水分对具鞘微鞘藻构建人工藻结皮的作用

为探讨水分在利用室内培养具鞘微鞘藻构建人工藻结皮中的作用,本文研究了不同施水量和施水时间下人工藻结皮中的藻类生物量、结皮厚度、抗压强度和微结构变化.结果表明:利用具鞘微鞘藻在裸沙上接种,无水处理藻类生物量极低,无藻结皮形成.随着施水量的增加,藻结皮开始出现直至形成稳定的藻结皮,藻类生物量、结皮厚度和抗压强度显著增加,藻丝和胞外多糖逐渐增多,与沙粒缠绕成复杂的网状结构.施水15 d,形成稳定的藻结皮,藻类生物量、结皮厚度和抗压强度最高.具鞘微鞘藻形成藻结皮的最适施水量是3～4L·m-2·d-1,施水时间为15 d.土壤可利用水分可促进具鞘微鞘藻的代谢活动和胞外多糖合成,从而增加藻类生物量,提高其耐旱能力,早期的水分获得是其成功形成藻结皮的关键因素.研究结果将为利用荒漠藻类进行人工生物结皮恢复提供重要的理论依据.     

具鞘微鞘藻在荒漠藻结皮形成过程中的作用

具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)是荒漠藻结皮主要的优势物种,在藻结皮的形成和发育过程中发挥着非常重要的作用。为了探讨具鞘微鞘藻在荒漠藻结皮形成过程中的作用,通过实验室内模拟藻结皮不同发育阶段,研究了具鞘微鞘藻在结皮形成过程中对藻类生物量、结皮厚度及其抗压强度的影响;同时利用光学显微镜和扫描电镜对藻结皮微结构观察,分析了不同发育阶段沙粒和具鞘微鞘藻之间的胶结方式和作用机理。结果表明:(1)藻结皮形成的最初阶段,结皮状态主要由细菌及小型蓝绿藻分泌胞外多糖的黏结作用和结皮表面有机质层的保护作用维持,但该阶段的藻结皮比较脆弱,抗压强度仅为(12.21±1.58)Pa;当具鞘微鞘藻大量出现后,逐步占据了明显的优势地位,沙粒间的黏结作用被更高强度的具鞘微鞘藻机械束缚力所取代,成为该阶段藻类结皮硬度提高的重要贡献者;(2)随着具鞘微鞘藻接种比例的逐渐增加,藻结皮中的藻类生物量、结皮厚度及抗压强度均呈现出升高的趋势(P0.01),当接种比例增加为80%时达到最高值;然而,当具鞘微鞘藻接种比例为100%时,各项指标却又有所下降。重点探讨藻结皮不同发育阶段沙粒间的胶结形式及微形态变化,深入揭示具鞘微鞘藻在藻结皮形成和发育过程中的作用机理,为旱生藻类广泛应用于荒漠植被恢复与重建过程提供重要的试验数据和理论依据。     

微鞘藻胞外多糖在沙漠土壤成土中的作用

研究了沙坡头藻结皮中的优势物种——微鞘藻的胞外多糖对沙漠表层土壤水分分布状况的影响及其光合特性。随着胞外多糖浓度的升高 ,土壤持水量增大 ,土壤水分蒸发速率降低 ,水分在土壤中运动的速率被延缓。藻总水溶性多糖产率为 2 8.82 % ,胞外水溶性多糖产率为 1 6 .0 9% ;多糖产量在稳定期生物量最大时增长最快。微鞘藻光合作用最适温度为 2 5℃ ,最适光强为 40 0 μE.m- 2 .s- 1,在 0 .3 mol/ L Na Cl浓度下其光合作用活性被强烈抑制 ;微鞘藻的吸收光谱表明它比生长在湿润地区的藻类含有更多的胡萝卜素成分 ;叶绿素 a荧光 (Fv/ Fm)分析表明在失水约为初始湿重的 5 6 %时 Fv/ Fm值恢复到水培养的 96 % ;其光合作用特性有利于对逆境的适应和生物量的积累。表明微鞘藻胞外多糖可影响沙漠表层土壤水分分布状况 ,并可作为一种潜在的生物肥料 ,在荒漠原始成土过程中扮演着重要角色。     

古尔班通古特沙漠生物结皮微鞘藻分类学研究

实验研究了从古尔班通古特沙漠生物土壤结皮中分离纯化培养出的11株与微鞘藻(Microcoleus)形态接近的丝状蓝藻,通过形态特征、16S rRNA和ITS二级结构相结合的多相分析方法对其进行分类学研究。研究结果表明,实验藻株隶属于微鞘藻科(Microcoleaceae)的微鞘藻属(Microcoleus)和束脉藻属(Symplocastrum),其中包括2个中国新记录种:斯坦微鞘藻(Microcoleus steenstrupii)和细长束脉藻(Symplocastrum flechtnerii),另外还有具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)和类似斯坦微鞘藻的存疑物种。藻丝多少与排列方式、细胞大小与末端细胞形状,以及16S rRNA系统发育位置是确定微鞘藻(Microcoleus)与束脉藻(Symplocastrum)属于不同物种的关键依据, ITS二级结构是区分属内不同物种的重要参考。     

风力胁迫对具鞘微鞘藻结皮光合活性的影响

抵抗风力胁迫是荒漠藻类适应干旱区环境的重要生物学机制,也是藻结皮能够拓殖流沙的必要条件之一,但有关藻类对风力胁迫的响应机理国内外尚无研究报道。以具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus Gom.)人工结皮为实验对象,研究了不同强度风力吹蚀对结皮含水量、藻类活力、生物量、及其光合活性的影响。结果表明:不论低于当地起沙风(3m/s)还是高于起沙风(5m/s和7m/s)的风力吹蚀,结皮中藻类生物量均明显下降,而且结皮生物量的变化与风速大小和吹蚀时间呈线性关系(y=14.78+0.035a-1.48b,a风速,b时间,r2=0.79)。进一步分析发现,风力吹蚀后结皮中藻类活力并没有降低但主要光合色素和天线色素的含量普遍降低,叶绿素荧光(Fv/Fm)、表观电子传递速率(ETR)和净光合速率(Pn)明显下降,并且风速越大,降幅越大。这些结果说明风力胁迫对藻结皮生长和光合活性的影响主要是通过影响光合色素代谢合成和电子传递速率引起的,对其生命力没有明显影响。       

枝鞘藻属(Oedocladium Stahl,1891)在我国的首次发现

首次报道了作为鞘藻目中三个属之一的枝鞘藻属(Oedocladium),即勃氏枝鞘藻(Oedocladium prescottii)。     

合成聚β-羟基丁酸(PHB)鞘细菌的分离、鉴定与筛选

通过富集培养和划线分离等手段从活性污泥中分离筛选到一株合成PHB鞘细菌FQ4 0 ,其生物学特征为 :杆菌 ,大小 (0 .6～ 1.5 ) μm× (1.5～ 5 .5 ) μm ;革兰氏染色阴性 ;具衣鞘 ,丝状体很长 ,偶见假分枝 ;亚端生鞭毛 ;胞内具PHB颗粒 ;菌落为光滑型和丝状型两种。经鉴定该菌株为鞘细菌类球衣菌属中的浮游球衣菌 (Sphaerotilusnatans)。对其合成PHB研究表明 :细胞内可积累大量的PHB颗粒 ,含量可达细胞干重的 30 .5 %。     

枝鞘藻属(Oedocladium Stahl,1891)在我国的首次发现

首次报道了作为鞘藻目中三个属之一的枝鞘藻属(Oedocladium),即勃氏枝鞘藻(Oedocladium prescottii)。     

温度和初始pH对生物结皮中4种优势蓝藻生长的影响

生物土壤结皮对干旱半干旱地区生态环境健康及可持续发展有重要意义。具鞘微鞘藻、伪枝藻、念珠藻和鱼腥藻是生物结皮中蓝藻的优势种,对其大规模培养有着广阔的应用前景。以4种蓝藻为材料,采用室内液体培养方法,研究了5个温度(10、20、25、30、35℃)和5个溶液初始pH(4、6、8、10、12)对4种藻生物量和溶液pH的影响。结果表明：在20℃以下温度培养,供试4种藻生物量增长缓慢,在25～35℃下4种藻均能正常生长,其中25和30℃下藻类生物量增长最快。不同藻种的最适培养温度略有区别,伪枝藻和念珠藻最适培养温度为25～30℃,具鞘微鞘藻和鱼腥藻为30℃。供试4种藻对溶液pH有极强的调节能力,均能够在5个初始pH环境中进行增殖,在初始pH为4的培养环境下能达到最大生物量和比生长速率,在初始pH为12下生物量和比生长速率最低。研究为生物结皮中优势藻的扩繁提供了科学依据。     

失水－吸水过程中微鞘藻光合活性的特性

雨季来临时,干藻重新吸收水分,光合活性恢复,迅速生长。微鞘藻(Microcoleus vaginatus)藻体在失水过程中,光合活性降低;而干藻接种到流沙后,恢复生长,在生长后期,生物量可达27μg/cm2土壤。在重吸水中,离子对光合活性的恢复具有重要作用,相对于去离子水来说,BG-11培养液处理后活性恢复较高;K 和Mg2 的缺失,对光合活性有抑制作用,而Ca2 的缺失,造成光合活性恢复的延缓;较高浓度的胞外多糖(Extracellular polymeric substances,EPS)和热水溶性多糖(500mg/L),较低浓度的蔗糖(100mg/L),对光合活性的恢复和保持具有促进作用。结果表明,在光合重吸水过程中,离子在促进光合恢复中起重要作用,而糖类在保持细胞形态上具有重要的作用,这对于利用干藻进行流沙接种试验具有非常重要的意义。     

广州市酸雨成分及其相关分析

分析了2003年11月-2004年10月广州市龙洞79次降雨的化学组分及其各组分之间的相关关系。得出:(1)观测期间总降雨量1359.8,单次降雨的pH值在3.22-7.29之间,平均4.83;以pH<5.6为酸雨的临界值,则酸雨频率占降雨次数的77.2%或占降雨量的81.5%;(2)广州降水的化学组成以SO₄^2-、Cl^-和NO₃^-为主要阴离子,阳离子中以Ca²⁺、NH₄⁺、Na⁺所占比例较大;(3)广州地区酸雨属硫酸型,降雨中的SO₄^2-、NO₃^-、PO₄^3-、Cl^-、NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子浓度分别为0.150,0.045,0.002,0.163,0.058,0.006,0.013,0.083和0.007mol·L^-1,单次降雨的SO₄^2-/NO₃^-比值在0.42-17.6之间,年平均为3.33,该值比西南地区相应值低许多,而且与同一地点5年前测定的结果相比较,SO₄^2-/NO₃^-比值有变小的趋势,说明广州地区NO_x排放量高逐渐增加;(4)广州地区酸雨有着明显的季节变化规律,春、夏、秋季酸雨比较严重,冬季酸雨较少出现,这与西南地区的重庆(冬季酸雨较春季严重)酸雨季节规律相反;(5)通过SPSS统计分析得出,雨量与各化学组分含量成负相关,说明雨量对大气污染物质的稀释作用;酸雨各化学成分之间存在着一定的相关性,如SO₄^2-与Ca²⁺,NO₃^-与NH₄⁺,K⁺与Na⁺、Mg²⁺离子,Na⁺与Mg²⁺等都存在显著的正相关,利用这种相关可以建立某些酸雨成分的预测模型。     

低氮胁迫诱导木薯幼苗花青素积累及其基因表达

为明确氮素浓度和形态与木薯花青素产生和积累的关系,基于氮素胁迫能够在拟南芥等植物中促进花青素产生的研究结果,以木薯品种Arg7为研究对象,研究木薯无菌幼苗在添加了(1)40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺,(2)40 mmol/L NO₃^-,(3)20 mmol/L NH₄⁺,(4)0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,(5)0.4 mmol/L NO₃^-,(6)0.2 mmol/L NH₄⁺,(7)1 mmol/L(N),(8)5 mmol/L(N),(9)9 mmol/L(N),(10)13 mmol/L(N)10种氮素浓度和形态的MS培养基中生长40 d的农艺性状,以及对花青素合成相关结构基因的诱导和花青素积累的差异。结果表明,木薯品种Arg7无菌幼苗在添加有40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺,40 mmol/L NO₃^-和20 mmol/L NH₄⁺的MS缺氮培养基中生长至40 d,没有观察到花青素产生;与40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺处理条件相比,在40 mmol/L NO₃^-条件下的株高和初生根根长没有显著差异,但初生根根数显著减少,而在20 mmol/L NH₄⁺条件下其株高、初生根根长和初生根根数都受到极显著抑制;木薯品种Arg7无菌苗在含有0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,0.4 mmol/L NO₃^-和0.2 mmol/L NH₄⁺的MS缺氮培养基中生长至40 d,3种处理条件下的木薯茎秆和叶柄中花青素积累明显,花青素合成相关结构基因被诱导表达;与40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺条件下相比,在0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,0.4 mmol/L NO₃^-和0.2 mmol/L NH₄⁺条件下的株高、初生根根长和根数极显著降低,而花青素含量极显著增加,且花青素含量随着氮素浓度增加呈负相关关系(R²=0.96)。由此表明,木薯品种Arg7无菌幼苗植株中花青素的诱导表达只与氮素浓度有关,而与氮素形态无关。     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4—9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

底泥微生物活性对蓝藻水华水柱及沉积物间隙水氮磷分布的影响

比较研究了蓝藻水华暴发水体与无蓝藻水华暴发水体的沉积物间隙水NH₄⁺-N、NO₃^--N和。PO₄^3--P的垂向分布特征和表层沉积物的微生物活性(FDA)、碱性磷酸酶活性(APA),并对它们的相互关系进行了统计分析。结果表明,NH₄⁺-N含量在两类水体中,都呈现出表层水<底层水<间隙水的趋势,表明其有从沉积物向上覆水体扩散的风险;而PO₄^3--P、NO₃^--N浓度则呈现表层水>底层水>间隙水的趋势;沉积物有机质(LOI)、APA和FDA活性也都随着深度增加而逐渐降低。APA与FDA活性之间相关性极显著,暗示碱性磷酸酶的分泌主要受微生物活性的影响。间隙水NH₄⁺-N含量与表层10cm内底泥的APA和FDA活性具有极显著正相关性(a=0.01),表明在厌氧环境中,微生物对氮素的分解和矿化作用主要受二者活性影响。     

电子受体和光照对土壤CH4排放相关微生物功能基因丰度的影响

为探究光照条件下添加不同电子受体对土壤甲烷排放的影响及微生物的响应,本研究在土壤中添加3种电子受体(Fe3+、NO3-、SO42-)共设计8个处理,即黑暗+ Fe3+(DF)、黑暗+NO3-(DN)、黑暗+SO42-(DS)、黑暗+蒸馏水(DCK)、光照+Fe3+(LF)、光照+NO3-(LN)、光照+SO42-(LS...     

铜锈环棱螺对藻华水体理化指标的影响

采用池塘围隔对比试验的方法,研究了不同密度(392 ind·m^-2、196 ind·m^-2、98 ind·m^-2、0 ind·m^-2)铜锈环棱螺(Bellamyaaeruginosa)对藻华水体主要理化因子的影响.实验从2009年9月14日开始,持续60d.结果显示:环棱螺可以明显提高藻华水体的透明度(SD),实验中、后期,三个处理组围隔水体的SD均能保持在60cm以上,而对照组SD改变不明显,波动于29～40.3cm之间;多数时间内处理组水体的溶解氧(DO)含量都显著低于对照组,说明环棱螺的存在可直接或间接降低水体DO浓度.试验表明,单一投放螺类可有效降低藻华水体的叶绿素a(Chl-a)含量,但难以削减营养盐浓度.实验条件下,围隔水体总氮和正磷酸盐浓度的下降趋势均与螺的密度呈现负相关性(R=-0.9851,p<0.05;R=-0.9678,p<0.05);对SD、DO、pH、Chl-a、NH₄⁺-N、NO₃^--N、PO₄^3--P等7个主要理化指标数据进行了Duncan多重比较分析以及聚类分析,结果显示对照组和处理组在p<0.05水平上均存在显著差异,说明环棱螺的投放能在一定程度上调控水体质量.     

肇庆星湖水质现状与变化趋势

在2002年对星湖四个子湖进行采样调查,运用相关加权综合营养状态指数来评价水质营养状态,结果富营养化程度由高到低依次为波海湖、中心湖、青莲湖、仙女湖。与1996～1997年的调查结果比较,波海湖仍处于富营养化状态,中心湖富营养化程度加剧,其富营养化程度超过了青莲湖和仙女湖,由中营养型过渡到了中富营养型。营养盐与叶绿素a的相关分析表明,硝态氮与叶绿素有正相关关系,与磷盐没有明显相关性,说明了硝态氮是星湖初级生产力的主要限制因子之一,而磷的含量充足,对初级生产力没有明显的限制作用。与1996～1997年比较,星湖总氮负荷增加46.5%,总磷负荷下降40.8%,而叶绿素a由6.0mg·m^-3升高到16.9mg·m^-3,说明星湖的富营养化仍在进一步加剧。     

氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异.结果表明,在不同N浓度下,小麦对增铵营养和NH⁺的吸收速率显著高于NO₃^-营养,且在较高浓度下,增铵营养处理具有更强的吸收优势.与次敏感型莱州953和钝感型江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO₃^-和NH⁺吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力.增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO₃^-和NH⁺的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO₃^-的吸收.与NO₃^-营养及NH⁺营养相比,增铵营养显著提高了扬麦158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片光合速率,而对江东门影响较小因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长     

Effects of night warming on the uptake of inorganic nitrogen by two dominant species in subalpine coniferous forests

Aims Plant roots play a critical role in the uptake of nutrients, and nitrogen (N) absorption is considered as the first step and a pivotal process in N metabolism of plants. Our objective was to better understand the absorption of two major inorganic N forms (NH₄⁺ and NO₃^-) in subalpine coniferous forests under global warming Methods Experimental warming using infrared heater was applied to two dominant species in subalpine coniferous forests of Sichuan, China, Picea asperata and Abies fargesiivar. faxoniana. The non-invasive micromeasurement technology was used to investigate the effects of warming on the uptake rates of NH₄⁺ and NO₃^- and the potential interactions between these two ions.Important findings Results showed that the maximal net root uptake of NH₄⁺ and NO₃^-occurred at a distance of 17-18 mm and 17 mm from root tips, respectively for P. asperata. and at a distance of 11 mm and 11.5 mm from root tips respectively for A. fargesiivar. faxoniana. Experimental warming elevated the uptake rates of NH₄⁺ and NO₃^- in both species, but the interactions between NH₄⁺ and NO₃^- differed between the two species. While NO₃^- uptake was inhibited in the presence of NH₄⁺ for both P. asperataand A. fargesiivar. faxoniana, net NH₄⁺ uptake was promoted by NO₃^- supply only in P. asperata roots under experimental warming.     

Nitrogen preference across generations under changing ammonium nitrate ratios

Aims Nitrogen (N) in natural environments is typically supplied by a mixture of ammonia (NH₄⁺) and nitrate (NO₃^-). However, factors that underlie either NH₄⁺or NO₃^-preference, and how such preference will change across generations remain unclear. We conducted a series of experiments to answer whether: (i) NH₄⁺:NO₃^-ratio is the driving factor for plant N preference, and (ii) this preference is consistent across generations.