氨氧化微生物生态学与氮循环研究进展

氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,除固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用外,近年还发现厌氧氨氧化是微生物参与氮循环的一个重要过程.同时,随着宏基因组学等分子生物技术的快速发展和应用,参与氮循环的新的微生物类群--氨氧化古菌也逐渐被发现.这两个重要的发现大大改变了过去人们对氮循环的认识,就近年有关厌氧氨氧化细菌、氨氧化古菌和氨氧化细菌的生态学研究进展作一简要综述.  

土壤宏基因组学技术及其应用

传统的基于培养的研究方法只能反映土壤中少数(0.1%～10 %)微生物的信息，而大部分微生物目前还不能培养，因而这部分微生物资源尚难以被有效地开发利用.宏基因组学是分子生物学技术应用于环境微生物生态学研究而形成的一个新概念，主要技术包括土壤DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选.它可为揭示微生物生态功能及其分子基础提供更全面的遗传信息，并已在微生物新功能基因筛选、活性物质开发和微生物多样性研究等方面取得了显著成果.本文对土壤宏基因组学技术的方法和应用作了详细介绍.  

土壤氮素转化的关键微生物过程及机制

微生物是驱动土壤元素生物地球化学循环的引擎.氮循环是土壤生态系统元素循环的核心之一,其四个主要过程,即生物固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用,均由微生物所驱动.近10年来,随着免培养的分子生态学技术和高通量测序技术等的发展,在硝化微生物多样性及其作用机理、厌氧氨氧化过程和机理等研究方面取得了突破性进展.本文重点阐述了我国有关土壤硝化微生物方面的研究进展,在此基础上,简要介绍了反硝化微生物和厌氧氨氧化及硝酸盐异化还原成铵作用的研究进展,并对今后的研究工作提出了展望.今后土壤氮素转化微生物生态学的研究,应瞄准国际微生生态学发展的前沿,加强新技术新方法的应用,结合我国农业可持续发展、资源环境保护和全球变化研究的重大需求,重点开展以下几方面的工作:(1)开展大尺度上土壤硝化作用及氨氧化微生物分布的时空演变特征及驱动因子的研究；(2)加强氮素转化关键微生物过程与机理的研究,并与相关过程的通量(如氨挥发、N2O释放)和反应速率(如矿化速率、硝化速率)关联起来；(3)在特定生态系统中系统研究各个氮转化过程的耦合关系,构建相关氮素转化和氮素平衡模型,为定向调控土壤氮素转化过程,提高氮素利用效率并减少其负面效应提供科学依据.  

禾本科植物联合固氮研究及其应用现状展望

综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主的促生机理，以及固氮菌接种剂在农业生产中的应用现状和存在的问题，指出影响联合固氮菌接种效果的主要因素有土著微生物的竞争；植物基因型差异和环境条件的变化，如结合态氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐等)对固氮酶的合成阻遏和较高的氧分压对联合固氮菌的固氮效率影响．提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向：从自然界分离筛选获得广谱高效固氮菌株；应用基因工程构建耐铵、泌铵型联合固氮菌；诱导禾本科植物形成固氮根瘤；充分发挥植物内生固氮菌的优势．  

稳定性同位素探测技术在微生物生态学研究中的应用

稳定性同位素标记技术同分子生物学技术相结合而发展起来的稳定性同位素探测技术（stableisotope probing,SIP）,在对各种环境中微生物群落组成进行遗传分类学鉴定的同时,可确定其在环境过程中的功能,提供复杂群落中微生物相互作用及其代谢功能的大量信息,具有广阔的应用前景.其基本原理是：将原位或微宇宙（microcosm）的环境样品暴露于稳定性同位素富集的基质中,这些样品中存在的某些微生物能够以基质中的稳定（性同位素为碳源或氮源进行物质代谢并满足其自身生长需要,基质中的稳定性同位素被吸收同化进入微生物体内,参与各类物质如核酸（DNA和RNA）及磷脂脂肪酸（PLFA）等的生物合成,通过提取、分离、纯化、分析这些微生物体内稳定性同位素标记的生物标志物,从而将微生物的组成与其功能联系起来.在介绍稳定性同位素培养基质的选择及标记方法、合适的生物标志物的选择及提取分离方法的基础上,举例阐述了此项技术在甲基营养菌、有机污染物降解菌、根际微生物生态、互营微生物、宏基因组学等方面的应用.  

一个新的古菌类群———奇古菌门(Thaumarchaeota)

基于16S rRNA基因的系统发育关系,古菌域(Archaea)被分为两个主要类群:广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota)。近20年来,微生物分子生态学技术的快速发展和应用显示,在中温环境中广泛存在着大量的未培养古菌,而且它们可能在自然界重要元素(N、C)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。最初,这些未培养古菌因在16S rRNA基因系统发育上与泉古菌关系较密切而被称作中温泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。而近年来,对更多新发现的中温古菌核糖体RNA基因序列和其它分子标记物进行的分析均不支持中温泉古菌由嗜热泉古菌进化而来的假设,而揭示其可能代表古菌域中一个独立的系统发育分支。基因组学、生理生态特征等分析也显示中温泉古菌与泉古菌具有明显不同的特征。因而专家建议将这些古菌(中温泉古菌)划分为一个新的门,成为古菌域的第三个主要类群—Thaumarchaeota(意译为奇古菌门)。这一新古菌门提出后得到其他研究证据的支持和认可。本文对目前已知的奇古菌门的分类地位演化、基因组学、多样性和生理代谢特征等作一简要综述。  

FLAIR和DWI在急性脑梗塞中的应用

目的：比较液体衰减反转恢复（FLAIR）和弥散加权成像（DWI）在急性脑梗塞中的应用.方法：14例急性脑梗塞患者接受FLAIR和DWI MRI检查评价病变的显示范围,边界及对比度并计算病变区.结果：FLAIR序列和DWI对病变的显示范围,均优于常规T2WI,以DWI对病变显示更佳.结论：FLAIR和DWI在急性脑梗塞中均有用,以DWI最好,且能对急性脑梗塞作定量评价.  

长期施加氮肥及氧化钙调节对酸性土壤硝化作用及氨氧化微生物的影响

以长期施加氮肥及添加氧化钙调节的酸性土壤为研究对象,运用定量PCR和DGGE技术,探讨了土壤氨氧化微生物及硝化作用对不同施肥处理及氧化钙调节的响应。长期施化学氮肥导致酸性土壤pH_(KCl)值(3.35-3.47)和硝化潜势(0.02-0.14 μg NO₂^--N g^-1 土壤 h^-1)进一步降低,而添加CaO后土壤酸化得以缓解(pH值4.10-4.46),土壤硝化潜势(0.22-0.34 μg NO₂^--N g^-1 土 h^-1)显著增加。同时,添加CaO处理对氨氧化古菌(AOA)的群落结构无明显影响,但明显提高了各施肥处理土壤中氨氧化细菌(AOB)的群落多样性,加CaO处理的土壤中,AOA的数量降低而AOB的数量增加。这些结果表明虽然酸性土壤中AOA在数量和活性上占主导优势,AOB在功能上冗余,但当添加CaO后,AOA和AOB对环境变化迅速作出响应,并根据其不同的生态位需求重新分配优势地位,二者交替作用共同驱动酸性土壤硝化作用。  

随机扩增多态DNA(RAPD)在野蘑菇杂交育种中的应用

野蘑菇 (AgaricusarvensisSchaeffex .Fr.)是蘑菇属 (Agaricus)又一种近年来广泛栽培的食用菌。由于它的菌丝细胞具有多核 ,无锁状联合 ,以及人们对它的繁殖模式和生活史认识的不足 ,给杂交育种工作造成了较多困难。运用随机扩增多态DNA遗传标记技术 ,结合拮抗试验和核相分析 ,对自育的单孢菌株之间的杂交试验进行分析研究。结果表明 :两个相互亲合的同核体菌株被配对培养时 ,交配反应出现 ,并形成异核体的后代。可能野蘑菇具有双重的交配繁殖系统———  

红肉蜜柚与珀溪蜜柚亲缘关系初探

红肉蜜柚系选育于琯溪蜜柚园中的优变株系，其果实成熟期、汁胞呈色显著不同于琯溪蜜柚，而其它生物学特性则与琯溪蜜柚难于区别；两者混栽或人工授粉均表现不亲和性，而授两者以外品种花粉，果实均能形成大量发育或发育不完全的种子，同时，两者花粉形态特征相似；ITS-PCR扩增片段大小一致、条带单一，进一步证实两者亲缘关系相近，不存在种间、近缘属闻差异。由此推测，红肉蜜柚源自琯溪蜜柚芽变。