修复白洋淀镉污染水体的沉水植物筛选试验

为了筛选出适宜修复白洋淀镉(Cd)污染水体的沉水植物,该研究通过室内模拟试验,分析了四种沉水植物黑藻、狐尾藻、金鱼藻和菹草对Cd的耐受性及对底泥Cd的富集和迁移能力。结果表明:(1)通过毒性测试研究,Cd对黑藻、狐尾藻、金鱼藻及菹草的4 d-EC₅₀(半数抑制浓度)分别为0.51、0.81、0.03、0.12 mg·L^-1,狐尾藻对Cd的耐性最强,黑藻次之,金鱼藻对Cd的耐性最低; 四种沉水植物对Cd的最大富集量分别为27.89、15.28、22.54、32.74 g·kg^-1,菹草对Cd的富集能力最强,黑藻次之,狐尾藻对Cd的富集能力最低。(2)通过Cd污染底泥修复研究,黑藻、狐尾藻和菹草体内Cd富集量整体表现为根>叶片和茎(P<0.05); 地上部、根对Cd的富集能力分别表现为黑藻>菹草>狐尾藻,菹草>黑藻>狐尾藻; 三种沉水植物对Cd的迁移能力则表现为黑藻>狐尾藻>菹草。总之,黑藻对底泥中Cd富集和迁移能力均较强,且耐性较高,是最适合修复白洋淀Cd污染水体的沉水植物。     

沉水植物分布格局对湖泊水环境N、P因子影响

利用实地调查数据模拟保安湖沉水植物分布及水环境生态因子场。应用GIS空间分析功能 ,分别空间选取四种优势沉水植物 (金鱼藻CeratophyllumdemersumL .,穗状狐尾藻MyriophyllumspicatumL .,微齿眼子菜PotamogetonmaackianusA .Benn .,及苦草VallisneriaspiralisL .)的分布水域及无沉水植物分布水域的局部生态因子场。根据得到的局部因子场特征 ,比较分析不同水生植物分布格局对水环境中N、P因子的影响。结果显示四种沉水植物的分布对水环境中N、P因子均有显著影响 ,但效果和强度有所差异。四种植物各自分布水域内的N、P因子的平均浓度分别为 ,总氮 (TN) :穗状狐尾藻 (0 .774mg·L- 1 ) >苦草 (0 .71 4mg·L- 1 ) >金鱼藻 (0 .70 1mg·L- 1 ) >微齿眼子菜(0 .695mg·L- 1 ) ;总磷 (TP)平均含量 :穗状狐尾藻 (0 .1 2 3mg·L- 1 ) >微齿眼子菜 (0 .1 1 8mg·L- 1 ) >金鱼藻 (0 .1 0 7mg·L- 1 ) >苦草 (0 .0 79mg·L- 1 )。结果同时表明金鱼藻、微齿眼子菜和苦草对水中TN含量无显著影响 ,而穗状狐尾藻则明显可以提高水中TN水平。四种沉水植物均能有效吸收水中的P ,从而降低水中的TP含量。综合比较发现 ,穗状狐尾藻分布可以加重水体的营养程度     

温州市境内城市河流底泥氨氧化菌富集培养物微生物群落结构分析

【背景】城市河流底泥含有丰富的微生物资源,底泥表面更是硝化作用的主要位点之一,其表面微生物在河流生态系统氮的转化过程中发挥着重要作用。【目的】以温州市境内的城市河流水系温瑞塘河茶山段舜岙河和横江河的4条河道作为采样点,比较分析4种不同环境下城市河流表层底泥氨氧化菌富集培养物的微生物群落结构。【方法】通过野外采样及室内培养对底泥中氨氧化功能菌进行富集培养,采用高通量测序技术分析微生物群落的组成、丰度和多样性。【结果】富集培养后主要优势类群为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。4个样品共涉及氨氧化细菌3个属,分别为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus),涉及氨氧化古菌1个属为Nitrososphaera,其中所有样品均以Nitrosomonas为主。不同底泥富集样品氨氧化微生物可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)组成存在明显差异,栽种有水生植物的河道底泥样品DA2具有最高的氨氧化细菌OTU数量和相对丰度,而存在生活餐饮污染的河道底泥样品DA4具有最高的氨氧化古菌OTU数量和相对丰度;相较于滞留水体,采自相对流动水体的富集样品DA2、DA4具有更高的氨氧化微生物OTU数量和相对丰度。【结论】阐述了4种不同环境下城市河流底泥氨氧化菌富集培养物微生物群落结构的多样性,确定了富集培养之后的优势类群,为氨氧化微生物培养源的选择提供了参考,也为城市河流底泥中氨氧化菌进一步的筛选分离及其生理生态特征的研究提供了科学依据。     

洱海底泥特性对七种沉水植物生长的影响

为研究洱海底泥特性对沉水植物生长的影响,采用不同比例洱海底泥与湖岸土壤掺混形成五种基质,并分别移栽苦草、黑藻、微齿眼子菜、马来眼子菜、光叶眼子菜、穿叶眼子菜和狐尾藻,进行为期70d的室外生长实验,结果表明不同基质对几种植物的影响具种间差异。（1）在基质为50%深层底泥+50%湖岸土壤（碳、氮、磷含量分别为31.59、0.334和0.095 mg/g）时,苦草、马来眼子菜和光叶眼子菜的株高最大;基质为100%深层底泥（碳、氮、磷含量分别为37.88、0.803和0.149 mg/g）时,黑藻、微齿眼子菜、穿叶眼子菜和狐尾藻的株高最大;（2）基质为100%深层底泥时,苦草、黑藻、微齿眼子菜、马来眼子菜和光叶眼子菜生物量增加最多且相对生长速率最大;基质为100%浅层底泥（碳、氮、磷含量分别为77.37、5.691和0.136 mg/g）时,穿叶眼子菜生物量增加最多,相对生长速率最大;狐尾藻在基质为50%浅层底泥+50%深层底泥（碳、氮、磷含量分别为49.27、2.005和0.131 mg/g）时生物量增加最多,相对生长速率最大;（3）基质为100%湖岸土壤（碳、氮、磷含量分别为22.06、0.327和0.231 mg/g）时,7种沉水植物均生长缓慢,生物量增加较少。综上所述,中营养底泥（碳、氮、磷含量分别为31.59-49.27、0.334-2.005和0.095-0.131 mg/g）更适合沉水植物生长,底泥中过高或过低营养都不利于沉水植物生长。     

洪湖5种优势沉水植物光合荧光特性比较研究

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测洪湖5种优势沉水植物——苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]、黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)和马来眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)的量子产量及快速光曲线。结果显示:5种沉水植物苦草、黑藻、狐尾藻、菹草和马来眼子菜最大量子产量(Fv/Fm)分别为0.603、0.723、0.751、0.778和0.646。各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(Fv′/Fm′)的大小依次为菹草狐尾藻黑藻马来眼子菜苦草,且除黑藻与狐尾藻间差异不显著外,其他物种间差异均显著;各物种光能利用能力(α)的大小依次为菹草黑藻狐尾藻马来眼子菜苦草,且除黑藻与狐尾藻间差异不显著外,其他物种间差异均显著;各物种无光抑制的最大潜在相对电子传递速率(rETRm)的大小依次为菹草狐尾藻黑藻马来眼子菜苦草,且各物种间差异显著;半饱和光强(Ek)的大小依次为狐尾藻菹草黑藻苦草马来眼子菜,且除狐尾藻与菹草间差异不显著外,其他物种间差异均显著。研究表明:洪湖5种优势沉水植物中,菹草和狐尾藻较耐强光,光合速率较高,而苦草则有较强的耐弱光能力。     

5种沉水植物无性繁殖和定居能力的比较研究

 竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、苦草(Vallisneria spiralis)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata)是长江中下游湖泊主要的沉水植物。在栽培条件下,它们的无性繁殖速率(单位时间内新增个体数)大小顺序为黑藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>苦草>穗花狐尾藻。同时采用抛掷实验的方法观察研究了这5种沉水植物及其无性繁殖体的存活和生根情况;完整植株存活率为黑藻>穗花狐尾藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>苦草,无性繁殖体部分存活率为黑藻>苦草>穗花狐尾藻>微齿眼子菜>竹叶眼子菜。生根能力和其存活时间长短相关,而且生根能力与存活率大小基本一致。在实验中,只有穗花狐尾藻的断枝存活率和生根能力存在差异,故无性繁殖体生根能力为黑藻>苦草>微齿眼子菜>竹叶眼子菜>穗花狐尾藻。     

戏水高手——沉水植物的生存智慧

<正>地球上有一类植物特别喜欢水,不仅根系深扎在江河湖泊的底泥中,叶片等光合作用器官也几乎完全淹没在水面以下,这类植物就是沉水植物。据估计,我国分布的沉水植物有100种左右,其中常见的有苦草、黑藻、菹草、金鱼藻、穗状狐尾藻、微齿眼子菜和竹叶眼子菜等10余种。泛舟于滇西的洱海中,徜徉在凤凰的沱江畔,透过清澈的水面,你总能轻易地发现沉水植物的身影。它们或安静优雅地停留在水底,仿若窗前思索中的少女,或随着水波风情万种地摆     

几种常见沉水植物对砷富集的研究进展

常见的沉水植物(苦草、狐尾藻、金鱼藻、黑藻)对水体中的砷(As)有着较强的富集能力,研究沉水植物对As的富集特征对利用沉水植物控制水体As污染及保护人体健康有着重要意义。沉水植物对As的富集能力与水环境中As的浓度、形态、共存离子如磷酸盐、Zn离子等因素相关,其对As的耐受性及富集能力可以通过合适的化学、生物方法得到增强,从而提高沉水植物对含As污水的修复能力。但由于植物基因多样性及水环境因素复杂性,沉水植物对As的运输和解毒机制,以及沉水植物后期的处理和管理技术,仍是今后该领域需要重点关注的问题。     

春季不同程度低水位对四种沉水植物生理的影响

为了解不同沉水植物对春季低水位的生理响应, 在2014年春季开展为期3个月的控制实验, 研究不同程度的春季低水位, 包括极低水位(水深18 cm)、较低水位(36 cm)和低水位(54 cm)对3种乡土沉水植物微齿眼子菜、穗花狐尾藻和菹草的最大光化学量子产量(Fv/Fm)、总叶绿素含量和可溶性糖含量的影响, 并与外来种伊乐藻作对比。结果显示, 随着水位的降低, 微齿眼子菜、菹草和伊乐藻Fv/Fm显著升高, 而穗花狐尾藻的Fv/Fm无显著变化; 在3种水位下伊乐藻的Fv/Fm都明显高于其他3种植物。微齿眼子菜和菹草总叶绿素含量也随着水位降低有升高趋势, 而穗花狐尾藻和伊乐藻的总叶绿素含量随水位没有显著变化。所有水位下微齿眼子菜总叶绿素含量最高, 穗花狐尾藻最低, 菹草只在低水位下显著低于伊乐藻。微齿眼子菜、菹草和伊乐藻的可溶性糖含量随着水位的降低而下降, 穗花狐尾藻的可溶性糖含量随着水位的降低有升高趋势。在低水位和较低水位下穗花狐尾藻和菹草的可溶性糖含量分别是所有植物中的最小和最大, 但在极低水位下4种沉水植物的可溶性糖含量无明显差异。以上结果表明, 春季极低水位对微齿眼子菜、伊乐藻和菹草不产生胁迫,但对穗花狐尾藻产生了胁迫; 伊乐藻潜在光合能力强于乡土种, 在春季浅水区具备较强的入侵性。     

宏基因组测序分析东寨港红树林淤泥和水体微生物的多样性

为深入了解海南东寨港红树林生态系统微生物多样性及其在氮、磷、硫等代谢循环中的功能特点,本研究采用宏基因组测序,从物种注释与丰度、群落功能及多样性指数等角度,分析红树林淤泥和水体生境中微生物群落结构及生态功能的特异性。结果显示,在淤泥中检测到53个门、909个属的微生物类群,有3个占比超过1%的优势门类,其中变形杆菌门为83.78%,处于绝对优势,其下的12个优势属全部来自变形杆菌门;不动杆菌属是聚磷微生物的主要类群,其在淤泥中含量是水体的107.7倍,硫氧化单胞菌属、脱硫杆菌属是硫化物代谢的主要菌属,主要存在于淤泥生境当中。在水体中检测到64个门、1 522个属,包括13个优势门类、7个优势属;Nitrospinae和硝化螺旋菌门是亚硝酸盐氧化代谢的关键类群,两者在水体中占比分别是淤泥中的28.1倍和6.8倍。多样性评估得知,水体样品中的Shannon Wiener指数和Simpson指数均高于淤泥样品,两样品在属分类学单元上的Simpson指数趋近于1,表明红树林生态系统具有非常高的微生物多样性,水体生境的微生物多样性高于淤泥;亚硝酸盐的微生物代谢循环主要发生在水体生境中,微生物对磷的富集作用和硫化合物的氧化还原代谢主要发生在淤泥生境中。本研究有助于认识东寨港红树林湿地生境中的微生物资源状况,为保护红树林生态系统和开发利用其中的微生物资源提供依据。     

拟南芥与叶际微生物组的互作遗传机制——基于网络作图理论

叶际微生物组对植物的生长发育至关重要，但植物与其定殖微生物组相互作用机制尚不明确。目前植物与微生物互作研究多集中于根际微生物组，对叶际微生物组的研究较少，且这些研究未能从微生物互作的角度探究植物与微生物的相互作用机理。基于网络作图理论，将拟南芥基因组SNP （Single Nucleotide Polymorphisms）分子标记数据与微生物组网络特征值相关联，挖掘影响叶际微生物组网络结构的枢纽基因，以探究拟南芥塑造叶际微生物组网络结构的遗传机制。通过对188株拟南芥及其叶际微生物组数据的分析，识别出四种关系下的中心节点微生物，筛选到622个显著SNP位点。进一步构建了贝叶斯遗传网络，获得26个枢纽基因，这些基因可能参与了植物抗病、激素分泌和生长发育相关的分子途径。本研究从全基因组角度探究植物调控自身微生物组的遗传机制，揭示植物与微生物组如何互作促进植物健康，将为精准分子育种提供理论基础和遗传资源，并为合成菌群用于创制新型菌剂提供数据支持，具有重要的科学意义和应用价值。     

叶际微生物与植物健康研究进展

叶际微生物与植物有着密切的联系,对宿主生物多样性的维持、群落的稳定和生态系统的功能具有重要意义。随着分子生物学技术的快速发展,叶际微生物与植物的关系及对宿主健康的影响是近年来热点领域之一。基于明确定义的叶际概念,综述了叶际微生物群落结构、驱动因素及其与植物健康的关系,强调了叶际微生物的机遇性以及调控群落驱动因素在未来叶际微生物研究中的重要地位。加深对叶际微生物的认知,有利于实现农业微生物的功能最大化,以期为提高植物产量提供参考。     

沉积物中微生物资源的研究方法及其进展

沉积物生境条件特殊,含有丰富的微生物资源。作为自然界物质循环的主要推动力,沉积物中的微生物在水-沉积物的物质循环中起重要作用,水质变化如污染和富营养化反过来会引起沉积物中微生物群落的改变。沉积物中微生物多样性的研究,有助于从侧面了解上覆水水质、推测其污染及演化历史。沉积物中微生物物种、基因等资源的鉴定和获得,有助于丰富当前对微生物资源的认知领域,并为其在生物技术领域的应用奠定基础。研究描述了沉积物生境的一般特点,并对沉积物中微生物的多样性、微生物种质和基因资源等几个重要方面的研究方法和进展进行了综述。沉积物中微生物的研究是生物地球化学循环研究的基础,必将受到越来越广泛的关注。     

Phyllosphere microbiota: Community dynamics and its interaction with plant hosts

Plants are colonized by various microorganisms in natural environments. While many studies have demonstrated key roles of the rhizosphere microbiota in regulating biological processes such as nutrient acquisition and resistance against abiotic and biotic challenges, less is known about the role of the phyllosphere microbiota and how it is established and maintained. This review provides an update on current understanding of phyllosphere community assembly and the mechanisms by which plants and microbes establish the phyllosphere microbiota for plant health.     

Microbial and Functional Diversity within the Phyllosphere of Espeletia Species in an Andean High-Mountain Ecosystem

Microbial populations residing in close contact with plants can be found in the rhizosphere, in the phyllosphere as epiphytes on the surface, or inside plants as endophytes. Here, we analyzed the microbiota associated with Espeletia plants, endemic to the Páramo environment of the Andes Mountains and a unique model for studying microbial populations and their adaptations to the adverse conditions of high-mountain neotropical ecosystems. Communities were analyzed using samples from the rhizosphere, necromass, and young and mature leaves, the last two analyzed separately as endophytes and epiphytes. The taxonomic composition determined by performing sequencing of the V5-V6 region of the 16S rRNA gene indicated differences among populations of the leaf phyllosphere, the necromass, and the rhizosphere, with predominance of some phyla but only few shared operational taxonomic units (OTUs). Functional profiles predicted on the basis of taxonomic affiliations differed from those obtained by GeoChip microarray analysis, which separated community functional capacities based on plant microenvironment. The identified metabolic pathways provided insight regarding microbial strategies for colonization and survival in these ecosystems. This study of novel plant phyllosphere microbiomes and their putative functional ecology is also the first step for future bioprospecting studies in search of enzymes, compounds, or microorganisms relevant to industry or for remediation efforts.     

不同药用植物根际土壤原核微生物多样性研究

为研究不同药用植物根际土壤中的原核微生物多样性,分别采集白术(Atractylodes macrocephala)、白芍(Paeonia sterniana)、牡丹(Paeonia suffruticosa)、玄参(Scrophularia ningpoensis)四种药用植物的根际土壤以及非种植区的土壤,针对16S rRNA基因的V3～V4区进行测序,分析土壤细菌群落的组成。结果表明,药用植物根际土壤中的细菌群落多样性指数显著高于非种植区土壤。五组样本的优势类群差异不大,总体相对丰度较高的有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)等,药用植物根际中的放线菌相对丰度高于非种植区。属水平上四种药用植物根际细菌和非种植区的群落结构有较大差异,四种中药材的根际土壤中各自富集了特异性的有益细菌属。药用植物根际土壤中的NMD1、Dongia、Gaiella、Streptomyces等相对丰度高于非种植区,而非种植区土壤中Lysoba...     

根系分泌物介导的根际效应及在水体生态修复中的应用潜力

文章主要以根系分泌物为核心, 综述了根系分泌物的分类、发生机理及影响因素; 围绕着植物-土壤-微生物三者的关系, 阐述了根系分泌物介导的植物与植物之间的化感作用、植物与根际微生物之间的协同作用以及植物微生物相互作用对土壤物质循环的影响。水生植物以其生境的特殊性和功能的不可替代性, 对沉积物污染物去除和水体生态修复产生显著的影响。在水体生态问题较为严峻的今天, 充分认识水生植物根系分泌物介导的根际过程将为水生植物生态学和水体生态修复领域的发展提供基础, 并为学科应用潜力的开发提供依据。     

Phytoremediation in Wetland Ecosystems: Progress,Problems, and Potential

Assessing the phytoremediation potential of wetlands is complex due to variable conditions of hydrology, soil/sediment types, plant species diversity, growing season, and water chemistry. Conclusions about long-term phytoremediation potential are further complicated by the process of ecological succession in wetlands. This review of wetlands phytoremediation addresses the role of wetland plants in reducing contaminant loads in water and sediments, including metals; volatile organic compounds (VOC), pesticides, and other organohalogens; TNT and other explosives; and petroleum hydrocarbons and additives. The review focuses on natural wetland conditions and does not attempt to review constructed wetland technologies. Physico-chemical properties of wetlands provide many positive attributes for remediating contaminants. The expansive rhizosphere of wetland herbaceous shrub and tree species provides an enriched culture zone for microbes involved in degradation. Redox conditions in most wetland soil/sediment zones enhance degradation pathways requiring reducing conditions. However, heterogeneity complicates generalizations within and between systems. Wetland phytoremediation studies have mainly involved laboratory microcosm and mesocosm technologies, with the exception of planted poplar communities. Fewer large-scale field studies have addressed remediation actions by natural wetland communities. Laboratory findings are encouraging with regards to phytoextraction and degradation by rhizosphere and plant tissue enzymes. However, the next phase in advancing the acceptance of phytoremediation as a regulatory alternative must demonstrate sustained contaminant removal by intact natural wetland ecosystems.     

Exploring microbial bioactive molecules from Western Ghats,India

Western Ghats are designated as world heritage sites and global biodiversity hotspots. Microbial diversity in this forest area has been largely neglected and is getting attention since the end of the last millennium. In this review, we have studied and organized various microorganisms from Western Ghats and their diversity, important characteristics and potential biotechnological applications. Microorganisms from Western Ghats have been explored individually for potential bioactive molecules. While most of the microorganisms were analyzed for antimicrobial activities, there have been studies on microbial promotion of plant growth. The microbes analyzed included from aquatics, soil, rhizosphere, phyllosphere and even as endophytes. There have been microorganisms which have shown antioxidant and anti-cancerous activities. There are microorganisms capable of degrading plant wastes and also xenobiotics. Microorganisms capable of producing industrially important enzymes have also been reported. The present review explores largely neglected microbial diversity with respect to their ability to produce potential bioactive biomolecules.     

Illumina Sequencing of 16S rRNA Tag Revealed Spatial Variations of Bacterial Communities in a Mangrove Wetland

The microbial community plays an essential role in the high productivity in mangrove wetlands. A proper understanding of the spatial variations of microbial communities will provide clues about the underline mechanisms that structure microbial groups and the isolation of bacterial strains of interest. In the present study, the diversity and composition of the bacterial community in sediments collected from four locations, namely mudflat, edge, bulk, and rhizosphere, within the Mai Po Ramsar Wetland in Hong Kong, SAR, China were compared using the barcoded Illumina paired-end sequencing technique. Rarefaction results showed that the bulk sediment inside the mature mangrove forest had the highest bacterial α-diversity, while the mudflat sediment without vegetation had the lowest. The comparison of β-diversity using principal component analysis and principal coordinate analysis with UniFrac metrics both showed that the spatial effects on bacterial communities were significant. All sediment samples could be clustered into two major groups, inner (bulk and rhizosphere sediments collected inside the mangrove forest) and outer mangrove sediments (the sediments collected at the mudflat and the edge of the mangrove forest). With the linear discriminate analysis scores larger than 3, four phyla, namely Actinobacteria, Acidobacteria, Nitrospirae, and Verrucomicrobia, were enriched in the nutrient-rich inner mangrove sediments, while abundances of Proteobacteria and Deferribacterias were higher in outer mangrove sediments. The rhizosphere effect of mangrove plants was also significant, which had a lower α-diversity, a higher amount of Nitrospirae, and a lower abundance of Proteobacteria than the bulk sediment nearby.