好氧反硝化微生物学机理与应用研究进展

近年来,关于好氧反硝化过程的研究主要集中在三个方面:分别是好氧反硝化菌株的分离和脱氮性能表征,好氧反硝化微生物的应用潜力分析,以及好氧反硝化过程的机理研究。好氧反硝化菌株分布范围广泛,可从多种环境中分离得到,种属以Pseudomonas sp.、Alcaligenes sp.和Paracoccus sp.为主。好氧反硝化菌株及菌群在实验室条件下表现出优良的耐冷、耐盐特性,并具有可降解毒性有机物及N_2O减排的潜力。关于好氧反硝化过程的机理研究表明,虽然硝酸盐作为电子受体的竞争力比氧气弱,但反硝化作为辅助电子传递途径,可提高产能效率,防止NAD(P)H的过量积累。因此,硝酸盐可与氧气同时参与微生物的新陈代谢,即发生好氧反硝化现象。未来除了继续分离更新更好的好氧反硝化菌株外,应加强对好氧反硝化机理及实际生物强化方面的研究。     

杂种优势的研究进展

杂种优势是自然界中普遍存在的一种现象,在水稻、玉米和家蚕中已广泛应用,成为提高社会经济效益必不可少的工具。然而,目前对杂种优势理论的探索却远远落后于实践的应用。为此,通过杂种优势利用简史、杂种优势遗传机理研究进展及发展趋势的概述,提出将转录组学和蛋白质组学共同用于杂种优势的研究,以期为杂种优势利用和遗传机理的研究提供借鉴和理论参考。     

纳他霉素对芒果采后胶孢炭疽菌的抑菌效果及机理

以纳他霉素为抑菌剂, 实验测定了离体条件下不同浓度纳他霉素对胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)的孢子萌发及菌丝生长的抑制效果, 以及活体损伤接种炭疽病菌后, 纳他霉素对芒果(Mangifera indica)果实炭疽病的防治效果。通过测定纳他霉素处理后胶孢炭疽菌的细胞膜相对渗透率、可溶性蛋白含量、细胞膜完整性、孢子内活性氧水平和线粒体分布情况, 初步探明其抑菌机理。结果表明, 3 mg∙L ^-1纳他霉素可显著抑制胶孢炭疽菌孢子萌发、芽管伸长和菌落生长, 80 mg∙L ^-1纳他霉素可有效抑制芒果贮存过程中果实炭疽病斑的扩展。纳他霉素处理后胶孢炭疽菌细胞膜相对渗透率和可溶性蛋白含量增加; 2 mg∙L ^-1纳他霉素处理8小时, 处理组胶孢炭疽菌孢子细胞膜损伤染色率为33.6%, 对照组染色率为13.9%; 处理组胞内活性氧产生染色率达46.9%, 比对照组高39.7%; 同时观察到纳他霉素使胞内线粒体分布不均且荧光信号微弱。以上结果表明, 纳他霉素可以破坏胶孢炭疽病菌细胞膜, 诱导活性氧大量积累, 并降低线粒体活性, 从而干扰菌体正常生理活性, 使其代谢活动受影响, 从而达到抑菌目的。     

石化基地生态环境系统脆弱性演化机理——以连云港为例

通过梳理国内外文献,挖掘脆弱性本质,提出普遍适用于生态系统脆弱性的PIR理论框架,并从人-环境耦合角度构建演化模型探究石化基地生态环境系统脆弱性演化机理。研究发现：生态系统脆弱性来源于压力扰动,体现在暴露性与敏感性的联合效应,而最终取决于弹性应对影响的状态。石化基地是一个多层次闭环系统,在压力影响下,暴露性、敏感性及弹性彼此间的双重导向作用决定着脆弱性的演化进程;内外部人文与环境因素变化是脆弱性的潜在驱动力,而压力源增多、暴露比例扩大、敏感性上升、弹性退化以及缺乏环境治理能力是加剧脆弱性的具体表征。以欠发达地区连云港石化基地为例,模拟其系统脆弱性演化过程,并从压力、暴露性、敏感性、自我恢复能力和人工修复能力方面构建评价指标体系。结论与建议不仅对石化基地所在欠发达地区的可持续发展具有启示意义,还为其生态环境系统脆弱性的进一步评价提供理论依据。     

丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展的时空演变特征及影响机理

将丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展作为一个时空变化系统进行分析,提取1980—2015年7个年份用地演变信息,结合10 km×10 km方格网构建,从总量趋势、分地州市级区域、分用地类型及特殊性全面认知扩展的时空演变特征,采用地理探测器模型,在县域尺度定量诊断城镇建设用地扩展的人文要素和自然要素的影响程度及各要素间的交互影响作用,进而识别其主控要素并探讨其作用机理,对比分析天山北坡城市群和喀什都市圈两个重点发展区域的分异性。研究结果表明:近35年以来,丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展约2.9倍,扩展强度波动增长且以分散小斑块为主,各地州市扩展规模和强度的时空差异性显著,次一级城镇建设用地类型扩展呈现动态变化特征,用地扩展受自然本底胁迫条件和经济社会发展过程多重影响有其特殊性;全域城镇建设用地在县域尺度以低水平扩展与各级人文要素和自然要素水平的耦合匹配关系为主;综合地理探测器因子分析模块和交互作用模块的探测结果,判定地形位指数、城镇化率、地形起伏度、二三产业比重为影响丝绸之路经济带核心区新疆县域城镇建设用地扩展的主控要素,并探寻各主控要素的作用机理;在重点发展区域天山北坡城市群和喀什都市圈的驱动要素有共性也有明显分异性。该研究为丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地因地因城因类的差别化调控及区域可持续发展提供科学支撑和决策依据。     

铜处理对菠菜幼苗矿质营养吸收和细胞超微结构的影响

土壤重金属积累严重影响植物生长和生态系统平衡,探寻植物对重金属的耐性机理尤为重要.菠菜可能具有一定的耐铜性,但Cu对其矿质元素吸收、细胞超微结构等方面的耐性机理尚不明确.本研究以菠菜幼苗为研究对象,通过盆栽试验,探究不同浓度铜处理对菠菜幼苗生长、矿质元素吸收、叶片细胞超微结构等指标的影响.结果表明: 100 mg·L^-1 CuSO₄处理浓度时,菠菜幼苗根Cu²⁺积累量小于地上部,其根系生长量增加,地上部生长量稍有下降,继续增加铜处理浓度,植物体各器官生长参数均呈下降趋势.低浓度铜处理时(<400 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N、K、Ca、Mg、Fe含量增加,P含量减少;根N、P、K含量减少,Ca、Mg、Fe含量增加;叶片细胞内各细胞器清晰可见,基粒片层排列仍较为整齐,叶绿体内外膜完整.高浓度铜处理时(>600 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N含量增加,P、K、Ca、Mg、Fe含量减少;根N、P、K、Ca、Mg、Fe含量均减少;叶片细胞内叶绿体变圆,叶绿体膜变薄,基质、基粒片层变少,层堆积高度下降,细胞核解体,液泡、细胞壁中有黑色小点分布,可能是大量Cu²⁺聚集导致细胞内膨压增大所致.低浓度铜处理并未对菠菜幼苗的生长生理特性产生明显的负面影响,而高浓度铜处理并未终止菠菜幼苗的生长.说明菠菜幼苗具有一定的耐铜性.     

植物内生固氮菌及其固氮机理研究进展

氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。     

生物衍生止血材料研究进展

生物来源的胶原蛋白、明胶、纤维蛋白原、纤维素、淀粉以及壳聚糖等材料,因为其无毒性、良好的生物相容性、生物可降解性以及促凝血活性越来越受到研究者的青睐,成为更加优异的止血选择。本文综述目前止血材料的几种类型及相应的止血机理,重点讨论上述生物来源止血材料的基本结构、止血机理、市售产品及最新科研进展,并对其发展前景进行展望。     

兴安落叶松叶光合与氮代谢对环境变化响应的转录组分析

为了揭示兴安落叶松针叶光合作用对环境变化响应的分子机制,采用高通量测序技术,对生长环境差异明显的4个样地[塔河(52°52′ N)、松岭(50°72′ N)、黑河(49°22′ N)和带岭(47°08′ N)]兴安落叶松针叶进行转录组测序,并比对不同样地树木针叶的差异表达基因(DEGs)。结果表明: 共获得高质量短读序282428811条,其中在塔河-松岭、塔河-黑河、塔河-带岭、松岭-黑河、松岭-带岭、黑河-带岭6个对比组中,分别筛选出16915、18812、28536、20635、29957和23617条差异表达基因。在KEGG代谢通路分析中,光合作用通路中编码光系统Ⅱ(PSⅡ)的Psb基因家族的9个基因(即PsbB、PsbK、PsbO、PsbP、PsbQ、PsbS、PsbW、Psb27和Psb28)及编码F型ATP酶的3个基因(即ATPF1A, atpA、ATPF1G, atpG和ATPF1D, atpH)均随样地间的环境差异增大而呈现明显上调;氮代谢通路中编码谷氨酰胺合成酶的基因(glnA, GLUL)、硝酸还原酶的基因(NR)、碳酸酐酶的基因(cynT,can)也呈现同样的上调。DEGs和上调基因的数量均随样地环境变化增大而增多,进而导致了兴安落叶松针叶光合能力在样地间的差异。     

桑树内生拮抗菌的分离鉴定及其对桑断枝烂叶病的生防初探

【目的】本研究从健康桑树茎中分离筛选对桑断枝烂叶病菌具显著拮抗作用的内生细菌,为该病生物防治奠定研究基础。【方法】采用组织培养法分离桑树内生菌,抑菌圈法和平板对峙法筛选抑菌活性稳定的内生拮抗菌;根据形态学、生理生化特征检测和基于16SrDNA、gyrA和gyrB基因的系统发育分析对拮抗菌进行菌种鉴定;利用抑菌圈法测定拮抗菌株活性发酵液热稳定性,菌丝生长速率法检测活性发酵液抑菌谱;并通过观察拮抗菌对桑断枝烂叶病菌BoeremiaexiguaGXH1菌株生长及菌丝形态的影响,扩增抑菌活性物质合成关键基因,以及采用酸沉淀法提取拮抗菌株脂肽类化合物并进行高效液相色谱串联质谱分析(LC-MS),初步探究可能的抑菌机制。【结果】从健康桑树茎中共分离获得17株桑树内生细菌,并从中筛选获得一株对桑断枝烂叶病菌B.exiguaGXH1有稳定拮抗作用的桑树内生细菌NPJ13菌株。该菌株形态学、生理生化特征与芽孢杆菌属一致,基于16SrDNA、gyrA和gyrB基因序列的系统发育分析结果显示该菌株与贝莱斯芽孢杆菌(Bacillusvelezensis)的亲缘关系最近,且处于系统发育树的最小分枝,故将NPJ13菌株鉴定为贝莱斯芽孢杆菌,命名为B. velezensis NPJ13。NPJ13菌株对灰霉病菌SWU5、核地杖菌SXSG-5、核盘菌PZ-2及烟草疫霉SWU20等12种病原真菌具有不同程度的拮抗作用,其活性发酵液具有较好的热稳定性。NPJ13菌株会导致桑断枝烂叶病菌GXH1菌丝发生扭曲、膨大、透明度增加、断裂等畸变现象;基因检测结果显示NPJ13菌株基因组中具有PKSI、NRPS、Sfp、ItuD、Srfc等5种抑菌活性物质合成关键基因,LC-MS检测结果表明菌株NPJ13脂肽类粗提物中含有表面活性素和伊枯草菌素。【结论】本研究分离筛选获得一株对桑断枝烂叶病菌具有显著拮抗作用的桑树内生细菌B. velezensis NPJ13菌株,为桑断枝烂叶病的生物防治提供了候选菌株。