亚热带4种森林凋落物量及其动态特征

通过对枫香林、樟树林、马尾松林、樟树—马尾松混交林4种森林生态系统的凋落物数量及组成进行为期1a的定位研究。结果表明,樟树—马尾松混交林的年凋落总量(4.30 t.hm^-2)＞枫香林(3.66 t.hm^-2)＞马尾松林(3.41 t.hm^-2)＞樟树林(3.26 t.hm^-2)。各组分凋落物中,凋落叶占绝对优势(70%以上),表现为樟树—马尾松混交林(3.09 t.hm^-2)＞枫香林(2.78 t.hm^-2)＞马尾松林(2.46 t.hm^-2)＞樟树林(2.32 t.hm^-2);凋落枝表现为樟树—马尾松混交林(0.73 t.hm^-2)＞樟树林(0.53 t.hm^-2)＞马尾松林(0.30 t.hm^-2)＞枫香林(0.22 t.hm^-2);凋落果表现为马尾松林(0.37 t.hm^-2)＞樟树—马尾松混交林(0.17 t.hm^-2)＞枫香林(0.12 t.hm^-2)＞樟树林(0.09 t.hm^-2);碎屑表现为枫香林(0.55 t.hm^-2)＞樟树林(0.33 t.hm^-2)＞樟树—马尾松混交林(0.31 t.hm^-2)＞马尾松林(0.27 t.hm^-2)。枫香和樟树林年凋落量的最大值分别在10月(1.22 t.hm^-2)和8月(0.58 t.hm^-2),而马尾松林和混交林年凋落量的最大值都在11月(分别为0.77 t.hm^-2和1.23 t.hm^-2)。     

降雨对草地土壤呼吸季节变异性的影响

利用土壤碳通量自动观测系统(LI-8150)对呼伦贝尔草原在自然降雨条件下的土壤呼吸作用进行了野外定位连续观测,研究结果表明:降雨对土壤呼吸作用存在激发效应和抑制效应,降雨发生后1-2 h内土壤呼吸速率可增加约1倍,当单次或者连续降雨累积量大于7-8 mm,或土壤含水量大于29%-30%时,降雨对土壤呼吸会产生明显的抑制作用。土壤呼吸的激发效应往往体现在次日,表现为次日平均土壤呼吸速率的显著升高;而抑制效应则在当日即可体现出来,表现为观测当日平均土壤呼吸速率的明显下降。土壤呼吸季节变异性与降雨频率和降雨强度密切相关,在降雨量一定的情况下,较低的降雨频率和较高的降雨强度会增加土壤呼吸的变异性。呼伦贝尔草甸草原而言,在生长季土壤平均含水量为16.5%时,土壤呼吸的温度敏感性值(Q₁₀)为2.12;而平均土壤含水量为26%时,Q₁₀值为2.82,明显高于前者,土壤含水量与Q₁₀之间存在正相关关系。降雨导致土壤呼吸的激发效应和抑制效应交替发生,使草地土壤呼吸的季节变异性增加,降雨格局变化必然会对草地碳循环和碳通量特征产生深刻影响。     

一株源自渤海海域高温酸败油井采出水的硫酸盐还原菌筛选与活性抑制

【背景】海域油藏环境中硫酸盐还原菌(sulfate-reducing prokaryotes,SRP)的生长和代谢能够产生大量H_2S,引发酸败(souring)及微生物腐蚀等多方面的问题。但有关油藏生境中SRP的微生物多样性与生理活性及其危害控制的认识仍十分有限。【目的】深入了解我国渤海海域某高温酸败油藏中SRP的生理特点,探究SRP危害的控制策略。【方法】采用Hungate厌氧纯培养技术从渤海海域某高温酸败油井采出水中分离筛选SRP,并考察优势菌株的生理特点,综合16S rRNA基因序列比对分析菌株系统发育地位,着重评价不同杀菌剂及使用剂量对优势菌株产H_2S活性的抑制效力。【结果】酸败采出井的采出水中优势SRP菌株WJ_1的细胞呈长杆状,菌体长度为2.0-5.5μm,有运动性。WJ_1与解糖泽恩根氏菌(Soehngenia saccharolytica)模式菌株BOR-Y~T的16S rRNA基因序列一致性达99%。WJ_1最适生长温度约为37°C,能够耐受60°C高温;最适pH值约为8.0 (范围5.0-10.0),最适盐度约为0%-3%,盐度高于5%不能生长。WJ_1可利用丙酸钠、乳酸钠、乙酸盐等多种碳源,能以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐为唯一电子受体产生H2S,不能利用单质硫。次氯酸钠(600 mg/L)、苄基三甲基氯化铵(600 mg/L)对WJ_1产H_2S活性无明显抑制效果。戊二醛(30 mg/L)、溴硝醇(10 mg/L)或四羟甲基硫酸磷(120 mg/L)可抑制WJ_1产H_2S活性达30 d以上。【结论】渤海海域某高温酸败油井采出水中优势SRP菌株WJ_1与S. saccharolytica BOR-Y~T的16S rRNA基因序列一致性最高,但两者生理特性差异明显;溴硝醇、戊二醛、四羟甲基硫酸磷是控制该酸败油井的潜在有效杀菌剂。     

酚酸类化感自毒物质对枸杞种子萌发的抑制作用

酚酸类化感自毒物质是导致农作物连作障碍的重要诱因之一。枸杞作为多年生木本植物,连作障碍突出,成因复杂。为揭示酚酸类物质对枸杞的化感自毒作用,研究了22种常见酚酸对枸杞种子萌发的抑制作用,并运用比较分子场分析方法(CoMFA)进行构效关系研究。结果发现,酚酸化合物对枸杞种子萌发作用的半抑制浓度IC_(50)范围为39.94—115.97 mg/L;CoMFA结果表明,运用立体场和静电场能较好解释该类化合物对枸杞种子萌发的化感自毒特征,苯环1/2/3/4位具有大体积、1位具有强负电性取代基的酚酸化合物,对枸杞种子萌发具有较强抑制作用。研究结果可为客观评价酚酸类化合物对枸杞的化感自毒作用提供基础数据支撑。     

不同年龄毛竹林养分分布及生物循环特征

毛竹林是我国重要的森林资源类型,由于片面追求经济效益,许多竹阔混交林被改造为纯林,造成其土壤质量和立地生产力不同程度退化。因此研究毛竹林生产力和营养元素循环特征,对保持毛竹林持续生产力具有重要意义。以湖南桃江县桃花江林场毛竹林作为研究对象,将同一年龄毛竹的株数占据60%以上林地的标准划分各年龄段毛竹林,并研究不同年龄(1年,3年和5年)毛竹林生态系统营养元素含量、积累和分布格局以及生物循环特征。结果表明:竹林层营养元素平均含量均以N和K含量最高,Ca和P较低,各营养元素在毛竹不同器官的含量存在差异且随竹龄变化而变化;因毛竹林年龄不同,死地被物各层次的营养元素含量不同,并且同一年龄毛竹林亦随层次不同而异;土壤层N、P、K元素随着土层深度的增加而递减,Ca则随土层深度增加而增加。竹林层营养元素总积累量为338.31—1104.72 kg/hm~2,死地被物层为37.69—46.94 kg/hm~2,土壤层为56952.67—63783.22 kg/hm~2。不同年龄毛竹林生态系统营养元素年吸收量为237.41—338.3 kg/hm~2,归还量为20.84—86.47 kg/hm~2,存留量为216.57—267.05 kg/hm~2,利用系数为0.27—1.00,循环系数为0.09—0.25,周转时间在6.17—40.33年之间。     

网络微实验在本科实验教学实践中的应用探析——以生物化学实验课程网络微实验建设为例

为了深化实践教学改革,加快教学信息化建设进程,促进数字化教学资源的开发与应用,吉林大学生物国家级实验教学示范中心开展了生物化学实验课程网络微实验项目的建设工作。该项目现已成功建立并实现了网上运行,为我校生物学及相关专业学生提供了规范化、标准化的生物化学实验技术操作学习资源;为学生创造了随时随地、具有针对性地学习生物化学实验知识点的机会,提高了学生对实验的兴趣和动手能力,无形中促进了生物化学实验教学质量的提升。现就该项目的具体建设内容及建设过程和在本科生实验教学中的应用情况予以介绍。     

苏云金杆菌以色列亚种杀蚊蛋白Cyt1Aa在离中不粘柄菌中的表达

在蚊幼虫生活水域里的离中不粘柄菌(Asticcacaulis excentricus,Ae)中已成功表达苏云金芽孢杆菌以色列亚种(Bacillus thuringiensis subsp.israelensis,Bti)杀蚊蛋白基因cry11Aa的基础上,将另一Bti杀蚊蛋白基因cyt1Aa转化入Ae中表达。构建并转化了分别单独含有cyt1Aa基因、及同时含有cry11Aa基因的表达质粒pSODCyt20和pSODCryCyt20,蛋白免疫杂交检测相应的Ae重组子分别表达产生了Cyt1Aa和Cry11Aa蛋白。为了探究Ae(pSODCryCyt20)重组子不能表达cyt1Aa的原因,提取了重组子总RNA、并与同是革兰氏染色阴性的大肠杆菌的总RNA比较,结果显示两者RNA系统显著不同,推测Ae中多个外源基因的表达,可能要求每个基因必需一个启动子。     

辽东栎林次生演替过程中土壤酶化学计量特征变化

土壤胞外酶驱动地下生态系统的养分循环等过程,而目前土壤酶活性随着植被次生演替的变化机制尚不明确。本文采用空间代替时间的方法,选取陕西富县的农田为对照,研究了30、60和120年生辽东栎林土壤酶活性及其化学计量的变化以及驱动因子(植被特征、土壤物理化学特征、微生物生物量)。结果表明：随着演替的进行,β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)及亮氨酸氨肽酶(LAP)活性显著增加,而碱性磷酸酶(AP)活性先增加后减小然后再增加,在120年生林地达到最大值,BG、LAP+NAG及AP酶活性分别为25.96～40.96、57.10～128.05、65.41～126.60 nmol·g^-1·h^-1。农田土壤的BG/(LAP+NAG)和BG/AP大于30年生林地,而(LAP+NAG)/AP呈相反的趋势。农田土壤微生物代谢主要受C和P养分的限制;而随着演替的进行,BG/(LAP+NAG)逐渐增加,(LAP+NAG)/AP和BG/AP先增加而后减小,从而缓解C和P养分对微生物代谢的限制,但造成N养分限制。冗余分析表明,土壤微生物量P、...     

不同轮作茬口土壤细菌群落及后茬小麦产量

评估不同轮作模式的生态可持续性和作物生产力,可为调整优化种植结构提供理论依据。设置7个不同轮作作物和周期茬口处理,采用实时荧光定量PCR技术测定不同轮作茬口的土壤细菌群落丰度,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术分析土壤细菌群落多样性与物种组成,并测定土壤速效养分状况和后茬小麦产量。结果表明: 与夏玉米茬口相比,不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口处理降低了土壤有机碳、无机氮和速效钾含量,显著增加了土壤有效磷含量。不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口处理的土壤细菌16S rRNA基因拷贝数显著降低,而群落丰富度和多样性有所增加。不同轮作作物显著改变了土壤细菌群落结构和物种组成。与夏玉米茬口相比,不同轮作周期夏大豆茬口显著增加了后茬冬小麦籽粒千粒重和产量。综上,不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口有利于增加土壤有效磷含量和细菌群落多样性,显著改变土壤细菌群落结构,其中,夏大豆茬口对后茬冬小麦产量形成具有积极作用。     

鸭绿江口近岸海域水质环境对冬季浮游动物群落结构的影响

定量分析滨海湿地近岸海域水质环境与浮游动物群落结构之间的关系对揭示海水水质环境健康状态具有重要意义。2019年12月在鸭绿江口湿地国家级自然保护区近岸海域开展了浮游动物和水环境因子调查,运用冗余分析和结构方程模型等方法探讨了水质环境对冬季浮游动物群落结构的影响。研究区共鉴定出浮游动物14种以及浮游幼虫5大类,桡足类最多占比52.63%;保护区不同功能分区间浮游动物群落结构总体差异不大,多样性指数、均匀度指数和丰富度指数平均值分别为1.34、0.51和0.59;浮游动物的种群分布与海水化学需氧量、溶解性无机氮、浮游植物群落多样性指数和铜元素含量关系显著;结构方程模型模拟结果表明,海水富营养化水平对浮游动物丰富度的效应系数为-0.26,具有显著的直接影响(P=0.01),重金属污染水平通过影响浮游植物丰富度(效应系数为-0.41,P<0.001)间接对浮游动物丰富度产生作用(间接效应系数为-0.2)。研究结果将有助于深化对海水环境和浮游动物群落结构协同演变过程的认识,为滨海湿地近岸海洋生态系统科学管理提供理论支撑。