好氧-厌氧混合污泥启动微生物燃料电池产电性能及微生物群落动态特征

【目的】为探讨好氧-厌氧混合污泥启动微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)产电性能以及MFC对微生物群落的选择作用,【方法】以乳酸为底物,应用不依赖于培养的微生物分子生物学技术解析单室MFC启动过程中微生物群落的组成和结构动态学特征。【结果】结果表明,MFC经过3个周期启动成功,最高输出电压230 m V。当MFC外电阻为1656Ω时,最大功率密度11.15 W/m3,电池运行稳定。混合污泥启动MFC以后,阳极生物膜微生物群落结构同种泥差异较大,且多样性降低。生物膜中微生物类群按丰度依次为β-变形菌纲(Betaproteobacteria)24.90%、拟杆菌门(Bacteroidetes)21.30%、厚壁菌门(Firmicutes)9.70%、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)8.50%、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)7.90%、绿弯菌门(Chloroflexi)4.20%以及α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)3.60%。有利于生物膜形成与稳定的动胶菌属(Zoogloea)和不动杆菌属(Acinetobacter)序列丰度分别占生物膜群落的5.00%和3.90%,与MFC产电能力直接相关的地杆菌属(Geobacter)序列由混合污泥中的0.60%上升至阳极生物膜中的2.60%。【结论】本研究表明,MFC阳极生物膜在驯化过程中对污泥中的微生物进行淘汰和选择,最终驯化形成了有利于生物膜形成与稳定、有机物厌氧发酵与产电的微生物菌群。     

对Bt蛋白敏感敏感和敏感的棉铃虫中肠细菌群落的比较

摘要：【目的】通过比较Cry1Ac蛋白抗性及敏感棉铃虫中肠细菌群落的结构组成,研究中肠微生物是否与棉铃虫Bt抗性产生有关。【方法】首先提取了棉铃虫中肠微生物基因组DNA,通过PCR扩增获得了16S rDNA全长片段及V3区。采用基于16S rDNA 的免培养技术—16S rDNA文库建立和变性梯度凝胶电泳（DGGE）研究了国内特有的Bt抗性和敏感品系棉铃虫中肠细菌群落组成,并对其进行分析和比较。【结果】16S rDNA文库测序结果表明,抗性品系与敏感品系棉铃虫中肠细菌群落特别是优势菌群非常相似,但在部分劣势菌群上存在差异。抗性品系中主要优势菌有：不可培养微生物（Uncultured bacterium）占56.4%,鹑鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）占17.0%,铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）占17.0%;敏感品系中主要优势菌为不可培养微生物（Uncultured bacterium）60.2%,鹑鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）占19.3%,铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）占14.7%。随后进行的PCR验证表明,部分有差异的劣势菌在两种品系虫体都存在。DGGE图谱分析表明,这两个品系棉铃虫中肠菌群相似性达到92.3%。【结论】敏感品系与抗性品系棉铃虫肠道菌群组成极其相似,推测抗性的产生与肠道微生物无直接关系。     

钉螺体内细菌群落结构PCR-DGGE分析方法的建立

建立了通过PCR-DGGE研究钉螺体内细菌群落结构的方法,并采用此技术分析了钉螺体内细菌群落结构.钉螺样本采自湖北省荆州市,样本带回实验室经破壳解剖后取清洗的钉螺内脏放入无菌离心管后经酚-氯仿法抽提微生物DNA.使用获得的微生物DNA为模板,选择细菌原核通用引物F357-GC和R518进行PCR扩增得到大约250 bp的目的片段,然后采用变性梯度凝胶电泳结合DNA测序技术对获得的目的片段进行分析.结果显示此技术能够区分幼螺和成螺体内细菌群落结构差异,并发现在成螺体内有大量的Pseudomonas属和Acidobacteria属细菌出现.     

不同培养基组合提高土壤细菌可培养性的研究

为选择性采用多培养基组合以提高土壤细菌可培养性,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了贫营养、富营养和自然营养培养基在3种培养方式下获得细菌种群的差异。结果表明:平板培养条件下,细菌在贫营养培养基上生长较慢,菌落连续稳定形成。培养5d后,富营养的LB培养基和贫营养的R2A培养基获得菌落数最多,分别是贫营养的0.1×LB培养基获得菌落数的5.1倍和5.3倍。7种培养基中,LB培养基获得细菌种群数目最多,营养成分适当稀释后,培养物中有新的种群出现。贫营养培养基和富营养培养基培养物DGGE图谱相似性低,条带互补性强。三角瓶静置培养时,R2A和LB培养基获得细菌种群数目较多,其它几种培养基获得的细菌类群都能在这2种培养基中找到。试管静置培养条件下,LB培养基获得细菌种群数目最多,某些种群也只出现在R2A培养基和TSB培养基上,R2A及LB培养基与TSB培养基获得的细菌种群差异较为明显。研究结果为特殊培养基设计及选用合适培养基分离土壤细菌提供参考。     

中国"三江并流"纵谷地蚤类丰富度与区系沿纬度梯度的水平分布格局

为探讨横断山区蚤类物种丰富度与区系沿纬度梯度变化的基本规律以及影响它们分布的主要生态因子,作者就云南西部横断山区21o-28oN的8个纬度梯度带目前所知分布的9科45属153种(亚种)蚤类的水平分布资料进行了综合整理和统计分析。结果表明:(1)这一区域蚤类科、属、种丰富度,特有种丰富度和特有度,以及东洋界和古北界区系成分物种丰富度沿纬度梯度的变化,都呈现了随纬度增加先增高后降低的单峰分布格局,最大峰值出现在25o-27oN之间,研究认为,形成物种密度高峰的主要因素是两大区系分界线和交错区的边缘效应;(2)东洋和古北两大区系成分构成比的水平分布格局截然不同,前者随纬度的增加递减,后者则随纬度的增加呈递增的趋势,两区系成分过渡或交错区的跨度在23o-29oN之间,并在25o-27oN形成交汇和分异的中心;(3)聚类分析结果表明,横断山8个纬度梯度带的蚤类总体上归为3个主要地域区系类型,反映出纬度、地理气候环境等因素对蚤类区系及物种分布的影响,以及蚤类区系和物种组成沿纬度梯度的水平分布格局与地理和气候环境的统一性;(4)蚤类的属、种β多样性沿纬度梯度的水平分布基本呈现双峰格局,峰值反映出蚤类的组成及分布在不同纬度梯度、气候带之间的过渡与转变,说明β多样性的水平分布格局与纬度梯度的气候、环境变化程度的关系密切,以及过渡区的边缘效应对两区系物种丰富度高峰的形成具有重要影响;(5)横断山区蚤类物种丰富度与区系的水平分布与垂直分布的规律和格局基本相同,显示了具有同源性的水平地带性与垂直地带性对蚤类空间分布格局所产生的类似影响,证实了横断山区蚤类物种丰富度与区系的水平分布格局理应出现近似于它们垂直分布的一般规律与格局的推论;(6)横断山25o-27oN的区域形成了两大区系物种交汇和分异的中心,由于边缘效应和复杂的地理景观,这里蚤类科、属、种、特有种都具有较高多样性,据此作者推断,这里可能是我国横断山区多物种保存、分布和分化的核心区。     

不同光照梯度的遮荫处理对绒毛番龙眼幼苗生长的影响

在不同光照梯度,即100%自然全光照(natural sunlight,NS)、37.3%NS、15.5%NS、4.2%NS、1.6%NS和0.6%NS的人工遮荫条件下,研究了西双版纳季节雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)幼苗的早期生长和定居后的生长特点。结果表明,光照是影响幼苗生长的重要环境因子。生长早期的幼苗基径和复叶数随遮荫程度的增加而降低;主根长、根冠比、总干重和单株叶面积均以37.3%NS处理最大;比叶面积随遮荫程度的增加而增大,而相对生长率则降低;幼苗株高在0.6%NS下增长最快,表明种子中贮藏的营养物质对幼苗的早期生长可能具有重要作用。37.3%NS处理对定居后绒毛番龙眼幼苗的生长最有利,幼苗的株高、基径、复叶数、叶轴长、复叶最多小叶数、单株叶面积、相对生长率和净同化率均在37.3%NS处理下获得最大增长;幼苗总干重随光照强度的减弱而降低;比叶面积在15.5%NS处理时最大。幼苗比叶面积和根冠比在生长过程中的波动可能是光照和土壤水分共同作用的结果。     

森林生态系统土壤CO2释放随海拔梯度的变化及其影响因子

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环的关注。土壤CO₂释放作为土壤-大气CO₂交换的主要途径之一,成为了各国生态学家研究的重点内容。通过对1800~2155m海拔梯度上森林生态系统土壤CO₂释放进行研究,揭示了较小空间尺度上土壤CO₂释放的变化规律及其控制机制。在研究区域内,随着海拔梯度的增加,森林土壤CO₂释放由(1.94±006) μmol m^-2 s^-1逐渐增加至(2.22±0.07) μ mol m^-2 s^-1。土壤温度、土壤水分、土壤有机碳（SOC）、全N、全P与土壤CO₂释放呈显著正相关（n=14, P<0.05）;土壤容重与土壤CO₂释放速率呈显著负相关（n=14,P<0.05）;土壤pH对土壤CO₂释放影响不显著。作为一个复杂的生态学过程,环境因子及其交互作用对土壤CO₂释放产生影响,为了减少因子共线性影响,逐步降低因子维数,采用主成分分析（PCA）揭示了土壤温度、土壤水分、SOC、全N、全P、容重6个因子的联合作用,其累积贡献率达到了57％以上;进一步运用逐步回归分析方法,探讨了影响土壤CO₂释放沿海拔梯度分布的主导因子,结果表明土壤水分是研究区域森林生态系统土壤CO₂释放沿海拔梯度变化的主导因子。     

民勤绿洲边缘地下水位变化对植物种群生态位的影响

在民勤绿洲边缘,利用空间区域不同地下水位(湖区8～12m,泉山区15～17m,坝区20～23m)和时间序列(1984～1992年)民勤沙井子地区地下水位下降(7.45～11.65m)梯度,研究地下水位下降对荒漠植物种群生态位的影响。结果表明:空间区域地下水位下降,植物种群生态位宽度均减小,种群退化;时间序列地下水位下降,白刺种群在扩展,其它植物种群在退化。白刺种群生态位宽度在民勤绿洲边缘荒漠植物群落中最大,是该区的建群种。由于白刺种群在地下水位7.45～11.65m范围内扩展,民勤绿洲生态环境治理中地下水位达到该范围是一个主要目标。     

梭梭(Haloxylon ammodendron)生理与个体用水策略对降水改变的响应

随着全球变化的加剧,降水改变正导致荒漠生态系统中植物用水策略的适应性变化;对降水变化响应的种间差异性影响着荒漠植物群落组成。研究将生理生态与个体形态尺度相结合,调查中亚荒漠关键种梭梭Haloxylon ammodendron对降水变化导致的自然生境中水分条件改变的响应与适应。实验于2005年生长期开展,在古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠中设置3个降水梯度（自然、双倍和无降水）;观测并比较不同降水条件下光合作用、蒸腾作用、叶水势、水分利用效率、地上生物量累积和根系分布的变化。结果表明,梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存;有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制;降水增多对其产生正效应,预示着梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势。     

白龙江林区地表甲虫沿海拔梯度的群落结构及动态分析

【目的】揭示白龙江林区地表甲虫群落沿海拔梯度（927-2 735 m）的多样性格局、群落结构及动态变化,为林区内生物多样性长期监测及保护提供理论基础和依据。【方法】采用巴氏罐诱捕法,沿不同海拔梯度（927、1 794、2 376和2 735 m）设置陷阱诱集地表甲虫。【结果】共采集2 015头地表甲虫,包括18科95种。虎甲科Cicindelidae的个体数量最多（436只）占总数的21.6%,其次是叩甲科Elateridae、步甲科Carabidae、葬甲科Silphidae、隐翅甲科Staphylinidae。5个科的采集数量占到总数的75.1%,是白龙江地区优势种群。随着海拔梯度的升高,流域内地表甲虫的数量及优势种群数量都呈先上升后下降的趋势。在海拔2 376 m处,地表甲虫丰富度最高,诱集数量最多。低海拔地区地表甲虫丰富度低,诱集数量少。在种群动态变化中,中高海拔地区的优势种群在6-9月间的种群数量变化趋势呈单峰增长模式,且不同海拔高度不同科种群的诱集峰值不同。如在不同海拔梯度内诱集的步甲科数量均在7月份最多;在海拔2 376 m处,叩甲科个体数量在8月份最多,相比海拔较低的1 794 m处,则7月份数量最多,在低海拔927 m处和高海拔地区2 735 m处,叩甲科的个体数量急剧减少,且动态变化不明显。【结论】在白龙江林区拱坝河流域,地表甲虫种类丰富,优势种群明显。在不同海拔梯度上,其优势种群表现出不同的变化模式。根据地表甲虫群落在海拔梯度上的分布,可将地表甲虫分为三类。一是分布在中高海拔,包括步甲科、隐翅甲科及虎甲科等,在流域内4个不同海拔梯度都有分布。二是在中高海拔和高海拔处种类丰富,在低海拔处未诱集到相应甲虫,包括叩甲科及葬甲科。三是在不同海拔高度都有分布,但数量少,未形成优势种群,包括金龟科、象甲科及瓢虫科等。