植物根际促生菌及丛枝菌根真菌协助植物修复重金属污染土壤的机制

植物修复是一种前景广阔的重金属污染土壤的主要修复技术,在微生物的协助下效果更为显著。植物根际促生菌可通过分泌吲哚-3-乙酸(IAA)、产铁载体、固氮溶磷等方式促进植物生长、改善植物重金属耐受性,从而有效提高重金属污染土壤的植物修复效率。菌根真菌是土壤-植物系统中重要的功能菌群之一,可侵染植物根系改变根系形态和矿质营养状况,通过菌丝体吸附重金属,也可产生球囊霉素、有机酸、植物生长素等次生代谢产物改变重金属生物有效性。植物根际促生菌与丛枝菌根真菌可对植物产生协同促生作用,在重金属污染土壤修复中具有一定应用潜力。目前,国内外关于植物根际促生菌和丛枝菌根真菌互作已有大量研究,而二者的相互作用机理仍处于探索阶段。本文综述了近年来国内外植物根际促生菌和丛枝菌根真菌在重金属污染土壤植物修复中的作用机制,并对其研究前景进行展望。     

根际促生菌强化植物修复重金属污染土壤的研究进展

植物修复虽然是近年来土壤重金属污染修复的重要手段之一,但因修复植物生长缓慢、生物量小、重金属转移率低等因素严重影限制了植物修复技术的广泛应用。根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)作为一类生长在植物根际土壤中的微生物,不仅能够利用自身的抗性系统减缓重金属离子对植物的毒性,还能够改变重金属的形态和迁移率,并通过分泌铁载体、有机酸、生物表面活性剂、植物激素等作用,直接或者间接地促进植物生长和增强植物对重金属的抗性,在强化植物修复土壤重金属污染过程中发挥着重要的作用。现介绍了根际促生菌的种类及其重金属抗性机制,总结了近年来国内外关于根际促生菌促进植物生长、强化植物修复重金属污染土壤的作用原理,同时对该研究领域目前存在的问题以及今后的研究前景进行展望,以期为今后土壤重金属修复研究提供新的思路和理论依据。     

基于菌植互作的植物根际细菌钝化镉作用和机制研究进展

土壤重金属镉(Cd)污染严重危害农产品安全生产,植物根际细菌在钝化土壤Cd和帮助作物抵御Cd胁迫方面发挥重要作用。本文首先概括在修复Cd污染土壤中得到广泛应用的植物根际细菌种类,并从根际细菌直接吸附Cd、调整土壤理化特性、调控土壤微生物群落和其他作用4方面阐述了植物根际细菌对Cd的钝化作用,其次从菌植互作角度阐述植物根系分泌物与根际细菌群落相互影响对土壤Cd的钝化作用。最后展望重金属胁迫下植物根际钝化Cd核心菌群的构建,以在新兴学科与技术的快速发展中探明植物根系-微生物互作体系的分子机制,深入开展植物根际细菌钝化修复重金属污染土壤的理论研究和实践。     

硫对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响研究进展

生源要素硫在土壤中的化学循环不仅会直接影响土壤重金属元素的环境行为,也可通过调控植物根际微环境间接影响植物对重金属元素的吸收累积.土壤中的硫被植物根吸收后在植株中合成的有机硫化合物如植物螯合素(PCs)和金属硫蛋白(MTs)可与重金属形成毒性较低的络合物,构成植物重金属解毒的重要机制之一.我国部分土壤缺硫现象严重,为保证作物高质高产,硫肥的使用逐渐被重视,而硫与重金属的交互作用机制也逐渐成为研究热点.本文综合相关研究,介绍了硫在土壤中的生物化学转化,探讨了土壤硫的化学转化对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响,并对今后硫在土壤重金属控制的应用提出展望.
     

根分泌物在污染土壤生物修复中的作用

对根分泌物在植物根际微生态环境中 ,通过土壤 植物 微生物系统协同作用高效修复重金属和有机污染土壤的环境过程与机理进行了综述。根分泌物在重金属污染土壤植物修复中的作用主要表现在活化污染区重金属元素 ,使固定态转化为植物可吸收态 ,大大提高了重金属的植物有效性 ,通过植物的超积累作用 ,降低土壤中重金属污染物的含量 ;此外 ,根分泌物也可以和重金属形成稳定的螯合体 ,降低他们在土壤中的移动性 ,起到固定和钝化作用。对于有机污染物 ,根分泌物一方面为根际的微生物提供了丰富的营养和能源 ,使植物根际的微生物数量和代谢活力比非根际区高 ,增强了微生物对环境中的有机污染物的降解能力 ;另一方面植物根分泌到根际的酶系统可直接参与有机污染物降解的生化过程 ,提高降解效率。并对此领域今后研究工作的方向做了探讨     

根际圈在污染土壤修复中的作用与机理分析

根际圈以植物根系为中心聚集了大量的生命物质及其分泌物,构成了极为独特的“生态修复单元”。本文叙述了根在根际圈污染土壤修复中的生理生态作用,富集、固定重金属,吸收、降解有机污染物等功能;菌根真菌对根际圈内重金属的吸收、屏障及螯合作用,对有机污染物的降解作用;根际圈内细菌对重金属的吸附与固定,对有机污染物的降解作用以及根际圈真菌和细菌的联合修复作用等,同时对可能存在的机理进行了分析,认为根际圈对污染土壤的修复作用是植物修复的重要组成部分和主要理论基础之一,并指出利用重金属超富集植物修复重金属污染土壤具有广阔的应用前景;筛选对水溶性有机污染物高吸收富集及其根 发泌能力强的特异植物,同时接种利于有机污染物降解的专性或非专性真菌和细菌可能会成为有机污染土壤植物修复研究的重要方向之一。     

重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

根系分泌物在重金属污染土壤生态修复中的作用机制研究进展

我国土壤重金属污染问题日益突出。作为一种绿色、安全的生物修复技术,植物修复技术备受关注。根系分泌物作为植物-土壤-微生物三者物质交换与信息传递的重要载体,是植物响应外界胁迫的重要生理生态指征,在植物修复过程中发挥关键作用。研究表明,根系分泌物能够有效调控根际微环境,提升植物抗逆能力,影响重金属在根际微域中的环境行为。传统的根际生态研究更多聚焦在养分调控等方面,而关于根系分泌物在污染场地生态修复中的作用机制研究相对较少。本文综述了根系分泌物对土壤理化性质、土壤微生物、植物生理代谢过程以及重金属在土壤-植物系统中迁移转化等方面的影响,系统总结了植物根系分泌物响应重金属胁迫的生理生态机制,并对未来土壤重金属污染生态修复研究方向进行了展望。     

Cd胁迫下外生菌根菌对樟子松生理指标和根际土壤酶的影响

本研究采用盆栽试验法,研究了不同浓度Cd胁迫下,接种外生菌根菌——褐环乳牛肝菌(Suillus luteus)对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)苗期植株的生长及叶绿素含量、抗氧化酶(CAT、POD和SOD)活性、细胞渗透调节物质(可溶性糖、MDA和游离脯氨酸)含量和根际土壤酶(过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶)活性的变化。结果表明:1年生樟子松苗木在Cd胁迫1个月后,接菌处理组无论在苗木生长、抗氧化酶活性方面均高于对照组,且大部分指标达到显著差异水平(P0.05)。各接菌处理组菌根侵染率达48.0%以上。抗氧化酶活性方面,CAT和POD活性呈现出随着胁迫程度的加深,先下降后上升的变化趋势,SOD活性则呈现出地上与地下部分"上下对称"的变化趋势。同时,通过对各处理组苗木细胞渗透调节物质的定量测定,接菌处理组的细胞受破坏程度显著低于不接菌处理组。对苗木根际土壤酶分析结果表明,Cd胁迫下,施加外生菌根菌可以有效提高樟子松根际土壤酶的活性(尤其是脲酶),进而起到增加樟子松根际土壤生物活性作用。综上,接种外生菌根真菌对樟子松缓解重金属Cd胁迫具有明显的促进作用。Cd胁迫下,外生菌根可以有效正向调节樟子松的生长、抗氧化胁迫能力并提高苗木细胞渗透调节作用,进而提高苗木对重金属的耐受性和提高苗木根际土壤生物活性。本研究可以为重金属污染土地的有效治理和利用木本植物修复改良重金属污染土壤提供参考。     

接种内生降解菌Stenotrophomonas pavanii DJL-M3对多菌灵胁迫下水稻根际微生态的影响

内生降解菌定殖可促进水稻中农药等有机污染物的降解代谢,研究功能内生菌对农药暴露下水稻根际微生态的影响,可为利用植物-微生物互作调控农作物农药残留及修复农田生态环境污染提供科学依据。以水稻根际土壤中的蚯蚓、土壤酶和微生物群落为研究对象,分析接种内生菌Stenotrophomonas pavanii DJL-M3对水稻根际微生态响应多菌灵胁迫的影响。结果表明：多菌灵暴露导致水稻根际土壤过氧化氢酶活性增强,脲酶和蔗糖酶活性被抑制;多菌灵污染可对水稻根际周围的蚯蚓造成氧化损伤,致使其体内丙二醛累积并诱导超氧化物歧化酶和乙酰胆碱酯酶过表达;多菌灵残留显著降低水稻根际土壤微生物群落的多样性与碳源代谢活性。接种内生降解菌S.pavanii DJL-M3促进了水稻根际残留多菌灵的降解,缓解根际土壤微生物与蚯蚓所受胁迫压力,显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶活力以及蚯蚓的存活率,并有效提升了水稻根际微生物群落的代谢活性与多样性。因此,接种内生降解菌S.pavanii DJL-M3有助于多菌灵残留污染下稻田土壤生态环境的恢复。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

Photoregulation of seed germination of wild-type and of an aurea-mutant of tomato

Seed germination of an aurea mutant of tomato ( Lycopersicon esculentum Mill.) is promoted by continuous irradiation with red, far-red or long-wavelength far-red (758 nm) light as well as by cyclic irradiations (5 min red or 5 min far-red/25 min darkness). Far-red light applied immediately after each red does not change the germination behaviour. Seed germination of the isogenic wild-type, cv. UC-105, is promoted by continuous and cyclic red light while it is inhibited by continuous and cyclic far-red light and by continious 758 nm irradiation. Far-red irradiation reverses almost completely the promoting effect of red light. The promoting effect (in the aurea mutant) and the inhibitory effect (in the wild-type) of continuous far-red light do not show photon fluence rate dependency above 20 nmol m⁻² s⁻¹. It is concluded that phytochrome controls tomato seed germination throgh low energy responses in both the wild type and the au mutant. The promoting effect of continuous and cyclic far-red light in the au mutant can be attributed to a greater sensitivity to P_fr.     

真菌类遗传学分析的知识结构教学

本文以认知结构理论为指导,讨论了真菌类遗传分析与高等动植物遗传分析的内在联系,认为利用这种内在联系进行教学可收到好的效果并说明了作者的具体教学过程。 Abstract:In the paper, the relationship between genetic analysis of Fungi and genetic analysis of high animal and plant was discussed.A good results were obtained when we adopted this method in the teaching.     

Interconnection of parameters of regulation system of lipid peroxidation and of morphophysiological parameters of mouse liver

A complex analysis of seasonal fluctuations of the mean group parameters of the system of regulation of lipid peroxidation has been performed in liver of Balb/c mice. Association of lipid characteristics and morphophysiological parameters is studied in the Balb/c mouse liver. An inter-connection is revealed between the liver index and the amount of lysoforms of phospholipids, the scale and character of the interconnection differing essentially depending on proportion of phos-phatidylcholine in mouse liver phospholipids.     

龙胆科药用植物化学成分的研究现状

龙胆科植物在我国的分布范围很广,且多数为药用植物,其多数种属的药用植物,至今其化学成分尚未被系统研究。综述了目前龙胆科药用植物的化学成分的研究现状及一般提取方法,对近年来发现的环烯醚萜及裂环烯醚萜类化合物进行了总结,为本科药用植物的更深入研究提供了参考。     

Physiological characteristics of various species of strains of carboxydobacteria

Seven strains of aerobic carbon monoxide-oxidizing bacteria (carboxydebacteria) when growing on CO as sole source of carbon and energy had doubling times which ranged from 12–42 h. The activity profiles obtained after discontinuous sucrose density gradient centrifugation indicated that the CO-oxidizing enzymes are soluble and the hydrogenases are membrane-bound in all strains examined. The CO-oxidizing enzymes of Pseudomonas carboxydohydrogena, Pseudomonas carboxydoflava, Comamonas compransoris, and the so far unidentified strains OM2, OM3, and OM4 had a molecular weight of 230,000; that of Achromobacter carboxydus amounted to 170,000. The molecular weights of the CO-oxidizing and H₂-oxidizing enzymes turned out to be identical. The cell sonicates were shown to catalyze the oxidation of both CO and H₂ with methylene blue, thionine, phenazine methosulfate, toluylene blue, dichlorophenolindophenol, cytochrome c or ferricyanide as electron acceptors. Methyl viologen, benzyl viologen, FAD⁺, FMN⁺, and NAD(P)⁺ were not reduced. The spectrum of electron acceptors was identical for all strains tested. Neither free formate, hydrogen nor oxygen gas were involved in the CO-oxidation reaction. Methylene blue was reduced by CO at a 1:1 molar ratio. The results indicate that CO-oxidation by carboxydobacteria is catalyzed by identical or similar enzymes and that the reaction obeys the equation CO+H₂OCO₂+2H⁺+2e^- as previously shown for Pseudomonas carboxydovorans.Dedicated to Otto Kandler remembering almost three decades of enjoyable cooperation     

Modulation of allostery of pyruvate kinase by shifting of an ensemble of microstates

Since the introduction of the concepts of allostery about four decades ago, much advancement has been made in elucidating the structure-function correlation in allostery. However, there are still a number of issues that remain unresolved. In this review we used mammalian pyruvate kinase (PK) as a model system to understand the role of protein dynamics in modulating cooperativity. PK has a triosephosphate isomerase (TIM)(α/β)₈ barrel structural motif. PK is an ideal system to address basic questions regarding regulatory mechanisms about this common (α/β)₈ structural motif. The simplest model accounting for all of the solution thermodynamic and kinetic data on ligand-enzyme interactions involves two conformational states, inactive E^T and active E^R. These conformational states are represented by domain movements. Further studies provide the first evidence for a differential effect of ligand binding on the dynamics of the structural elements, not major secondary structural changes. These data are consistent with our model that allosteric regulation of PK is the consequence of perturbation of the distribution of an ensemble of states in which the inactive E^T and active E^R represent the two extreme end states. Sequence differences and ligands can modulate the distribution of states leading to alterations of functions. The future work includes: defining the network of functionally connected residues; elucidating the chemical principles governing the sequence differences which affect functions; and probing the nature of mutations on the stability of the secondary structural elements, which in turn modulate allostery.     

Time of detection of recessive genes: effects of system of mating and number of examined individuals

Summary Anthers were cultured from two sets of seven lines of hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) with different cytoplasms, the euplasmic nucleus donors, Siete Cerros 66 and Penjamo 62, as well as their six alloplasmic lines derived from wild relative species of the genera Triticum and Aegilops. Significant cytoplasmic and nuclear effects but no cytoplasmic-nuclear interaction were found for embryogenic anther response, with the best performance of Penjamo 62 in Ae. kotschyi cytoplasm. Plant regeneration was not affected significantly by the cytoplasmic background of the lines cultured. The possible genetic implications of the observed cytoplasmic and nuclear influences on the in vitro haploid induction of wheat are discussed.