晋西黄土区典型乔灌木短期水分利用效率对环境因子的响应

为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略, 提高黄土地区植被建设效益, 该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究。以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca sepium)为研究对象, 测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ¹³C_leaf)与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ¹³C_branch), 使用δ¹³C_leaf推导计算7-10月叶片尺度下植物短期水分利用效率(WUE_leaf)变化趋势, 使用δ¹³C_branch明确植物光合作用后分馏情况, 确定半干旱区植物在生长季的水分变化规律对环境因子变化的响应。结果表明: (1) 7-10月4种植物δ¹³C_leaf总体呈现降低趋势, δ¹³C_branch呈现先升高后降低趋势。δ¹³C_leaf在种间和生活型中均存在差异。具体表现为: 灌木>乔木, 常绿乔木(油松) >落叶乔木(刺槐)。研究过程中未发现明显的碳同位素在光合作用后发生分馏的情况。(2) 4种植物WUE_leaf在7-8月保持稳定, 9-10月逐渐升高。21.5 ℃、0.9 kPa、52.4%分别为WUE_leaf随温度(T_a)、饱和水汽压差(VPD)、相对湿度(RH)变化的突变点, 突变点之后4种植物WUE_leaf均表现出稳定的变化趋势, 不再随T_a、VPD、RH升高而降低。(3) WUE_leaf与T_a、RH、VPD之间存在显著负相关关系, T_a通过非气孔因素, 即酶的作用改变光合速率, 引起WUE_leaf变化。RH、VPD等水分因子则通过改变气孔开度, 影响蒸腾, 进而改变WUE_leaf。随着土壤含水量(SWC)的升高, WUE_leaf呈现先升高后降低的趋势。油松林和刺槐林在SWC分别达到15%-18%、13%-14%时, WUE_leaf达到最高值。经过混合线性模型(LMM)分析得到, 油松和刺槐WUE_leaf主导环境因子分别为RH和VPD, 黄刺玫和杠柳WUE_leaf主导环境因子均为T_a。该研究得到了黄土地区典型乔灌木生长季水分利用效率变化的规律和主要环境影响因子, 明确了黄土地区植物对气候因子变化的适应机制。     

容量滴定法和库伦滴定法测定冻干疫苗水分含量的比较

目的在适宜的温度和湿度条件下,评价容量滴定法和库伦滴定法测定冻干疫苗水分是否具有差异性。方法确定冻干疫苗水分测定的适宜温度和湿度条件,在此条件下,分别从水分含量区间、冻干疫苗类型和进样量三个主要影响方面,对容量滴定法(volumetric titration)和库伦滴定法(coulometric titration)进行比较。结果冻干疫苗水分测定的适宜条件为:温度25℃、湿度45%。冻干疫苗水分的质量分数为1.0%～2.0%时,容量滴定法和库伦滴定法的检测结果差异有统计学意义(P0.05);水分的质量分数在2.0%～3.0%时,两种滴定法的检测结果差异无统计学意义(P0.05)。对于不同类型冻干疫苗和不同进样量的冻干疫苗,两种滴定法检测结果差异均无统计学意义(P均0.05)。结论在适宜的温度和湿度条件下,库伦滴定法更适用于低水分含量冻干疫苗的水分测定;其他情况下两种滴定法无明显差异。     

短小芽孢杆菌HR10产孢培养基及发酵条件优化

短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)HR10是一株具有促生抗逆作用的优良菌株。探究菌株HR10产孢的最佳发酵培养条件,对于在更大规模上进行生产发酵具有重要的指导意义。以稀释涂布平板法计数活菌数和芽孢数并计算芽孢率;对菌株HR10产孢培养基的碳源、氮源和无机盐进行单因素分析及正交试验,并采用摇瓶发酵法对影响菌株HR10产孢的几种发酵因子进行单因素优化。结果显示,菌株HR10的产孢培养基最佳组成成分为葡萄糖1%、糖蜜1%、豆饼粉2%、KCl 0.3%、 MnSO_4 0.4%。最佳发酵条件为温度37℃、pH 7、250 mL三角瓶装液量50%、接种量5%、转速220r/min、培养时间52 h。芽孢数达到2.37×10~(10) cfu/mL,芽孢率达94.46%。相比初始培养基芽孢数提高了60.77倍,为其工业化生产提供参考。     

表达条件对金属激活酶NAOase离子依赖的活性分析

N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶为一种新型手性拆分酶制剂,酶活性依赖于Mg2＋、Mn2＋、Zn2＋及Co2＋ 中的某种金属离子。以高表达NAOase的重组菌DH10B/argE-pHsh为研究对象,考察不同培养条件下Mg2＋、Mn2＋、Zn2＋及Co2＋ 4种离子对重组菌的生长、酶的表达活性及表达量的影响。结果发现：同种离子在不同条件下对重组菌的生长影响不大,但对酶活性影响显著。4种离子在合适浓度时皆能提高酶活性,促进强度从高到低依次为Mn2＋、Mg2＋、Co2＋和Zn2＋。在TB培养基中,Mn2＋为15 mmol/L时：NAOase比酶活达到1 272.7 U/mL,是未添加时的4.67倍,激活作用显著高于其他离子。SDS-PAGE电泳实验表明4种离子的蛋白表达量基本相同。     

土壤中高产蛋白酶菌株产酶条件及酶学性质

【背景】微生物蛋白酶已经成为工业用蛋白酶的主要来源,筛选具有特殊环境适应性的微生物成为生物酶资源的开发热点。【目的】通过对青藏高原土壤微生物产蛋白酶菌株的筛选、优化及相关特性研究,寻找新的蛋白酶资源,为高原菌种资源利用提供科学依据。【方法】采用形态学和分子生物学对筛选菌株进行菌种鉴定,利用单因素试验和正交试验对菌株进行发酵条件优化及酶学性质的探究。【结果】筛选出一株高产蛋白酶菌株XC2,经鉴定菌株XC2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。XC2最优产酶条件:可溶性淀粉4.0%,牛肉膏1.0%,K~+0.6%,培养温度34°C、初始pH 7.0、接种量2.0%的条件下200 r/min振荡培养13 h,所产蛋白酶活力最高为638.5 U/mL。XC2所产蛋白酶最适反应温度60°C,最适pH9.0;40-50°C、pH8.0-10.0条件下酶活稳定性较高;Mn~(2+)对酶活力有明显激活作用,而Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(2+)、Fe3+对酶活力有明显抑制作用。【结论】枯草芽孢杆菌XC2有较强的产碱性蛋白酶的能力,具有较好的应用前景。     

产紫杉醇内生真菌枝状枝孢霉MD2的发酵条件优化

[目的]通过优化内生真菌枝状枝孢霉MD2的发酵条件,提高10-去乙酰巴卡亭Ⅲ (10-DAB)和紫杉醇(Taxol)的产量.[方法]采用单因素试验分析不同的培养基初始pH值、培养温度、摇床转速和培养时间对10-DAB和紫杉醇产量的影响,优化枝状枝孢霉MD2的培养条件;以YES为基本培养基,采用单因素试验和正交试验分析添加苯甲酸钠、苯丙氨酸、丝氨酸和甘氨酸4种前体物对10-DAB和紫杉醇产量的影响,优化枝状枝孢霉MD2的培养基组分.[结果]优化后发酵条件为:在初始pH为5.0的300 mL YES培养基中,添加15 mg/L苯甲酸钠、25 mg/L苯丙氨酸、5 mg/L丝氨酸、15 mg/L甘氨酸,接种1 mL枝状枝孢霉MD2的孢子悬液(107-10s个孢子/mL),28.0℃、220 r/min发酵培养12d.在此条件下,枝状枝孢霉MD2的生物量、10-DAB和紫杉醇的产量分别为15.5 g/L、471.5 μg/L和569.5 μg/L,与初始发酵条件相比,分别提高了1.3、3.6和3.4倍.[结论]首次获得了枝状枝孢霉MD2生产10-DAB和紫杉醇的较适摇瓶发酵条件,可为进一步放大发酵培养提供参考.     

桑疫病病原拮抗菌的分离、鉴定及发酵条件优化北大核心CSCD

【目的】从健康桑树内生菌中分离获得对桑疫病病原菌(Pseudomonas syringae pv.mori)具有显著拮抗作用的菌株,优化其产生抑菌活性物质的发酵条件,为其生防利用奠定基础。【方法】从严格表面消毒的桑树根茎中分离内生菌,采用平板划线法纯化内生菌,用抑菌圈法筛选拮抗菌;根据菌株的形态与培养特征、生理生化特性、16S rDNA序列分析对其进行鉴定。通过单因素试验和正交设计试验优化培养基组分及发酵条件。【结果】从健康桑树中分离获得内生菌77株,其中,编号为SWg2的菌株对桑疫病病原菌具有强而稳定的抑制作用。菌株SWg2的形态与培养特征、生理生化特性和泛菌属(Pantoea sp.)相符,而16S rDNA序列分析结果显示它与成团泛菌(P.agglomerans)的亲缘关系接近。研究表明其最佳发酵配方和培养条件为:甘油(2.00%)、硝酸铵(2.00%)、KH2PO4(0.10%)和MgSO4·7H2O(0.15%),起始pH为7.5,装瓶量20 mL/100 mL,最适培养温度为28℃,转速为170 r/min,种子液接种量为4%,摇瓶培养5 d。【结论】经鉴定,对桑疫病病原具拮抗作用的桑树内生菌SWg2为成团泛菌(P.agglomerans),命名为成团泛菌SWg2。对其发酵条件进行优化后对桑疫病病原菌显示出更强的拮抗作用。     

土壤有机质转化及CO2释放的温度效应研究进展

土壤有机质转化对温度变化的响应,是气候变暖与全球碳循环关系中的核心问题.掌握土壤有机质对温度变化的响应规律,对准确评价气候变暖背景下,全球土壤有机质的转化至关重要.综述了国内外大量研究成果,对基质成分、基质损耗、测试方法、微生物、水分含量等因素,对土壤有机质转化与温度关系的影响机理与影响规律以及Q10的变化规律进行了探讨.提出稳定有机质与不稳定有机质温度敏感性异同问题,应作为土壤有机质转化与温度关系中的核心问题进行深入研究.同时通过分析,提出室内短期培养是首选测试方法.分析认为微生物生长温度曲线与微生物呼吸之间不存在必然联系,而在过低和过高之间,水分含量是否会影响土壤呼吸,有待进一步试验验证.提出随着城市热岛效应这一环境问题的加剧,研究及评价更大温度区间内的城市土壤有机质对温度变化的响应规律十分重要.     

光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响

以自然湖泊沉积物为研究基质,利用微型电机控制溶氧微电极实现纵向精确微位移,在照光与遮光条件下,对典型湿地植物菖蒲幼苗、成株根系根基部起总根长1/4处(根1/4)、根系中部(根1/2)、从根基部起总根长3/4处(根3/4)及根尖(根1)处根系微界面径向溶氧浓度变化进行原位精确测定。结果表明:无论有无光照,菖蒲幼苗、成株根系不同部位均存在从根表面至沉积物氧饱和度由高到低的氧扩散层,其厚度0.18—0.68 mm;根1/2、3/4、1处氧扩散能力菖蒲成株较幼苗显著增强(P<0.01),根1/4处二者则无显著差异(P>0.05);光照对菖蒲幼苗、成株根系不同部位氧扩散能力的影响存在差异,光照对菖蒲幼苗根1/2及菖蒲成株根1/2、根3/4处影响显著(照光组显著高于遮光组,P<0.01),而对菖蒲幼苗根1/4、根3/4、根1及菖蒲成株根1/4、根1处无显著影响(P>0.05);从根系泌氧空间差异上看,照光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2>根3/4≈根1≈根1/4(P<0.01,P>0.05)和根1/2>根3/4>根1>根1/4(P<0.01),遮光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2≈根3/4≈根1≈根1/4(P>0.05)和根1/2>根3/4≈根1>根1/4(P<0.01,P>0.05)。     

内蒙古不同类型草地土壤氮矿化及其温度敏感性

土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q₁₀)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg^-1 d^-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg^-1 d^-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg^-1 d^-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。