基于环境DNA宏条形码技术研究黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性及其对水文连通性的响应

水文连通对于维护滨海湿地生物多样性至关重要,鱼类多样性作为生物多样性的重要组成部分,了解其对不同水文连通强度的响应具有重要意义。本研究基于环境DNA宏条形码技术(e DNA metabarcoding)检测黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性,分析鱼类物种分布对不同水文连通强度潮沟生境差异的响应特征。利用12S r RNA经典鱼类引物对采集自三级潮沟系统的水样进行高通量测序,共检测出鱼类55种,其中本地鱼类27种、非本地鱼类28种,物种组成以鲈形目为主。各样点序列丰度均较高的鱼类有矛尾刺虾虎鱼(Acanthogobius hasta)、鮻(Planiliza haematocheilus)、长体刺虾虎鱼(Acanthogobius elongatus)等。鱼类多样性在不同水文连通性潮沟间差异明显,其中,二级潮沟群落多样性水平、丰富度指数、物种种类及各种鱼类类群中的个体均匀程度等都明显高于其他两级潮沟。RDA分析显示有6种环境因子与鱼类群落结构显著相关(P<0.05),分别为:硅酸盐(Si O₃^2––Si)、硝酸盐(NO₃     

气温和降雨量对中国湿地生态系统CO2交换的影响

湿地由于具有较高的初级生产力以及较低的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的潜在有效碳汇.虽然近年来中国湿地生态系统CO₂交换过程及其影响机制研究取得了一系列进展,但尚缺乏对数据进行系统性整合分析.基于29篇文献的数据,对中国21个典型湿地植被净生态系统CO₂交换(NEE)、生态系统呼吸(R_eco)、总初级生产力(GPP)、NEE的光响应参数以及R_eco的温度响应参数进行整合分析,并探讨了这些指标对温度与降雨的响应.结果表明： 年尺度上,气温和降雨量对NEE(R²=50%,R²=57% )、GPP(R²=60%,R²=50%)和R_eco(R²=44%,R²=50%)均有显著影响(P<0.05).生长季尺度上,NEE (R²=50%)、GPP (R²=36%)和R_eco(R²=19%)与气温呈显著相关(P<0.05);同时NEE(R²=33%)和GPP(R²=25%)也与降雨量呈显著相关(P<0.05),但R_eco与降雨量的相关关系不显著(P>0.05).生长季降雨量与最大光合速率(A_max)之间呈显著相关 (P<0.01),但与表观量子产率(α)、白天生态系统呼吸速率(R_eco,day)无显著相关(P>0.05).生长季气温对α、A_max和R_{eco, day}均无显著影响(P>0.05).生态系统基础呼吸速率(R_ref)与降雨量无显著相关(P>0.05),但是生态系统呼吸的温度敏感系数(Q₁₀)与降雨量呈显著的线性负相关(P<0.05),同时气温对Q₁₀(R²=0.35)、R_ref(R²=0.46)均产生显著影响(P<0.05).     

产乙醇大肠杆菌的构建及其活性检测方法的改进

adhB和pdc是运动发酵单胞菌产乙醇途径的关键基因,分别编码乙醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶,将添加有聚球藻PCC7942rbcLS基因RBS序列的adhB和pdc基因插入pUC18载体,经双重菌液PCR检验和酶切检验得到分别含有pUC-adhB、pUC-pdc和pUC-adhB-pdc载体的3个重组菌株。活性检测实验表明聚球藻PCC7942的rbcLS基因的RBS序列能有效介导运动发酵单胞菌的adhB和pdc基因在大肠杆菌中表达,摇瓶发酵实验表明重组大肠杆菌的产乙醇能力较出发菌株大幅提升。鉴于乙醛指示平板法存在着对希夫试剂的要求较高、易产生较强的背景色等缺点,对定性检测丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶表达菌株的方法做了改进,即:将菌液诱导表达,然后分别添加对应于两种酶的底物,让酶与底物反应0.5至1小时,之后再加希夫试剂进行显色反应,结果表明改进后的方法比乙醛指示平板法更加简便、快速、可靠。     

Burkholderia xenovorans LB400联苯双加氧酶及突变体对DDTs的降解

DDTs（dichlorodiphenyltrichloroethane,1,1,1-三氯-2,2-双氯苯基乙烷）是一种典型的持久性有机污染物,曾在疟疾防治和农业除虫方面被广泛应用。虽然包括我国在内的很多国家已经禁止使用DDTs,但目前对环境中DDTs的检测发现它仍然广泛存在且具有新的输入源。DDTs的持续存在对近海生态系统和人类健康具有一定危害,因此它所造成的环境污染问题仍然值得关注。由于Rieske型芳香羟化双加氧酶能够起始多种持久性污染物的降解,过去的几十年里一直是芳香化合物降解领域的焦点。[目的] 为探讨联苯双加氧酶对DDTs的降解特性及机制,本研究选取了食异生素伯克霍尔德氏菌LB400（Burkholderia xenovorans）联苯双加氧酶及突变体对p,p''-DDT和o,p''-DDT的降解过程进行研究。[方法] 以BphAE_LB400为亲本,通过两步定点突变将283位的丝氨酸突变为蛋氨酸,获得突变体BphAE_S283M。通过比较亲本酶与突变体对DDTs的催化性能,模拟突变蛋白结构和分子对接等方法,探究其降解特性及机制。[结果] BphAE_LB400和突变体BphAE_S283M都无法降解对位的p,p''-DDT,但突变体BphAE_S283M可以代谢o,p''-DDT并产生2个立体异构体。对接p,p''-DDT的BphAE_LB400和BphAE_S283M的结构分析表明,BphAE_LB400和BphAE_S283M中p,p''-DDT的反应环均不与原晶体结构中的联苯反应环重合。而对接o,p''-DDT的BphAE_S283M的结构分析表明o,p''-DDT的反应环与晶体结构中的联苯反应环距离很近,且2、3位的碳原子与单核铁原子催化中心的距离在0.5 nm以内,此外,BphAE_S283M的催化腔表面积和体积比BphAE_LB400更大,这很可能有助于BphAE_S283M与o,p''-DDT的结合。[结论] 283位氨基酸是影响BphAE_LB400对DDTs的催化代谢能力的关键氨基酸残基,它可以通过调节反应碳原子与催化中心的距离以及催化腔的大小来影响底物特异性。本次研究进一步阐明了283位氨基酸残基的影响机理,为更有效修复DDTs污染提供理论依据和技术支持。     

MTT方法评价微生物细胞活性的探讨

对MTT比色法用于评价微生物细胞活性进行了探讨。本文以大肠杆菌为模式菌株,研究了不同浓度MTT、不同用量、在不同时间对试验结果OD570值的影响,结果表明细菌数在4.9×107－4.9×108个/mL范围内测出的OD570值与细菌浓度呈良好的正相关,0.5 mg/mL MTT用量20 &#61549;L,反应时间20 min时效果最佳,其相关回归方程为y = 0.1769x + 0.03,R2 = 0.9983。     

黄土高原小流域淤地坝泥沙粒度的剖面分布

2006年6月,按照泥沙旋回分层连续取样,分析了黄土高原丘陵沟壑区典型小流域1954年修建的淤地坝泥沙粒径的剖面分布特征.结果表明：该坝地泥沙旋回至少28个,旋回层的厚度范围在2～60 cm;沉积剖面土壤粒径以粉砂（0.05～0.002 mm）为主,占60%以上,其粒径集中分布于0.01～0.05 mm,粗泥沙（粒径>0.05 mm）含量约占23.09%;随淤积深度的增加,泥沙各粒径范围的变异程度增加,2 m土壤深处可作为研究区淤地坝粒径变异突变点的标识,粒径变异是河道比降和水沙动力条件共同作用的结果;研究区淤地坝泥沙沉积剖面存在72 cm厚的累积耕作层,累积耕作层的明确对于淤地坝泥沙侵蚀环境具有指示作用.     

营口市城市及村镇聚落增长与土地利用变化的模拟预测

基于辽宁省营口市1988、1992、1997、2000和2004年5期Landsat TM卫星遥感影像数据,利用城市增长和土地利用变化模拟模型SLEUTH模拟预测了6种预案（当前趋势预案、无保护预案、适当保护预案、管理增长预案、生态可持续预案和区域及城市规划预案）下2005—2030年营口市城市及农村聚落的增长和土地利用变化情况.结果表明：1988—2004年,营口市城市及村镇聚落的增长面积为14.93 km²;1997—2004年,研究区水域、园地、矿山、耕地等土地类型面积的变化较大.2005—2030年,生态可持续预案下,营口市城市及村镇聚落的面积将缓慢增长,较好地保护耕地、林地等资源,但在一定程度上将限制城市及村镇聚落的增长;无保护预案下研究区城市及农村聚落的增长速度最快,耕地流失面积较大;当前趋势预案下,耕地流失面积与无保护预案相近,但耕地流失的格局不同;适当保护预案和管理增长预案下,耕地的流失面积较小;区域与城市规划预案下,城市及村镇聚落增长主要分布在城市开发区和城市周边地区.利用不同预案下的SLEUTH模型可以模拟不同土地管理政策对城市及村镇聚落增长和土地利用变化的影响,对我国实施统筹城乡发展、建设社会主义新农村具有指导意义.     

原油微生物群落构成多样性及降解菌DYL-1降解原油的研究

为分离得到高效原油降解菌,直接向原油中加入营养物刺激,培养一段时间后原油乳化降解,傅里叶红外光谱显示,2957cm-1、723cm-1处吸收峰消失;2855cm-1、1377cm-1处吸收峰减弱;880cm-1以及800cm-1吸收峰几乎消失,表明原油发生降解,效果明显。同时分离得到一株降解菌,经分子鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),红外光谱法和紫外吸收法分析表明其具有较强的降解原油烃的能力。根据传统分子生物学的方法,构建原油菌16S rDNA克隆文库,限制性酶切片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP)分析了原油中的细菌多样性。结果表明此方法有效地评估了原油中的细菌群落和多样性。     

利用导数光谱估算珠江河口水体悬浮泥沙浓度

悬浮泥沙不仅影响水体的生态状况,而且对河口地貌及岸线的演变起到重要作用。高光谱技术可用于船载、机载及星载的光学传感器上,被认为是监测光学复杂水体的有效工具。为研究高光谱技术在河口悬浮泥沙监测应用中的可行性,于2004年5月及2006年8月,在珠江口进行了两个航次的现场水质采样及同步光谱测量。测量的原始遥感反射率光谱的分辨率为0.38nm,处理成为10nm的带宽,并进一步处理成导数光谱。以悬浮颗粒物(SPM)表征悬浮泥沙,分析了SPM和各光谱间的相关性。结果显示,一阶导数光谱,特别是605nm,可用于河口水体的SPM估算。该研究结果可应用到光学复杂河口水体的悬浮泥沙现场监测,并且对Hyperion及环境1号等卫星成像高光谱数据有潜在的应用价值。     

潮汐作用下干湿交替对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO2交换的影响

潮汐作用作为盐沼湿地独特的水文特征能在短时间内强烈影响盐沼湿地的碳平衡.利用涡度相关和微气象监测技术,对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO₂交换(NEE)和环境因子进行监测,并同步监测潮汐变化,探究潮汐过程及潮汐作用下干湿交替对NEE的影响.结果表明: 潮汐过程促进了白天生态系统CO₂的吸收但未对夜晚CO₂的释放产生显著影响,潮汐淹水成为影响白天NEE的主要因子.干旱阶段和湿润阶段NEE的日平均动态均呈“U”型曲线,但干旱阶段NEE的变幅较小.干湿交替增强了白天生态系统CO₂的吸收,干旱阶段最大光合速率(A_max)、表观量子产量(α)和生态系统呼吸(R_eco)的均值均高于湿润阶段.此外,干湿交替减少了盐沼湿地夜晚NEE释放的同时增强了其温度敏感性.