硫酸盐对淡水养殖池塘表层底泥微生物的影响

硫酸盐引起的生态学效应已得到了越来越多的关注,但目前关于硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响还知之甚少。【目的】探究不同浓度硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响规律及可能的机制。【方法】本研究利用采集自养殖池塘的底泥和表层水构建了试验系统,研究了加入约0 mg/L （对照组）、30 mg/L （T1处理组）、150 mg/L （T2处理组）、500 mg/L （T3处理组） Na₂SO₄后表层底泥微生物的丰度、多样性、组成和共生网络的变化规律,并分析了环境影响因素。【结果】孵育第30天前,各实验组底泥微生物变化不大;但到第50天时,T2和T3处理组微生物丰度和多样性相比对照组均明显下降。相比其他实验组,T1处理组酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）,T3处理组变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）。与对照组相比,T1处理组增加了较多差异类群（62种）,而T3处理组差异类群大量减少（45种）。共生网络图分析显示硫酸盐浓度的增加引起了底泥微生物网络复杂性的增加,说明微生物群落可能通过自身的调节来响应硫酸盐引起的环境改变。冗余分析（redundant analysis,RDA）和相关性分析揭示底泥总有机碳、总氮和氧化还原电位是影响底泥微生物的主要环境因素,提示底泥微生物可能受到硫酸盐和有机质作用的影响。【结论】较长时间的高浓度硫酸盐会对池塘底泥微生物群落造成重要影响,微生物群落自身的转变和硫酸盐引起的有机质分解改变可能是造成微生物群落变化的关键因素。     

棒状腐败乳杆菌Lc7的生物学特性及益生作用

【目的】对分离自健康成人粪便样本的棒状腐败乳杆菌(Loigolactobacillus coryniformis)Lc7进行分类学鉴定和益生潜力评估。【方法】基于16SrRNA基因和基因组核心基因构建系统发育树,对Lc7进行分类学鉴定;通过耐酸和胆汁酸盐、粘附、抗氧化和抑菌实验,以及溶血、明胶酶活性和抗菌药物敏感性实验,评估Lc7的益生特性。同时,构建小鼠溃疡性结肠炎模型,评估Lc7的体内抗炎潜力。【结果】Lc7鉴定为L. coryniformis,在酸和胆汁酸盐的连续作用下,Lc7的存活率为70.17%。Lc7对HT-29细胞的粘附指数为56.33 CFU/cell,其自聚集和疏水性分别为80%和40%;Lc7对福氏志贺菌和鼠伤寒沙门菌等7个常见致病菌均有较强的抑制能力;对1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl,DPPH)和羟自由基(hydroxyl radicals,·OH)的清除率分别为91.70%和48.53%;Lc7无溶血现象和明胶酶活性,对选取的大多数抗生素均敏感。在小鼠结肠炎实验中,Lc7干预组小鼠结肠长度明显长于模型组(...     

The potato StMKK5-StSIPK module enhances resistance to Phytophthora pathogens through activating the salicylic acid and ethylene signalling pathways

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades play pivotal roles in plant responses to both biotic and abiotic stress. A screen of a Nicotiana benthamiana cDNA virus-induced gene silencing (VIGS) library for altered plant responses to inoculation with Phytophthora infestans previously identified an NbMKK gene, encoding a clade D MAPKK that we renamed as NbMKK5, which is involved in immunity to P. infestans. To study the role of the potato orthologous gene, referred to as StMKK5, in the response to P. infestans, we transiently overexpressed StMKK5 in N. benthamiana and observed that cell death occurred at 2 days postinfiltration. Silencing of the highly conserved eukaryotic protein SGT1 delayed the StMKK5-induced cell death, whereas silencing of the MAPK-encoding gene NbSIPK completely abolished the cell death response. Further investigations showed that StMKK5 interacts with, and directly phosphorylates, StSIPK. Furthermore, both StMKK5 and StSIPK trigger salicylic acid (SA)- and ethylene (Eth)-related gene expression, and co-expression of the salicylate hydroxylase NahG with the negative regulator of Eth signalling CTR1 hampers StSIPK-triggered cell death. This observation indicates that the cell death triggered by StMKK5-StSIPK is dependent on the combination of SA- and Eth-signalling. By introducing point mutations, we showed that the kinase activity of both StMKK5 and StSIPK is required for triggering cell death. Genetic analysis showed that StMKK5 depends on StSIPK to trigger plant resistance. Thus, our results define a potato StMKK5-SIPK module that positively regulates immunity to P. infestans via activation of both the SA and Eth signalling pathways.     

The complex genome and adaptive evolution of polyploid Chinese pepper (Zanthoxylum armatum and Zanthoxylum bungeanum)

Zanthoxylum armatum and Zanthoxylum bungeanum, known as ‘Chinese pepper’, are distinguished by their extraordinary complex genomes, phenotypic innovation of adaptive evolution and species-special metabolites. Here, we report reference-grade genomes of Z. armatum and Z. bungeanum. Using high coverage sequence data and comprehensive assembly strategies, we derived 66 pseudochromosomes comprising 33 homologous phased groups of two subgenomes, including autotetraploid Z. armatum. The genomic rearrangements and two whole-genome duplications created large (~4.5 Gb) complex genomes with a high ratio of repetitive sequences (>82%) and high chromosome number (2n = 4x = 132). Further analysis of the high-quality genomes shed lights on the genomic basis of involutional reproduction, allomones biosynthesis and adaptive evolution in Chinese pepper, revealing a high consistent relationship between genomic evolution, environmental factors and phenotypic innovation. Our study provides genomic resources and new insights for investigating diversification and phenotypic innovation in Chinese pepper, with broader implications for the protection of plants under severe environmental changes.     

Eu3+-activated red phosphor Ca3YAl3B4O15 with low thermal quenching behaviour

This paper reports a sequence of a Ca₃YAl₃B₄O₁₅:xEu³⁺ red phosphor prepared using a high-temperature solid-state reaction. At the excitation of 396 nm, the samples emitted intense red emission centred at ~623 nm, which could be attributed to the ⁵D₀→⁷F₂ transition of the Eu³⁺ ion. The results showed that the optimum Eu³⁺ doping concentration of Ca₃YAl₃B₄O₁₅:Eu³⁺ phosphor was x = 80 mol%, and the concentration quenching mechanism of Ca₃YAl₃B₄O₁₅:Eu³⁺ red phosphor belonged to the exchange coupling between Eu³⁺ ions. The Commission Internationale de l'éclairage (CIE) coordinates and colour purity of Ca₃Y_0.2Al₃B₄O₁₅:0.8Eu³⁺ were calculated as (0.6375, 0.3476) and 95.5%, respectively. Moreover, the red emission of the obtained phosphor Ca₃YAl₃B₄O₁₅:0.8Eu³⁺ exhibited a low thermal quenching behaviour with an intensity retention rate of 92.85% at 150°C. The above results manifest that the Eu³⁺-activated Ca₃YAl₃B₄O₁₅ phosphor is predicted to be a promising red luminescent component for white light-emitting diodes.     

有机肥施用对红壤原生生物与微生物互作的影响

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)4个处理,利用高通量测序技术研究不同猪粪处理下红壤原生生物多样性、群落结构的变化,揭示原生生物与微生物互作对土壤微生物碳代谢活性和玉米产量的影响。结果表明：(1)长期施用猪粪处理下,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著提高;(2)与M0处理相比,施肥处理显著提高了原生生物生物量和多样性,并且显著改变了其群落结构,其中土壤TP、pH、AP、TN、SOM和AK是原生生物群落结构变化的重要驱动因子;(3)施肥处理显著提高了土壤细菌和真菌生物量,增加了微生物碳代谢活性(Average well color development, AWCD);(4)土壤pH和AP通过影响原生生物多样性和群落结构,间接提高了微生物碳代谢活性和玉米产量。本研究结果为提升旱地红壤的生物多样性,保障土壤健康和维持生态系统服务功...     

武夷山常绿阔叶林乔木与灌木小枝树皮主要功能性状的趋同

树皮是维管形成层以外的所有组织,其功能性状是反映植物生态适应策略的重要研究对象。为了揭示亚热带山地乔、灌木小枝树皮功能性状特征及其关联性,采用独立样本T检验和标准主轴回归方法对武夷山19种常见木本植物小枝树皮的主要功能性状的基本特征及其相关性进行了分析。结果发现：(1)树皮厚度、树皮密度与树皮含水量在乔、灌木之间无显著差异,其均值分别为(0.78±0.06)mm、(0.58±0.03)mg/cm³和(155.07±14.16)%。树皮碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征在乔、灌木之间差异也不显著,C、N、P平均值分别为(492.43±4.25)mg/g、(8.90±0.74)mg/g和(0.61±0.06)mg/g,树皮C∶N、C∶P与N∶P平均值分别为60.76±4.17、905.53±67.36与15.19±0.84。(2)树皮性状之间存在关联,其中树皮厚度与密度、密度与含水量均呈异速生长关系,而树皮厚度与含水量、氮含量与磷含量均呈等速生长关系。乔木树皮碳含量和磷含量间、灌木树皮密度和氮含量间均呈异速生长关系,乔木与灌木各性状间关系差异不显著。结果表明...     

大河岸线生态完整性内涵及评估方法——以长江岸线为例

大河岸线作为流域的重要生态空间,其内涵属性、空间格局和生态功能都具有显著的整体性。从岸线的陆域原真性、水陆生态渐变性、生境依存性及生物多样性等维度,分析了大河岸线生态完整性的科学内涵。结合国内外河流岸线生态评价研究,建立了大河岸线生态完整性的科学表征体系,提出各项指标评估和综合分级方法,并对长江岸线生态完整性进行了评估。结果表明,长江岸线生态完整性总体处于中等水平,从上游到下游沿岸各地市岸段生态完整性得分总体逐步降低;中上游地市岸段受到滨江湿地和洲岛发育程度及湿地保护状况等因素制约,下游地市岸段则受土地开发强度、自然岸线保有率、水陆连通性等制约。虽然中下游岸线有较高的开发程度且受长江大堤的约束,生态完整性受到明显影响,但在相同条件下生态完整性仍然有较大差异性,部分地区如铜陵段、安庆段和上海段仍保持了较高的完整性。大河岸线生态完整性的评估有助于形成既尊重自然规律、保护生态环境、保障防洪安全及供水安全,又能支撑社会经济发展、促进高效集约利用的长江生态岸线格局。     

底栖生物影响下的潮滩微地貌演化数值模拟

潮滩是海岸带湿地的主要类型之一,其中分布的底栖生物对生态环境具有重要的调节作用。潮滩底栖微藻、泥沙与水动力之间存在相互作用,影响潮滩微地貌形态,明晰底栖生物对潮滩微地貌的演化机制至关重要。以黄河三角洲潮滩湿地为研究区,通过构建潮滩微地貌动力模型,探究底栖生物对微地貌格局演化的作用机制,分析底栖生物对微地貌系统稳定性的影响。结果表明(1)底栖微藻生长与泥沙扩散、水流再分配过程交互作用驱动下,潮滩上可形成底栖微藻覆盖的高丘与积水洼地交替分布的规则性微地貌斑图;(2)微地貌斑图的形成提高了潮滩生态系统初级生产力和泥沙淤积高度;(3)底栖微藻与泥沙、水流的交互作用使得潮滩微地貌系统对侵蚀扰动呈现非线性响应行为,系统存在临界点,且在一定侵蚀率范围内存在双稳态;(4)黄河口泥螺入侵使得微地貌系统抵抗侵蚀扰动能力减小,且系统稳定性随泥螺生物量的增加而降低。     

基于水足迹的山东省农业水土资源匹配特征及短缺压力分析

高强度农业开发引起的农业水土资源生态问题日益增多,探究粮食及蔬菜（粮蔬）生产中水土资源空间配置及短缺压力对农业资源的可持续利用具有重要意义。从水足迹视角出发,分析了山东省3种主要粮食作物（冬小麦、玉米及大豆）和两种不同种植模式蔬菜（设施蔬菜和露地蔬菜）的生产水足迹空间特征;同时将资源数量及资源质量的概念纳入研究框架,分析了农业水土资源数量及质量匹配格局差异,并进一步探究了农业水土资源短缺压力及其影响因素。研究结果表明：（1）2019年,山东省粮食和蔬菜的生产总水足迹为811亿m³,其中粮食生产总水足迹占比78.50%,蔬菜生产总水足迹占比21.50%;粮蔬生产水足迹受地势影响明显,鲁西北及鲁西南平原地区的粮蔬生产水足迹占比较大。（2）考虑资源数量的水土资源匹配系数均值为0.622×10⁴ m³/hm²,考虑资源质量的匹配系数均值为0.416×10⁴ m³/hm²;水土资源数量及质量匹配系数在空间上呈现出一致性,表明山东省农业生产水土资源空间配置水平高的地区同时面临着较大的农业面源污染压力。（3）整体上,土地资源短缺压力略高于水资源短缺压力;基于生产视角的水土资源短缺压力受生产环境因素制约显著,受经济发展因素的影响具有差异性,社会因素对水土资源短缺压力无显著影响。研究可为农业资源可持续管理提供数据基础,为全面理解粮蔬生产所产生的水土资源短缺提供案例参考。