好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25–37℃、溶解氧浓度为3–5mg/L、pH为7–8、碳氮比为5–10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。     

切除上胚轴对绿豆子叶衰老逆转及其核酸和蛋白质代谢的效应

在绿豆子叶衰老达到不归点(萌发后5～6d)前切除上胚轴可使开始衰老的子叶中核酸和蛋白质含量回升,衰老短期逆转。衰老不归点后的子叶中核酸和蛋白质变化的主要特征是:丧失了较多的核主带DNA、25S、18S rRNA以及大部分可溶性蛋白质组分,一种小分子DNA 组分完全消失。不归点前切除上胚轴可使上述核酸和蛋白质组分明显增加,表明子叶衰老的逆转可能与这些重要功能物质的回升有关。在切除上胚轴的茎顶涂抹IAA,能阻止子叶核酸和蛋白质回升,也消除了切除上胚轴对子叶裹老的逆转作用。     

花生种子萌发早期胚轴细胞DNA合成的特点

花生种子吸胀6h后胚轴DNA中有~3H-胸苷掺入。咖啡因和羟基脲均对6～12h的~3H—胸苷掺入具强烈的抑制作用;当12～24h时,咖啡因的抑制作用较大;但30h以后,羟基脲的抑制作用超过咖啡因。双链DNA放射性从种子吸胀9h后迅速上升,单链DNA放射性在吸胀12h后出现一个明显的峰。但在吸胀12h后,单链DNA形成和存在的时间是短暂的。     

高原湖泊流域国土空间生态修复优先区诊断及修复研究

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点。随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等。亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手。基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施。研究表明：(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域。人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km²     

海洋生物礁类型、生态功能及其生态修复

海洋生物礁是由具有造礁能力的海洋生物聚集而成的一种三维礁体结构,其形成改变了海底地貌、增加了不同尺度上的地形复杂性,为其他海洋生物提供了栖息地并维持了生物多样性。近年来,由于自然因素和人为因素影响,海洋生物礁受到了严重威胁,已成为海洋生态保护和修复领域的重要研究对象。综述了海洋生物礁的类型、生态功能及其生态修复的研究进展。根据形成海洋生物礁的优势造礁生物种类,将海洋生物礁分为海藻礁、海绵礁、刺胞动物礁、贝类礁和多毛类礁,其优势造礁生物分别是珊瑚藻和仙掌藻、钙质海绵和硅质海绵、造礁珊瑚、牡蛎、龙介虫。目前国内对海洋生物礁的全面了解相对较少,主要集中在珊瑚礁和牡蛎礁。海洋生物礁的生态功能主要有海岸防护、提供栖息地、净化水体、固碳作用和能量耦合等。全球变暖和海洋酸化等全球气候变化以及海洋污染、破坏性渔业捕捞、海岸工程、水产养殖和敌害生物等自然和人为因素对海洋生物礁构成了严重威胁。海洋生物礁的生态修复方法分为两类：在退化生物礁区投放造礁生物逐渐成礁,投放人工礁体补充造礁生物逐渐成礁。针对海洋生物礁保护和修复的需要,提出下一步应加强海洋造礁生物生态特征、海洋造礁生物种群丧失因素和海洋生物礁保护与...     

微生物在镉污染土壤修复中的应用及其作用机理

土壤中镉（Cd）含量的超标导致了土壤生态系统的恶性发展,微生物作为土壤中的常见组分之一在缓解土壤镉污染中展现出巨大潜力。本文总结了微生物、微生物-植物和微生物-生物炭在镉污染土壤修复中的应用并阐述了相关的作用机理。芽孢杆菌（Bacillus）、不动杆菌（Acinetobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）等微生物可以通过吸附、矿化、沉淀、溶解等方式改变镉的生物有效性,从而达到缓解镉污染的目的。pH值、温度、微生物生物量、镉初始浓度以及时间等对微生物降低镉的生物有效性方面有着显著的影响。假单胞菌、伯克霍尔德菌（Burkholderia）、黄杆菌（flavobacterium）等微生物可以通过促生、活化等作用促进超富集植物对Cd²⁺的吸收。生物炭作为一种土壤改良剂,其独有的理化性质可以作为微生物的庇护所。微生物-生物炭联合使用与单用生物炭相比可以进一步促进镉的残渣态的增加,降低土壤中有效态的比例。     

基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术

规律成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关Cas蛋白所构建的CRISPR/Cas系统是古细菌或细菌中特有的一种获得性免疫系统。研究人员将其开发成基因编辑工具之后,凭借其高效、精准和通用性强等优点迅速成为合成生物学领域的热门研究方向,在生命科学、生物工程技术、食品科学及农作物育种等多个领域引发了革命性的影响。目前基于CRISPR/Cas系统单基因编辑与调控技术日益完善,但在多重基因编辑和调控方面仍存在挑战。本文聚焦基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术开发及应用,针对单个细胞内实现多位点基因编辑或调控和细胞群体内实现多位点基因编辑或调控技术,依据作用原理对其进行了系统总结和阐述,包括基于CRISPR/Cas系统的双链断裂、单链断裂以及多重基因调控技术等。这些工作丰富了多重基因编辑与调控的工具,为CRISPR/Cas系统在多领域的应用作出了贡献。     

外显子与内含子序列分维的双碱基研究

引入碱基间的关联,研究了外显子和内含子序列以双碱基为单位的分维,我们发现在这种情况下,外显子和内显子序列在短程和中程存在自相似性并分别定义了这两个区域的分维。结果表明,短程的分维值Ｄｇ一般比中程的Ｄｍ大,外显子的两个分维值比内含子大。我们改变双联体的位相而分维却不变,这反映出在双联体基础上,外显子的不规则性大于内含子,短程的不规则性大于中程,外显子和内含子序列对以２为周期的结构没有位相的特异性。     

微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。     

大球盖菇的生物学基础、活性成分及其应用

大球盖菇是联合国粮农组织向发展中国家推荐栽培的食用菌之一,对农作物秸秆及林木枝条、落叶等有较强的降解能力。通过人工种植可培养营养丰富、美味可口的大球盖菇子实体产品,其菌渣还能够改善土壤环境,在生态农林产业及循环经济等方面具有重要作用。本文从大球盖菇的生物学基础、子实体营养、生物活性成分及其在农林生态和环境修复应用等角度进行综述,为大球盖菇的进一步开发利用及其相关产业发展提供参考。