蚯蚓在生态系统中的作用

蚯蚓能够对许多决定土壤肥力的过程产生重要影响, 被称为“生态系统工程师”。它通过取食、消化、排泄和掘穴等活动在其体内外形成众多的反应圈, 从而对生态系统的生物、化学和物理过程产生影响。蚯蚓在生态系统中既是消费者、分解者, 又是调节者, 它在生态系统中的功能具体表现在: (1) 对土壤中有机质分解和养分循环等关键过程的影响; (2) 对土壤理化性质的影响; (3) 与植物、微生物及其他动物的相互作用。蚯蚓活动及其在生态系统中的功能受蚯蚓生态类群、种群大小、植被、母岩、气候、时间尺度以及土地利用历史的综合控制。蚯蚓外来种入侵与生态系统的关系以及蚯蚓对全球变化的响应和影响是两个值得关注的问题。土壤本身的复杂性, 蚯蚓自然历史和生物地理学知识的缺乏, 野外控制蚯蚓群落方法的滞后等都限制了蚯蚓生态学的发展。其他新技术如研究养分循环的碳氮同位素分析和揭示土壤微结构的图像分析等技术的应用是蚯蚓生态功能研究的迫切需要。     

长期施肥对红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

历时14年的田间定位试验表明,红壤旱地磷素最为缺乏,施用磷肥对提高作物产量效果最好;施用石灰和微量元素对作物产量没有明显增产作用．施肥可以提高花生植株磷、钾的浓度,表明作物的养分含量受土壤养分供应水平的影响．土壤中赢余(亏损)的养分在养分库重建中的作用可以用速效养分库重建效率来表示．研究表明,当红壤旱地N、P2O5、K2O养分赢余1kg·hm^-2时,可分别使土壤中水解氮、有效磷、交换性钾含量提高0．6～6．26、0．20～0．28和1．1～8．5mg·kg^-1．红壤旱地氮和磷通过径流等损失较大,不同处理之间的变化幅度也较大．红壤每年可固定磷43．5kg·hm^-2,通过自身风化作用每年可提供氮48．1kg·hm^-2和钾40．5kg·hm^-2,以满足作物生长所需．     

石油污灌渠底泥生态毒性诊断研究

底泥样品采自沈阳东部石油污水灌渠的上、中、下游.进行了重金属Cu、Zn、Pb、Cd、矿物油含量分析和生态毒性试验.结果表明,所有底泥均有污染物积累.矿物油含量为408～118 300 mg·kg^-1,Cu为17.83～78.53 mg·kg^-1,Zn为35.76～155.16 mg·kg^-1,Pb为8.50～31.03 mg·kg^-1,Cd为0.1 mg·kg^-1～1.0mg·kg^-1.底泥对高等植物有不同程度的生长抑制或刺激效应,对蚯蚓有急性致死及慢性亚致死效应.种子发芽根伸长抑制率为-29.81%～93.8%,蚯蚓14d死亡率最大值为100%.蚯蚓14d和28d体重增长抑制率分别为-36.6%～6.08%和-40.4%～6.1%.研究表明,长期石油污水灌溉导致河道底泥中污染物的积累和较强生态毒性.     

地龙药原动物探讨

地龙是一种中药材,地龙的药原动物为蚯蚓,即环节动物门寡毛纲后孔目动物。此类动物有数千种之多,地龙的药原动物仅为这些动物中的数种陆生种类。在《中华人民共和国药典》和民间对地龙的药原动物的认定存在一定的差异。地龙的药原动物之间,以及药原动物与其他蚯蚓间在化学成分上存在差异。为此,本文对地龙的药原动物进行考证,并对蚯蚓的分类鉴定指标进行讨论,为地龙正伪品的鉴别提供参考依据。认为在定义地龙药原动物的过程中,综合考虑药效、化学成分、产地、药农的采集习惯等因素,有益于地龙药原动物的准确认定。     

蚯蚓活动对土壤氨基酸组分及含量的影响

通过室内培养试验,研究了赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和威廉环毛蚓(Metaphire guillelmi)对土壤氨基酸组分及含量的影响,并探讨了两种不同生活型蚯蚓作用效果的异同。结果表明:蚯蚓活动可显著改变土壤氨基酸含量,爱胜蚓作用下土壤酸解氨基酸和游离氨基酸分别增加5.08 g/kg和7.72 mg/kg,环毛蚓作用下土壤酸解氨基酸和游离氨基酸分别增加3.86 g/kg和4.44mg/kg。各处理酸解氨基酸均以中性氨基酸所占比例为最大(平均51.9%),酸性氨基酸次之(平均23.3%),而含硫氨基酸(平均14.4%)及碱性氨基酸最少(平均10.4%)。各处理游离氨基酸同样以中性氨基酸为主,平均54.4%,而以碱性氨基酸含量最少,平均仅为7.2%。蚯蚓活动并未改变土壤氨基酸可检出种类,各处理分别检测出16种酸解氨基酸和14种游离氨基酸。土壤酸解氨基酸和游离氨基酸组分含量在蚯蚓作用下均有明显改变:加入爱胜蚓后土壤酸解氨基酸组分中天冬氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸、赖氨酸和甘氨酸增幅较高,均在85.7%以上,缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、亮氨酸、酪氨酸和组氨酸增幅较小在40.7%—62.7%间波动;加入环毛蚓后土壤酸解氨基酸组分中甲硫氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、酪氨酸和丙氨酸增幅较大,均在71.9%以上,甘氨酸、精氨酸、异亮氨酸增幅适中,分别为56.8%、55.6%和54.9%;丝氨酸、亮氨酸、苏氨酸、谷氨酸、组氨酸和苯丙氨酸增幅最小,均在40%以下;游离氨基酸组分中组氨酸、精氨酸、甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和丙氨酸在加入爱胜蚓后增加的幅度较大,增幅在150.0%以上,增幅较为缓和的氨基酸组分有天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、缬氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸,介于58.8%—92.1%之间;环毛蚓作用下,天冬氨酸、精氨酸、丝氨酸和异亮氨酸增幅最大,分别为184.2%、173.3%、163.0%和116.6%;苏氨酸、亮氨酸、缬氨酸和甘氨酸增幅较缓,介于52.3%—92.7%之间;谷氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸增幅较低,均在33.1%之下;而半胱氨酸在蚯蚓作用下显著降低,降幅为11.8%。对比两种生活型蚯蚓作用效果可知,土壤氨基酸总含量及各组分含量在爱胜蚓和环毛蚓作用下的增加或减少趋势相同(土壤酸解氨基酸组分缬氨酸除外),但改变幅度却存在明显差异,总体而言,爱胜蚓作用效果优于环毛蚓。     

不同有机物料的蚯蚓堆肥及可溶性有机物的三维荧光光谱特征

研究了牛粪、茶渣、药渣和菌渣等有机物料的不同复配比例的蚯蚓生长状况,筛选出适合蚯蚓生长的最佳物料配比,并进一步分析了这些适合蚯蚓生长的物料配比处理的养分含量和三维荧光光谱特征的动态变化.结果表明： 牛粪与药渣、牛粪与茶渣的不同配比物料中的蚯蚓生长情况均较好,而有菌渣复配的物料的蚯蚓生长情况较差;随着堆肥时间的增加,堆肥的pH逐步趋向中性和弱酸性,堆肥的电导率、全氮、全磷、速效氮和速效磷含量逐渐增加,全钾和速效钾呈现出先增加后降低的趋势,而堆肥的有机质含量逐渐减小;三维荧光光谱特征和荧光区域指数结果表明,随堆肥时间增加,可溶性有机物(DOM)中的类蛋白峰逐渐减弱,而类腐殖质峰逐渐增强.蚯蚓堆肥改变了有机废弃物的DOM组成,生成了大量类胡敏酸和类富里酸物质, 性质逐渐趋于稳定.因此,有机废弃物蚯蚓堆肥中DOM物质含量变化可作为蚯蚓堆肥成熟度的评估指标.     

Ecogenotoxicology in earthworms： A review

Pollutant dynamics and bioavailability greatly differ in soil and aquatic systems. Therefore, specific approaches and models are needed to assess the impact of soil contamination to terrestrial ecosystems. Earthworms among other soil invertebrates have received more attention because of their ecological importance. They represent a dominant part of the soil biomass and are soil engineers regulating important soil processes, notably fertilization. The release in soils of pollutants known for their persistence and/or their toxicity is a concern. Exposure of terrestrial species to pollutants that may alter genomic function has become an increasing topic of research in the last decade. Indeed, genome disturbances due to genetic and epigenetic mechanisms may impair growth, as well as reproduction and population dynamics in the long term. Despite their importance in gene expres- sion, epigenetic mechanisms are not yet understood in soil invertebrates. Until now, pollutant-induced changes in genome expression in natural biota are still being studied through structural alteration of DNA. The first biomarker relating to genotoxicant exposure in earthworms from multi-contaminated soils reported is DNA adducts measurements. It has been replaced by DNA breakage measured by the Comet assay, now more commonly used. Functional genomic changes are now being explored owing to molecular ＂omic＂ technologies. Approaches, objectives and results are overviewed herein. The focus is on studies dealing with genotoxicity and populational effects established from environmentally-relevant experiments and in situ studies [Current Zoology 60 （2）： 255-272, 2014].     

4种抗生素对蚯蚓-污泥系统细菌群落结构的影响

蚯蚓可摄食污泥中的有机物,其肠道微生物群落在其分解过程中起着主要的作用。利用赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和人工湿地基质构建蚯蚓-污泥系统,添加氯霉素、四环素、链霉素和青霉素4种抗生素,研究不同抗生素对污泥和蚓粪的细菌群落结构的影响。采用高通量测序技术比较分析污泥和蚓粪的细菌多样性及群落结构变化。结果表明,外加抗生素能够导致污泥的Chao1和ACE指数降低,同时降低拟杆菌门和变形菌门的相对丰度,加入氯霉素和青霉素会增加厚壁菌门的相对丰度,降低酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门的相对丰度,加入四环素和链霉素则与之相反。蚓粪样品中,添加氯霉素和链霉素导致Chao1和ACE指数降低,而添加四环素和青霉素则导致Chao1和ACE指数升高,外加抗生素可降低拟杆菌门的相对丰度,增加放线菌门、变形菌门和疣微菌门的相对丰度。主成分分析(PCA)和聚类分析表明,氯霉素和青霉素对污泥细菌群落影响作用相似,四环素与链霉素效果类似;氯霉素对蚓粪群落结构的影响小于其他抗生素。研究结果显示,抗生素可影响污泥和蚓粪的细菌多样性及群落结构,不同抗生素对污泥和蚓粪的影响程度存在差异。     

蚯蚓纤溶酶基因（Efp-Ⅰ）在大肠杆菌中的克隆、表达及活性分析

从GenBank查询到的蚯蚓纤溶酶（earthworm fibrinolytic enzyme,EFE）基因序列中,只有AY438624翻译的蛋白质序列与天然EfP-Ⅰ在N-端具有较高的相似性。根据该基因的5′与3′序列设计引物,通过RT-PCR从赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)获得一个完整的基因（GenBank,DQ418454）。序列分析证明,由该基因编码蛋白质的N-末端与天然EfP-Ⅰ的N-末端的氨基酸顺序完全相同。ScanProsite prediction programs分析显示,该基因与AY438624相似性极高,二者均属于胰蛋白酶家族;不同的是,该基因编码蛋白质的序列中含有N-糖苷键的结构域,所以DQ418454是EfP-Ⅰ中的一个新基因。在此基础上,构建了该基因的原核表达载体pMAL-c2X-Efp-Ⅰ,并进行了转化、诱导和表达。Western blotting证明,表达产物同时具有MBP和EfP-Ⅰ的抗原特异性,是MBP和EfP-Ⅰ的融合蛋白（MBP-EfP-Ⅰ）。经亲和层析分离纯化的MBP-EfP-Ⅰ,在酪蛋白平板和纤维蛋白平板上表现出明显的纤溶酶活性。     

蚯蚓生态毒理试验现状与发展趋势

蚯蚓是土壤污染状况的重要指示生物之一。近年来,蚯蚓生态毒理试验广泛应用于污染土壤的质量评价,其试验方法及评价指标日趋完善。本文从个体、种群、群落和"模式"生态系统4个水平上,综述了蚯蚓毒理试验方法及评价指标的国内外研究现状及进展。重点介绍了急性试验、慢性试验、污染物复合试验、蚯蚓种间及与其它物种的比较试验,并从形态变化、生理观测和病理观察方面概括了试验评价指标。探讨了不同水平上各毒性试验的优缺点,并指出了结合多种试验进行土壤质量生态评价的实际意义。