晋西北不同土地管理方式对土壤碳氮、酶活性及微生物的影响

晋西北丘陵区受干旱大风气候以及人为活动的影响,土壤肥力较低,土壤质量退化严重,不同的土地利用和管理方式,因植被覆被、人为活动等不同,对土壤质量产生影响不同。为了更好地了解晋西北地区不同土地管理方式对土壤质量的影响,于山西省北部忻州市五寨县,研究不同管理方式对土壤肥力、土壤酶活性、微生物群落结构及多样性的影响,以及微生物与土壤环境因子的关系,为晋西北地区土地管理和生态建设提供参考。研究中设置4种土地管理方式:苜蓿样地(MX)、免耕样地(MG)、翻耕样地(FG)和荒地(HD),采用野外采集土壤样品、室内测定和分析的研究方法,其中土壤pH值利用电位法测定,土壤有机碳(OC)采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定;土壤硝态氮、铵态氮利用全自动间断化学分析仪测定,其原理为紫外分光光度和靛酚蓝比色法。土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别采用KMnO_4滴定法、3,5-二硝基水杨酸法、苯酚钠-次氯酸钠比色法、磷酸苯二钠比色法测定,采用高通量测序测定土壤细菌和真菌的群落组成,利用统计分析软件SPSS和Canoco以及QIIME、USEARCH和Uclust生物信息软件分析不同土地管理方式对土壤质量的影响。结果表明,不同土地管理方式对土壤化学性质、土壤酶活性、细菌和真菌的群落结构及多样性均有影响。苜蓿和免耕2种土地管理方式可显著提高表层土壤养分并增加土壤酶活性;4种土地管理方式共有9个细菌门和11个真菌门,细菌相对丰度较大的为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门,真菌的子囊菌门相对丰度最大;苜蓿和免耕样地土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性都较高,荒地土壤细菌和真菌群落丰富度较低,但多样性较高;RDA分析结果表明,土壤pH、NH~+_4-N和NO~-_3-N含量和过氧化氢酶活性对细菌群落影响较大,pH、有机碳含量、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性对真菌群落影响最大。苜蓿和免耕2种土地管理方式能够提高土壤质量,是晋西北地区较为适宜的管理措施。     

基于机器学习模型的沙漠腹地地下水含盐量变化过程及模拟研究

为了研究塔克拉玛干沙漠腹地的地下水盐分变化规律,模拟地下水盐分变化过程,评价适合该区域的地下水变化规律的模型。通过对研究区蒸发量、降水量、气温、气压、地下水位、地下水电导率数据的统计分析,揭示了地下水含盐量及其影响因素的特征;使用GP模型、GPLVM模型和BP人工神经网络模型以及综合模型,模拟了气候变化和人类活动双重影响下的地下水含盐量变化过程,并评价了模型的模拟结果。研究结果表明:(1)研究区地下水流动系统主要受气候变化和人类活动的影响,地下水位在局部地区随开采过程呈现波动变化。地下水位变化过程与气压的变化规律相一致;而气温和蒸发量的季节变化规律相一致。地下水盐分含量呈上升趋势。(2)GP模型对于地下水含盐量的预测效果最好;GPLVM模型对于已知地下水含盐量条件下,与其他环境因素进行多元回归分析的拟合效果最好。而GP、GPLVM和BP人工神经网络模型的综合模型,对于包括模型训练和模型预测的全体数据集的拟合和预测效果最好。     

红锥不同外植体消毒技术初探

以红锥种子、茎段为材料,进行外植体消毒试验。结果表明,种子灭菌的条件:75%酒精5~15min+0.1%HgCl230~40min(不剥壳去皮),75%酒精1min+0.1%HgC220min(剥壳去皮),这2种处理污染率均较低,种子发芽率相差不大;茎段用0.1%升汞+20%次氯酸钠组合消毒效果最好,在0.1%升汞+20%次氯酸钠组合消毒时间为8min+5min时污染率最低,平均仅为28.89%。     

尾叶桉GLU4无性系F5H基因的克隆表达及序列分析

[目的]克隆尾叶桉(Eucalyptus urophylla)GLU4中F5H基因全长,并对其进行序列和表达模式分析。[方法]根据NCBI公布的F5H基因保守序列设计引物,以尾叶桉GLU4茎部组织为试验材料克隆其g DNA和c DNA片段,利用荧光定量PCR分析其在植株不同组织中的表达模式。[结果]该基因g DNA长2 358 bp,c DNA长1 610 bp,含有2个外显子、1个内含子。开放阅读框编码529个氨基酸,Eu F5H编码的蛋白为一个带负电荷、存在跨膜结构、定位在内质网起始分泌途径中的蛋白质,二级结构包含典型的的α-螺旋和β-折叠,根据三级结构推测其可能具有羟化酶活性。Eu F5H蛋白与蓝桉亲缘关系较近,Eu F5H在不同组织中表达水平差异显著,其中半木质化茎中表达水平相对最高。[结论]成功获得了尾叶桉GLU4木质素合成酶基因F5H的全长序列。     

六盘山南坡华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)树干直径生长及其对气象因子的响应

2005年6～9月份在宁夏六盘山南侧的西峡林场,应用带状树木径向变化记录仪（Dendrometer）研究了5株华北落叶松树干的直径生长过程,结果表明,在无雨或小雨（日降雨量＜10mm）天气下,树干直径变化呈现出明显的日周期性,可将其划分为3个阶段：收缩阶段、膨胀阶段和生长阶段;在连续降雨（日降雨量≥10mm）及随后的几个晴天中,树干直径变化并不表现出完整的日周期性。基于Deslauriers等人的方法,提出了树干直径日生长量估计的修正公式,并计算了华北落叶松树干直径日生长量和累积生长量,结果表明,各样木树干直径日生长量的季节变化趋势一致,即表现为前快后慢的季节变化格局,6～7月份为快速生长期,其日均生长量在27.0～44.2μm之间;8～9月份为缓慢生长期,其日均生长量在10μm以下;各测定样木的树干直径日生长量具有明显的个体差异,这主要与林木个体大小及其所处林分中的微环境条件差异有关;整个观测期内的树干直径累积生长过程可以较好地用幂函数描述。主分量分析和偏相关分析表明,影响树干径向生长的气象因子可划分为3类,其中日降雨量、日最低气温、日平均太阳辐射和日平均空气饱和差是影响树干径向生长的主要因子。     

无菌马尾松种子超低温保存技术研究

该研究利用液氮将不同含水量的无菌马尾松种子(27.4%、24.6%、22.7%、16.8%、15.8%、10.7%、7.5%、6.1%、4.8%、3.2%)进行超低温保存。结果表明:(1)在3.2%～6.1%含水量范围内,经液氮冷冻保存后的发芽率随着含水量升高而逐渐升高,在含水量6.1%时,发芽率达到最大值(91.33%);当含水量大于6.1%时,发芽率逐渐下降,尤其是当含水量大于15.8%时,发芽率迅速下降;在3.2%～7.5%含水量范围内冻存后发芽率在80%以上。(2)冷冻、化冻方式影响超低温保存效果。种子无需低温预冷,直接投入液氮保存(快速冷冻)效果最好;室温空气化冻(缓慢化冻)较42℃水浴化冻发芽率高,且后者容易发生种皮炸裂现象。(3)种皮对马尾松种子超低温保存过程起到保护作用,使其免受机械损伤,去掉外种皮的种子冻存后发芽率显著下降,且容易出现形态不正常的幼苗。(4)超低温保存对马尾松种子萌发具有一定"刺激"作用,在最适含水量6.1%时,经超低温保存后种子的发芽率显著大于对照种子。总之,含水量、冷冻方法、化冻方法、种皮结构显著影响超低温保存效果,马尾松种子超低温保存的最优方法是将种子含水量控制在6.1%,直接投入液氮快速冷冻后室温空气缓慢化冻,冻后发芽率可在90%以上。马尾松种子超低温保存技术体系的建立,为其种质资源的长期保存提供了技术支持。     

基于PHA颗粒-PhaP标签和内含肽元件的极端嗜盐古菌蛋白的表达纯化系统

【目的】建立一个基于PHA颗粒-PhaP标签的简便实用的极端嗜盐古菌蛋白表达纯化系统,并探讨嗜盐古菌内含肽在该系统优化中的应用。【方法】以嗜盐古菌-大肠杆菌穿梭载体pWL502为基本骨架,构建带有嗜盐古菌强启动子和PhaP融合标签的表达载体;在地中海富盐菌phaP缺陷株(ΔphaP)中融合表达目的基因,通过蔗糖密度梯度离心分离纯化结合于PHA颗粒上的PhaP融合蛋白;在phaP基因与多克隆位点之间引入特定的嗜盐古菌内含肽元件,尝试通过定点突变改变该内含肽的剪切活性。【结果】成功构建了以PhaP作为N端融合标签的表达载体pPM以及作为C端融合标签的载体pIP;在phaP基因簇强启动子控制下,二者均实现了目标蛋白的高效表达;通过PHA颗粒介导的蛋白分离纯化策略,实现了以PhaP为融合标签的目标蛋白的分离纯化;发现内含肽序列Hbt21在地中海富盐菌中保持了高效的剪接活性,通过定点突变其C端末位氨基酸天冬酰胺(N182)及邻位的丝氨酸(S183)失活了该内含肽的C端剪接活性。【结论】首次建立了一个基于PHA颗粒-PhaP标签的简便节约的极端嗜盐古菌蛋白表达纯化系统,并确定了嗜盐古菌型内含肽C端剪接的活性位点,为该内含肽将来应用于PhaP融合蛋白的标签去除奠定了基础。