菌原生质体制备及再生的最优条件均为:菌龄7 h、溶菌酶浓度2.5 mg/ml、酶解时间30 min、酶解温度42 ℃。融合子HY-4的最高耐盐度为15%,可耐50 ℃高温,代谢产脂肽的pH范围为4.0~9.5,且在好氧及厌氧条件下均能够代谢产脂肽,在厌氧条件下生长迅猛(细胞干重>1.6 g/L)。综上所述,融合子HY-4具有较大的应用潜力,该研究为芽孢杆菌的遗传育种打下了方法学基础,并对驱油微生物菌种的选育具有指导意义。     

厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展

微生物强化采油(microbial enhanced oil recovery,MEOR)是近年来在国内外发展迅速的一项提高原油采收率技术。微生物在油藏中高效生产表面活性剂等驱油物质是微生物采油技术成功实施的关键之一。然而,油藏的缺/厌氧环境严重影响好氧表面活性剂产生菌在油藏原位的生存与代谢活性;油藏注空气会增加开采成本,且注入空气的作用时效和范围难以确定。因此,开发厌氧产表面活性剂菌种资源并强化其驱油效率对于提高原油采收率具有重要意义。本文综述了国内外近年来利用厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展,简述了微生物厌氧产表面活性剂的相关驱油机理、菌种资源开发现状以及油藏原位驱油应用进展,并对当前的研究提出了一些思考。     

一株快速产脂肽解淀粉芽孢杆菌的筛选及其产物特性

从新疆油田采出水中筛选获得1株快速产生物表面活性剂的芽孢杆菌菌株BQ-2。16S rRNA基因序列分析显示,该菌株与解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)的序列相似性为99%。以20 g·L-1的葡萄糖为碳源,5 g·L-1的Na NO3为氮源,BQ-2在好氧条件下培养8 h即可将发酵液的表面张力由69.7 m N·m-1降至25.9 m N·m-1;第20~24 h,表面活性剂产量迅速增加,在第40 h达到最高产量655.4 mg·L-1。薄层层析和红外光谱分析结果显示,BQ-2的发酵产物为脂肽类生物表面活性剂。该表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为30 mg·L-1,且对新疆原油等供试有机化合物具有较好的乳化活性。BQ-2发酵液在广泛的温度(20~121℃)、盐度(Na Cl浓度为30~250 g·L-1)和p H(4~12)条件下保持稳定活性。BQ-2产生表面活性剂迅速,产量较高,且产物环境稳定性好,在微生物采油和污染环境修复领域具有较大的应用潜力。     

黄土丘陵区微地形对草地植物群落结构组成和功能特征的影响

对黄土丘陵区微地形(阳坡坡上、中、下部,坡顶,阴坡坡上、中、下部)条件下草地植物群落进行群落组成调查和地上、地下生物量测定,分析微地形对草地植物群落结构组成和功能特征的影响.结果表明： 研究区内草地植物群落主要由菊科、禾本科和豆科物种组成.群落地上和地下生物量以及根系年生长量分别为164.12 g·m^-2、1044.87 g·m^-2、731.77 g·m^-2·a^-1.群落地上和地下生物量以及根系年生长量在不同坡向的大小均为：阴坡>阳坡>坡顶.在阴坡,群落生物量和根系年生长量的大小为：坡下部>坡中部>坡上部>坡顶部,阳坡群落生物量在不同坡位的大小顺序与阴坡不同.根系生长主要集中在0～20 cm土层,且从上到下逐渐减小.根系周转率的平均值为0.75 a^-1,在不同微地形条件下不同土层内大小不同.     

二氧化硫在烤烟密集烤房群周围的空间分布

为实现 “节能减排、省工降耗”,同时为建设环境友好型现代烟草农业提供理论依据,以烤烟密集烤房群为监测对象,利用ecom-J2KN烟气分析仪和大气采样器对烤烟烘烤过程中密集烤房烟囱气体成分和烤房群周围空间环境SO₂浓度变化进行研究.结果表明: 烤烟烘烤过程烟囱烟气中CO₂和SO₂均在38 ℃稳温时最大,氮氧化物在42 ℃稳温时最大;SO₂排放浓度范围为1327.60～2218.40 mg·m^-3;通过添加4.0%的固硫剂,平均SO₂排放可减少49.7%.对烤房群下风向SO₂扩散的测算表明,SO₂地面浓度最大值出现在变黄期;水平方向43～80 m范围内,SO₂质量浓度超出0.5 mg·m^-3,其中50 m处的空气中SO₂浓度值最高,为0.57 mg·m^-3;在距离烤房群50 m的垂直方向上,距离地面0.9～1.8 m高处的SO₂质量浓度均超出0.5 mg·m^-3,其中1.6 m高处的SO₂浓度达到最高,为0.65 mg·m^-3;通过添加固硫剂,可使SO₂质量浓度平均降低0.43 mg·m^-3.密集烤房群下风向水平距离120 m范围内属于大气环境防护距离.     

黄土丘陵区表层土壤有机碳沿降水梯度的分布

沿368～591 mm降水量梯度选取7个调查地点、共63个调查样点,在每个样点选择恢复年限相近的林地、草地和农地,调查表层（0～30 cm）土壤有机碳的分布特征,分析气候、土层深度和土地利用类型等因素对土壤有机碳分布的影响.结果表明： 在黄土丘陵区368～591 mm的降水量范围内,表层土壤有机碳含量表现为草地（8.70 g·kg^-1）>林地（7.88 g·kg^-1）>农地（7.73 g·kg^-1）,土壤有机碳密度表现为草地（20.28 kg·m^-2）>农地（19.34 kg·m^-2）>林地（17.14 kg·m^-2）.林地、草地、农地的土壤有机碳含量无显著差异,综合3种土地利用类型的数据分析表明,不同降雨梯度下土壤有机碳含量差异显著（P<0.001）,土壤有机碳含量（r=0.838,P<0.001）与年均降水量间存在显著线性正相关关系;由北向南（以最北端鄂尔多斯为起点）,土壤有机碳含量沿着368～591 mm的年均降水量梯度的递增速率为0.04 g·kg^-1·mm^-1,土壤有机碳密度的递增速率为0.08 kg·m^-2·mm^-1.年均降水量、土壤黏粒含量、林下枯落物蓄积量和农作物根系密度可较好地模拟表层土壤有机碳分布.     

一株高效表面活性剂产生菌的筛选及其活性产物的结构与性质

采用血平板法结合表面张力法从大庆油田高台子低渗透油藏采出水中筛选出一株高效表面活性剂产生菌,编号为DY-9.16S rDNA序列同源性比对结果显示,DY-9与地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的序列相似性达99％.在45℃、180 r·min-1振荡培养条件下,DY-9在20 g·L-1糖蜜为碳源的培养基中生长良好,24h内将发酵液的表面张力从初始的69.3 mN·m-1降低至26.5 mN·m-1.48 h发酵液中表面活性剂粗品的产量达0.48 g·L-1,其临界胶束浓度为28 mg·L-1.菌株产生的表面活性剂在高温(120℃,1h)、高盐(12％ NaCl)及较宽的pH(2～12)条件下保持稳定,溶液的表面张力低于30 mN·m-1.经傅里叶变换红外光谱(IF-TR)和高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)分析,菌株DY-9的表面活性产物为环状脂肽类表面活性剂.     

一种快速分离检测产脂肽类生物表面活性剂枯草芽孢杆菌的方法

脂肽(Lipopeptide)是由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等微生物产生的一类具有较强表面活性的生物表面活性剂.枯革杆菌磷酸泛酰巯基转移酶基因(afp)是枯草芽孢杆菌中参与脂肽代谢的功能性基因.采用sfp基因PCR对从环境中得到的一组产生表面活性剂的微生物进行筛选,结合Tricine-SDS-PAGE电泳对PCR结果呈阳性的菌蛛的代谢粗初提物进行检测,初步鉴定得到两株枯草芽孢杆菌.进一步利用16S rDNA序列的系统发育学分析确定这两种菌株为枯草芽孢杆菌,并利用TLC、HPLC鉴定其产物为脂肽类表面活性剂,从而建立了一套快速分离检测产生脂肽类生物表面活性剂的枯草芽孢杆菌方法.     

旱砂田补灌水氮互作对西瓜产量、品质及水氮利用的影响

为了探明旱砂田西瓜在有限补灌条件下的最佳水氮耦合形式,采用完全随机裂区设计,研究不同补灌量(W: 0、35、70、105 m³·hm^-2)和施氮量(N: 0、120、200 kg·hm^-2)处理对旱砂田西瓜生长、产量、品质以及水氮利用率的影响.结果表明: 西瓜叶片的光合速率、水分利用效率、产量和氮肥利用率均随着补灌量的增加而增加;西瓜氮肥偏生产力和氮肥利用率均随施氮量的增加而降低;施氮量在0～120 kg·hm^-2时,西瓜叶片的光合速率和品质指标随施氮量的增加而增加,超过120 kg·hm^-2时不再显著增加,甚至有下降趋势;水氮耦合对西瓜产量和水氮利用效率的互作效应显著,其中灌水的增产效应大于氮肥,以W₇₀N₂₀₀和W₁₀₅N_120处理的西瓜产量最高,较对照分别增产42.4%和40.4%,水分利用效率随水氮组合水平的提高而增加,W₇₀和W₁₀₅水平下的所有施氮处理均在26 kg·m^-3以上, W₁₀₅N₁₂₀处理的西瓜氮肥偏生产力和氮肥利用率最高.综合考虑各因素,在本试验条件下,砂田西瓜生育期补灌量105 m³·hm^-2、施氮量120 kg·hm^-2处理为产量和效益兼优的最佳水氮组合.     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

不同饵料对魁蚶稚贝生长和存活的影响

在温度23.5～24.0 ℃和盐度29.5～30.0条件下,研究了球等鞭金藻、小球藻、牟氏角毛藻和新月菱形藻4种单细胞藻类单独及组合投喂24 d后对魁蚶稚贝生长与存活的影响.结果表明: 不同饵料投喂条件下,稚贝存活率均在95%以上,不同处理组间差异不显著.单一饵料投喂组中,球等鞭金藻组的稚贝生长最快,小球藻组的稚贝生长最慢.组合投喂组中,球等鞭金藻与其他3种单胞藻混合(1∶1)投喂组稚贝壳长及特定生长率均优于其他组,其中与小球藻混合投喂的效果最好,稚贝壳长和壳高的特定生长率分别为5.6%·d^-1和6.4 %·d^-1.研究结果可为魁蚶人工苗种培育技术的优化提供参考依据.
     

扶桑绵粉蚧虫态对班氏跳小蜂寄生适合性的影响

为明确寄主虫态对班氏跳小蜂适合度的影响,在实验室条件下\[温度(27±1) ℃,相对湿度(70±5)%,光周期14L∶10D\]测定了寄生于不同发育阶段(3龄若虫和雌成虫)扶桑绵粉蚧的班氏跳小蜂子代性比和个体大小.结果表明: 寄生扶桑绵粉蚧雌成虫的班氏跳小蜂的子代雌雄性比、个体体长和后足胫节的长度均明显高于寄生3龄若虫,且个体体长与后足胫节长度之间有显著的相关性.扶桑绵粉蚧3龄若虫个体大小显著影响班氏跳小蜂子代个体大小,而雌成虫的个体大小对该蜂子代大小无显著影响.
     

胡杨根际细菌提高木本植物对重金属胁迫的耐受性

胡杨是我国西北荒漠地区特有的、对多种非生物逆境具有高抗逆性的树种,但其相关微生物的生态和生理功能研究还比较缺乏.本文从新疆沙雅地区原始胡杨林根际土壤中分离出重金属抗性细菌共72株.其中具有单一重金属(Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺或Zn²⁺)抗性的细菌菌株50株,有三重以上重金属抗性的菌株9株.将其中5株多重重金属抗性细菌接种至生根的竹柳插条,进行重金属胁迫下的盆栽培养.结果表明: 在铜或锌胁迫下,5株多重重金属抗性细菌对竹柳的生长抑制有不同程度的缓解,其中假单胞菌Z30和贪铜菌N8菌对铜和锌两种胁迫下竹柳生物量的增长与不接菌对照相比均达到显著差异水平.说明在非重金属污染区生长的胡杨根际存在多样性的重金属抗性细菌,其中一些多重重金属抗性菌对改善重金属胁迫下植物的生长有显著作用,具有应用于木本植物-微生物联合修复环境重金属污染的价值.     

云南干热河谷印楝和大叶相思人工纯林与混交林养分循环特征

为了更好地指导干热河谷不同恢复模式下人工林经营过程中的养分管理以及造林模式的筛选,以元谋干热河谷10年生印楝和大叶相思为研究对象,对其纯林及混交林内N、P、K、Ca、Mg主要养分元素的积累、分配和循环进行研究.结果表明： 印楝纯林、大叶相思纯林及印楝+大叶相思混交林5种营养元素的总积累量分别为333.05、725.61和533.85 kg·hm^-2,印楝纯林各器官养分积累量为枝＞干＞根＞叶＞皮,大叶相思纯林与混交林均为枝＞干＞叶＞根＞皮.印楝纯林内5种养分元素的积累量为Ca＞K＞N＞Mg＞P,大叶相思纯林与混交林一致,均为Ca＞N＞K＞Mg＞P.林分养分年存留量为62.72～162.19 kg·hm^-2·a^-1,总归还量为48.82～88.86 kg·hm^-2·a^-1,年吸收量为111.54～251.05 kg·hm^-2·a^-1,均以大叶相思纯林最高,其次是混交林,印楝纯林最低.林分对营养元素的利用系数为0.34～0.39,循环系数为0.35～0.44,周转期为6.54～8.17 a.印楝纯林内N和P的归还量小,循环速率低;大叶相思纯林内N和P的循环速率较大,有利于林地养分的维持;混交林内养分吸收量和归还量为印楝纯林的186.2%和167.2%,N、P和K的循环速率大于印楝纯林,Ca的周转期短于大叶相思纯林的50%.印楝和大叶相思混交种植有利于林地土壤肥力的恢复和生产力的维持.
     

NaHCO3胁迫下3种灌木Na+、K+、Ca2+的吸收及转运

通过盆栽试验,采用原子吸收分光光度法和非损伤微测技术,研究了NaHCO₃胁迫(300 mmol·L^-1)对大洋洲滨藜、四翅滨藜和宁夏枸杞3种灌木离子吸收及运转的影响.结果表明: 随着NaHCO₃浓度升高,两种滨藜和宁夏枸杞叶片中Na⁺含量升高,300 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,宁夏枸杞叶肉细胞Na⁺的外排增加,两种滨藜净Na⁺外排降低;随着胁迫时间的延长,大洋洲滨藜和宁夏枸杞叶片的K⁺含量下降,Na⁺/K⁺升高,四翅滨藜叶片K⁺含量升高,Na⁺/K⁺降低;随着浓度的升高,宁夏枸杞叶片积累Ca²⁺减少,Na⁺/Ca²⁺高于对照,叶肉细胞Ca²⁺外排;两种滨藜叶Ca²⁺含量总体呈升高趋势,叶肉细胞Ca²⁺表现为内流.在NaHCO₃胁迫下,3种灌木通过不同的策略来消除Na⁺毒害.宁夏枸杞叶片Na⁺的积累抑制了对Ca²⁺的吸收;两种滨藜Ca²⁺的内流促使细胞质中游离Ca²⁺增加,增加的细胞质\[Ca²⁺\]cyt防治质膜H⁺ ATPase去极化,限制K⁺的外排,从而维持细胞内Na⁺/K⁺的平衡,其中四翅滨藜调控Na⁺/K⁺平衡的能力较强.     

NaHCO3胁迫下3种灌木Na+、K+、Ca2+的吸收及转运

通过盆栽试验,采用原子吸收分光光度法和非损伤微测技术,研究了NaHCO₃胁迫(300 mmol·L^-1)对大洋洲滨藜、四翅滨藜和宁夏枸杞3种灌木离子吸收及运转的影响.结果表明: 随着NaHCO₃浓度升高,两种滨藜和宁夏枸杞叶片中Na⁺含量升高,300 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,宁夏枸杞叶肉细胞Na⁺的外排增加,两种滨藜净Na⁺外排降低;随着胁迫时间的延长,大洋洲滨藜和宁夏枸杞叶片的K⁺含量下降,Na⁺/K⁺升高,四翅滨藜叶片K⁺含量升高,Na⁺/K⁺降低;随着浓度的升高,宁夏枸杞叶片积累Ca²⁺减少,Na⁺/Ca²⁺高于对照,叶肉细胞Ca²⁺外排;两种滨藜叶Ca²⁺含量总体呈升高趋势,叶肉细胞Ca²⁺表现为内流.在NaHCO₃胁迫下,3种灌木通过不同的策略来消除Na⁺毒害.宁夏枸杞叶片Na⁺的积累抑制了对Ca²⁺的吸收;两种滨藜Ca²⁺的内流促使细胞质中游离Ca²⁺增加,增加的细胞质\[Ca²⁺\]cyt防治质膜H⁺ ATPase去极化,限制K⁺的外排,从而维持细胞内Na⁺/K⁺的平衡,其中四翅滨藜调控Na⁺/K⁺平衡的能力较强.     

海州湾及其邻近海域浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

根据2011年春季(5月)、夏季(7月)、秋季(9月)和冬季(12月)在海州湾及其邻近海域开展的大面积综合调查数据,对海州湾浮游植物群落的种类组成、优势种、丰度以及多样性的时空变化特征进行研究,并应用典范对应分析(CCA)研究了环境因子对海州湾浮游植物群落结构的影响.本次调查共鉴定出浮游植物113种,隶属于3门44属.其中,硅藻门种类最多,共39属99种,占总种数的87.6%;甲藻门次之,共4属13种,占总种数的11.5%;金藻门仅1属1种.优势种中硅藻门主要以圆筛藻属和角毛藻属为主,甲藻门以角藻属为主,主要优势种为膜状缪氏藻、细弱圆筛藻、浮动弯角藻和派格棍形藻等,优势种组成具有明显的季节演替现象.海州湾各站位浮游植物的丰度为0.08×10⁵～108.48×10⁵ cells·m^-3,年平均丰度为10.71×10⁵ cells·m^-3,其中,秋季最高(29.08×10⁵ cells·m^-3),夏季最低(1.69×10⁵ cells·m^-3).Shannon多样性指数(H)、均匀度指数(J)和丰富度指数(D)均为夏、秋季高,冬、春季低.典范对应分析(CCA)表明,影响海州湾及其邻近海域浮游植物丰度和分布的主要环境因子依次为海水表面温度(SST)、营养盐(NO₃^--N、PO₄^3- P、SiO₃^2- Si)和溶解氧(DO),尤其是一些浮游植物优势种的丰度和分布与上述环境因子密切相关.
     

GA3与EDTA强化黑麦草修复Pb污染土壤及其解毒机制

采用盆栽土培方法研究了生长调节剂GA₃和重金属螯合剂EDTA强化黑麦草修复Pb外源浓度分别为250和500 mg·kg^-1的污染土壤以及黑麦草Pb解毒机制.结果表明： 细胞壁沉积和液泡区室化在黑麦草地上部分Pb的解毒中起重要作用.EDTA单独使用提高了植物体内Pb的浓度和Pb在细胞可溶组分和细胞器组分中的比例,增强了Pb对植物的毒害作用,从而使植物生物量显著下降(P<0.05).叶面喷洒低浓度GA₃(1或10 μmol·L^-1)显著促进黑麦草对Pb的富集,但Pb在细胞器组分中的比例降低,缓解了Pb对植物细胞的伤害,从而促进了黑麦草的生长(P<0.05),其中1 μmol·L^-1 GA₃作用最显著.100 μmol·L^-1 GA₃降低了黑麦草体内Pb浓度,但Pb在细胞可溶组分和细胞器组分中的比例提高,使黑麦草的生物量明显低于对照.低浓度GA₃可在一定程度上缓解Pb和/或EDTA对黑麦草的毒害,生物量表现为低浓度GA₃ 单独>低浓度GA₃+EDTA>EDTA单独使用.低浓度GA₃和EDTA联用时的协同作用强化了黑麦草对Pb的富集,其中,在外源Pb浓度为500 mg·kg^-1处理组中,EDTA+1 μmol·L^-1 GA₃使黑麦草地上部分Pb浓度和提取效率分别达到1250.6 mg·kg^-1和1.1%.因此,1 μmol·L^-1 GA₃与EDTA联用在强化Pb污染土壤植物修复中具有很好的应用潜力.     

马尾松人工林林窗对土壤团聚体及有机碳分布的影响

以四川宜宾39年生马尾松人工林人工采伐形成的不同大小林窗为对象,研究林窗对土壤团聚体的组成、有机碳及活性有机碳含量和储量的影响.结果表明： 土壤团聚体组成以>2 mm团聚体为主,其含量占团聚体总量的51.7%～78.7%.>5 mm土壤团聚体有机碳和活性有机碳含量与土壤总有机碳和总活性有机碳含量相关性最高,且有机碳及活性有机碳含量和储量均较高,是该地区土壤有机碳固定的特征团聚体.马尾松林窗形成后,土壤总有机碳及各团聚体有机碳含量普遍降低,但1225 m²林窗有机碳储量略高于林下;总活性有机碳含量仅225和400 m²林窗较马尾松林下高,总活性有机碳储量225、400、900和1225 m²林窗较马尾松林下高,其余面积林窗低于林下.这表明合适的林窗面积可以增加土壤有机碳及活性有机碳积累.林窗大小显著影响到团聚体的组成、有机碳及活性有机碳含量和储量.其中,1225 m²林窗土壤有机碳含量和储量均最高,活性有机碳储量也较高,且团聚体组成较好,是比较适宜的林窗面积.