重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

喀斯特峰丛洼地不同类型森林养分循环特征

以中国西南喀斯特峰丛洼地为研究区域用标准木法和收获法对人工林、次生林、原生林3个不同类型森林的6个代表性群落的生物量、营养元素生物循环量及循环特征进行了研究。结果表明:(1)不同类型森林群落乔木各器官的养分含量大小顺序为:叶枝根干,林下植被层和凋落物层的养分含量比较高,其含量普遍高于乔木层各组分,仅次于乔木叶片;各组分中营养元素以K、Ca最高,P、Mg最低;(2)3种类型森林间乔木层的养分积累量总规律表现为原生林(4540.30 kg/hm~2)次生林(2107.09 kg/hm~2)人工林(719.51 kg/hm~2),分别占林分养分积累量的88.30%、79.57%和62.60%;(3)3种类型森林生态系统养分总贮量相差不大,均主要集中在土壤层在各层分配格局有所差异;营养元素的年吸收量和年归还量均为次生林原生林人工林,年吸收量分别为:418.80、271.17和148.79 kg hm~(-2)a~(-1);年归还量分别为:182.98、111.43和43.37 kg hm_(-2)a~(-1);(4)不同类型森林养分利用系数总规律为人工林(0.35)次生林(0.20)原生林(0.10);循环系数则相反,为原生林(0.48)次生林(0.46)人工林(0.30);而周转时间为原生林(37.32)人工林(18.63)次生林(13.93)。喀斯特峰丛洼地土层薄,养分贮存能力差,森林养分循环能力相对较弱,沿着强、中、弱干扰递减梯度,3种类型森林养分利用效率和循环能力呈增长趋势。     

青羊湖林场不同林分物种多样性与水源涵养能力的研究

通过群落调查和林下土壤及枯落物特性的分析,研究了青羊湖林场南酸枣（Choerospondias axillaris）林、未抚育马尾松（Pinus massoniana）林、抚育马尾松林、马尾松-南酸枣混交林4种林分的物种多样性及水源涵养能力。结果表明：（1）4种林分共有维管束植物135种,隶属58科97属,其中南酸枣林物种相对较丰富(88种),混交林次之(76种),抚育马尾松林较少(64种),未抚育马尾松林则相对最少(55种);（2）林分类型对物种多样性有重要影响,南酸枣林和混交林草本物种多样性较两种针叶林高,而灌木物种多样性则较低;（3）DCA排序结果显示,南酸枣林和混交林物种相似性程度较高,两种马尾松林与南酸枣林、混交林差异明显;（4）林分类型对水源涵养能力有重要影响,相比两种马尾松林,南酸枣林和混交林的林下枯落物蓄积量分别降低10.1%和15.2%,最大持水量降低34.1%和44.7%,而且0～10 cm土壤容重降低14.7%和7.4%,10～20 cm土壤容重降低14.1%和4.0%,20～30 cm土壤容重降低8.7%和4.9%,但总储水量增加15.8%和4.5%,即南酸枣林和混交林具有较高的水源涵养能力。研究认为,生态抚育增加了马尾松林的水源涵养能力。     

水稻种衣剂对秧苗生理生化及叶绿素荧光参数的影响

以‘深两优5814’水稻种子为试验材料,用2.5%吡·咪、3%恶·咪、锐胜和适乐时分别包衣种子,测定水稻幼苗抗氧化酶活性、MDA含量、GSH含量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,探讨种衣剂对幼苗的胁迫机理,为种衣剂的安全高效应用提供理论依据。结果表明:(1)种衣剂能提高水稻幼苗的抗氧化酶活性,播种后14d,2.5%吡·咪和锐胜处理组叶片的SOD活性上升,3%恶·咪处理组叶片的POD活性上升;播种后22d,2.5%吡·咪和3%恶·咪处理组叶片的CAT活性上升;播种后26d,锐胜和适乐时处理组叶片的CAT活性上升;2.5%吡·咪和3%恶·咪显著提高了播种后22d叶片的MDA含量。4种种衣剂均能提升幼苗叶片GSH含量,并以3%恶·咪的提升效果最为明显。(2)4种种衣剂均能降低叶绿素含量,但随培养时间的延长叶片内叶绿素含量逐渐恢复到正常水平。(3)4种种衣剂对水稻叶片最大光化学效率φPo无显著影响,吸光性能指数PIABS值也未呈下降趋势,比活性参数ABS/CSM值随培养时间的延长出现下降趋势,其中以3%恶·咪处理组下降最为明显;同时,3%恶·咪处理组叶片的热耗散DIo/CSM值也显著高于对照。研究认为,各种衣剂对水稻幼苗生长造成了一定的胁迫,但水稻自身防御体系能有效缓解农药胁迫作用,种衣剂的使用处于安全水平,但3%恶·咪的胁迫较严重,使用效果较差。     

不同时间尺度喀斯特小流域溪流水文水化学特征

通过野外定位监测和室内测试分析,研究了典型喀斯特峰丛洼地小流域2013年6月—2014年3月期间溪流不同时间尺度(昼夜、次降雨、季节)主要水文水化学指标的动态变化特征及其影响因素.结果表明: 日尺度无雨条件下,溪流水化学过程表现出明显的波动规律,植物光合作用和呼吸作用在昼夜间的相互转换是导致这种变化的主要原因;次降雨尺度下,溪流水文水化学过程的日尺度效应被掩盖,水文水化学过程主要受控于前期无雨天数和降雨强度;从季节尺度看,溪流对降雨表现出较快的响应,雨季响应快于旱季,降雨季节分配差异和温度是影响溪流水文水化学变化的主要因素.     

不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响

在南方典型稻田设置连续4年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验,监测施用不同有机肥条件下土壤及水稻植株镉(Cd)、锌(Zn)含量的变化,研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响.结果表明: 施用有机肥(猪粪、鸡粪、稻草)对土壤全Cd、有效态Cd含量及Cd活性皆无显著影响,但有增加土壤Cd全量的趋势,且显著增加土壤全Zn、有效态Zn含量及Zn活性.施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米Cd含量,降Cd效果为猪粪>鸡粪>稻草,猪粪处理水稻稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降37.5%、44.0%、36.4%;鸡粪处理水稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降22.5%、33.8%、22.7%;而稻草处理水稻米Cd含量比对照下降7.5%,但茎、叶Cd含量比对照分别增加8.2%、22.7%;施用猪粪、鸡粪降低稻米Cd含量主要是降低了水稻植株对土壤Cd的富集,而施用稻草则主要是降低了水稻茎Cd向稻米的转运.施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量,施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%,但对水稻稻米、叶Zn含量无显著影响.Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用,土壤及水稻茎Zn含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对Cd的吸收积累,且随土壤有效态Zn/Cd含量比值的增加,Zn、Cd竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累Cd的主控因子,而Zn、Cd竞争吸收才是影响水稻吸收积累Cd的主控因子.     

中南地区农田有机物质与化肥投入量的区域差异

基于4省野外调查样点和农户调研数据,对中南4省(湖南、湖北、广东、广西)农田有机物质与化肥投入量以及农田氮、磷、钾收支状况进行研究.结果表明: 农田有机物质投入量大小为广西(8993 kg·hm^-2)>湖南(6390 kg·hm^-2)>湖北(5012 kg·hm^-2)>广东(4630 kg·hm^-2);平均化肥投入量为广西(777.5 kg·hm^-2)>湖南(501.6 kg·hm^-2)>湖北(486.4 kg·hm^-2)>广东(340.4 kg·hm^-2).4省农田氮和磷收支为氮磷盈余,其中广西农田氮盈余率(67.2%)、磷盈余率(99.0%)明显超过湖南(氮盈余率33.2%,磷盈余率50.8%)、湖北(氮盈余率11.8%,磷盈余率11.0%)以及广东(氮盈余率7.8%、磷盈余率30.0%).湖南、湖北、广东3省为钾亏缺,亏缺率分别为湖南6.6%、湖北18.7%、广东12.4%,而广西收支为钾盈余19.5%.     

油茶CoSAD基因载体的构建、鉴定及功能分析

为揭示油茶( Camellia oleifera Abel)硬脂酰-ACP脱饱和酶( SAD)基因(即CoSAD基因)的功能,构建了该基因的原核表达载体pET28b-CoSAD、植物表达载体pBI121-CoSAD和RNA干扰载体pBI121-CoSAD RNAi,并采用PCR扩增及双酶切方法对3类载体进行鉴定;在此基础上,对原核表达载体中的CoSAD基因进行诱导表达分析,并对pBI121-CoSAD转化的拟南芥〔Arabidopsis thaliana ( Linn.) Heynh.〕sad突变体植株和pBI121-CoSAD RNAi转化的拟南芥野生型植株进行转基因鉴定和主要脂肪酸成分含量分析。 PCR扩增和双酶切结果显示：从 pET28b-CoSAD、pBI121-CoSAD和pBI121-CoSAD RNAi 载体的阳性克隆中均可获得目的条带,表明这3类载体均构建成功;用1 mmol·L-1 IPTG分别诱导0.5、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 h,CoSAD基因均能够在pET28b-CoSAD转化的大肠杆菌BL21感受态细胞中正常表达,能够获得与预测结果相符的相对分子质量约47000的特异目的蛋白条带,且蛋白活性随诱导时间的延长而升高。从pBI121-CoSAD转化的拟南芥突变体植株和pBI121-CoSAD RNAi转化的拟南芥野生型植株中也均可扩增出目的条带。 GC-MS分析结果显示：与拟南芥野生型植株相比,其突变体植株的硬脂酸和棕榈酸含量较高、油酸和棕榈油酸含量较低;但突变体植株经pBI121-CoSAD转化后,硬脂酸和棕榈酸含量降低而油酸和棕榈油酸含量提高;野生型植株经过pBI121-CoSAD RNAi转化后,硬脂酸和棕榈酸含量提高、油酸和棕榈油酸含量降低,表明pBI121-CoSAD转化能够促进拟南芥sad突变体植株体内饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸转化,而pBI121-CoSAD RNAi转化对拟南芥SAD基因的表达有明显的抑制作用,这2种重组质粒均可影响拟南芥植株的脂肪酸含量。研究结果表明：油茶CoSAD基因具有调控饱和脂肪酸(硬脂酸和棕榈酸)向不饱和脂肪酸(油酸和棕榈油酸)转化的功能,对茶油的脂肪酸组成具有关键的调控作用。     

蛋白质胶内酶切技术研究进展

胶内酶切是蛋白质组研究中衔接电泳分离和质谱鉴定的重要环节,对最终的蛋白质定性和定量分析结果有显著的影响。该技术自1992年初步建立以来,一直处于不断完善中,出现了种类繁多的改进方案。为了更有效地利用胶内酶切技术,从凝胶脱色、杂质去除、蛋白酶切、肽段提取4个方面归纳整理了近年来蛋白质胶内酶切技术的主要研究进展。     

细枝木麻黄离体培养过程中愈伤组织和再生芽的细胞组织学观察

为探讨细枝木麻黄(Casuarina cunninghamianaMiq.)愈伤组织分化过程的细胞组织学,对离体培养条件下的愈伤组织进行扫描电子显微镜和石蜡切片观察,分析愈伤组织的细胞分裂、分化以及芽再生的发生过程。结果表明,新鲜外植体培养于愈伤组织诱导培养基上,伤口处的薄壁细胞开始脱分化,培养1周后形成明显的愈伤组织;继续培养2周后,胚性愈伤组织形成,且表层细胞启动分化形成芽原基;培养4周,可肉眼观察到胚性芽原基,数量增多并逐渐分化形成不定芽;培养至第6周,生成不定芽,并大量增殖和分化。因此,细枝木麻黄是通过愈伤组织分化形成胚状体的途径进行植株再生的,为建立细枝木麻黄组织培养高效再生体系提供了理论依据。