西双版纳保护区植物根际细菌的筛选及其促生能力研究

【背景】西双版纳保护区具有丰富的生物多样性,而该区域植物根际细菌特别是放线菌及其促生能力相关报道较少。【目的】从西双版纳保护区根际土壤中筛选出植物根际促生菌,并检测其促生能力。【方法】采用5种不同培养基筛选出植物根际促生菌并通过16S rDNA序列分析进行分类学鉴定,运用Salkowski法测定菌株产IAA的能力,CAS法测定菌株产铁载体能力,钼锑抗显色法测定菌株的解磷能力,CMC-Na法测定菌株产纤维素酶能力和改良的Young法测定产淀粉酶能力,综合评价所得菌株的促生能力。【结果】从土样中分离纯化得到14株典型促生菌,经鉴定分别归属于链霉菌属(Streptomyces)、诺卡菌属(Nocardi)、杆菌属(Bacillus)、中华根瘤菌属(Ensifer)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、固氮螺菌属(Azospirillum)和狭单胞菌属(Stenotrophomonas)。其中菌株B433产吲哚乙酸的能力在培养12 d时达到最大值9.23 mg/L;菌株B351、B453、B546这3株菌株产铁载体的能力较强,其Su80%,最高可达86.67%,强度为+++++;菌株B541的解磷能力最强,磷酸根的浓度达到9.79 mg/L;菌株B442综合产纤维素酶能力最强为31.86 U/mL;菌株B412淀粉酶活力为16.07 U/mL。【结论】西双版纳保护区植物根际土壤促生细菌种类丰富,且具有较强的广谱促生能力,有潜在的开发价值,本研究可为此地的微生物资源开发提供可靠的菌株资源依据。     

全英文“环境工程微生物学”的国家线下一流本科课程成长之路

国家一流本科课程的评审认定是教育部全面深化教育教学改革的重要举措,也是提升本科教学质量的重要一环,极大地促进了任课教师对标评价量规进行教研教改。为促进环境工程专业核心基础课的教改,“环境工程微生物学”全英课程组在先进的教育思想、方法和教育心理学的指导下,对教学理念、课程内容、教学组织和实施等多方面进行了大胆的改革和创新,注重课程思政和因材施教,增加课堂教学的师生互动和生生互动;针对工科类学生的培养目标,引入实际工程的应用案例,在课内外补充环境微生物工程领域研究的最新进展和教师的科研成果,注重提升课程的高阶性、创新性和挑战度,从多方面强化知识、能力、素质的有机融合,学生学习效果明显提高。申报并获认定为首批国家线下一流本科课程和广东省一流本科课程。     

厌氧条件下微生物将磷还原为磷化氢

【目的】磷化氢为磷的气态形式,将污水中磷通过转化为磷化氢的方式去除,为污水除磷提供新思路。【方法】采用厌氧持续培养的方式,以经过磷化氢处理和没有处理的水稻土分别作为接种物,在氧化还原电位(ORP)≤-300 m V、恒温35°C,避光持续培养160 d。【结果】培养器1出水总磷的去除率稳定达到25%,最高去除率为26.78%,气体磷化氢的产量达到130 ng/L以上。培养器2出水总磷去除达到23%,气体磷化氢的产量达到126 ng/L。【结论】对水稻土进行厌氧条件下连续培养,可以形成稳定的厌氧产磷化氢微生物体系,提高磷化氢的释放量。     

大气CO2升高和紫外辐射相互作用对羊栖菜生理特性的影响

为了研究经济海藻羊栖菜对大气CO2浓度增加与紫外辐射(UVR)相互作用的响应,设置两个CO2浓度(380μL/L和800μL/L)以及两种辐射处理,即PAR处理(滤除UV-A、UV-B,藻体仅接受可见光,400—700nm)和PAB处理(全波长辐射280—700nm)培养海藻,探讨了羊栖菜生长、光合作用、呼吸作用、光合色素含量、可溶性糖和蛋白以及硝酸还原酶活性的变化情况。结果表明高浓度CO2显著提高羊栖菜藻体的相对生长速率,并且紫外辐射的负面效应在高CO2处理下表现不显著。高CO2降低了藻体的光合作用速率,而UVR的负面效应和生长体现为一致性,但是羊栖菜的呼吸作用没有受到环境变化的明显影响。羊栖菜的光合色素叶绿素a和类胡萝卜素在高浓度CO2处理下明显降低,而UVR没有明显影响。环境因子对羊栖菜的可溶性糖没有影响,但是在高CO2和全波长辐射处理下,藻体可溶性蛋白的含量显著增加。同时高CO2明显提高了硝酸还原酶的活性,并且仅在高浓度CO2处理下藻体中UVR对其活性有抑制作用。CO2和UVR对羊栖菜的大多数生理特性存在明显的交互作用,在未来CO2浓度进一步增加的情况下,UVR的负面效应将会得到一定程度的缓解,这样有利于羊栖菜在养殖海区获得更高的产量。     

土壤环境中微塑料污染及迁移转化规律研究进展

作为一种新兴的污染物, 微塑料在水和土壤生态系统中普遍存在, 并成为了近年来环境污染研究的热点之一。目前研究主要集中在海洋和淡水生态系统中微塑料的检测、赋存、表征和毒理学等方面, 但与水生态系统相比, 对土壤生态系统中微塑料的生态效应的了解还很有限。为此, 论文综述了土壤环境中微塑料的来源、丰度及分布特征、微塑料对土壤结构和生物的负面影响、微塑料的迁移机制以及食物链中的营养转移等方面的研究进展, 以揭示土壤环境中微塑料造成的潜在生态和人类健康风险, 最后提出未来微塑料污染及其土壤生态毒性的研究方向。     

不同温度下CO2浓度增高对坛紫菜生长和叶绿素荧光特性的影响

大气CO2浓度升高对海藻的影响已有许多的研究报道,但鲜见有关温度与CO2相互作用的研究.在4种条件下对坛紫菜进行连续通气培养:(1)15℃+ 390tmol/mol CO2,(2) 15℃+700 μmol/mol CO2,(3) 25℃+390 μmol/mol CO2,(4) 25℃+ 700 μmol/mol CO2.从而探讨这种南方海域重要栽培海藻种类的生长和叶绿素荧光特性对温度和CO2相互作用的响应.结果表明:CO2对坛紫菜的生长的影响具有温度依赖性,在低温生长条件下提高CO2浓度更有利于坛紫菜的生长.CO2对坛紫菜叶绿素a(Chlorophyll a,Chl a)和类胡萝卜素(Carotenoid,Car)的促进作用远大于温度对其产生的影响.相对于25℃的生长温度而言,15℃生长温度下的坛紫菜表现出较高的最大相对电子传递速率(rETRmax),表明坛紫菜在低温环境下有较高的光合潜力;而CO2对坛紫菜的rETRmax没有明显影响.对于在不同测定温度下的光合荧光特性而言,在10-30℃测定温度范围内,在各生长条件下的海藻的rETRmax、光能利用效率(α)和最大光化学量子产量(Fv/Fm)随温度的升高变化不明显;但在较高测定温度下(≥30℃),上述荧光参数显著下降,说明高温易引发海藻光能利用效率和光合能力的下降,这可能与光系统(PS)Ⅱ反应中心活性下调有关.同时,当测定温度大于30℃时,15℃生长条件下的坛紫菜的rETRmax、α和F/Fm值下降趋势远大于25℃生长条件下的坛紫菜的值,表明在低温生长条件下的坛紫菜对短期高温胁迫的适应能力较弱;而在高CO2浓度生长条件下的坛紫菜的rETRmax总是低于正常CO2浓度生长下的值,说明CO2浓度升高会抑制坛紫菜在短期高温条件下的光合电子传递能力.     

水培条件下两种植物根系分泌特征及其与污染物去除的关系

分别以黑臭河涌污水和霍格兰营养液作为培养液,选取种内个体大小基本一致的风车草(Cyperus alternifolius)和美人蕉(Canna indica)各2株分别水培于2种培养液中,研究经污水驯化和营养液培养后植物的生长状况、根系分泌物、根系径向泌氧以及污水净化效果。结果表明,美人蕉在营养液中的增长速率明显高于污水,而风车草在2种培养液中的增长速率相差不大。2种植物在2种培养液中的单位重量分泌能力存在显著差异。在经过污水及营养液培养后,风车草单位重量分泌能力均高于美人蕉;就单种植物而言,污水水培的植株单位重量分泌能力均高于营养液水培的植株。风车草(营养液)、风车草(污水)、美人蕉(营养液)和美人蕉(污水)的最大分泌量分别为2.89、34.76、1.28、1.82 mg·g-1·d-1。在2种培养液中,风车草的根系泌氧速率均明显高于美人蕉。就单种植物而言,经污水驯化的植物,其泌氧速率均高于营养液中培植的植物,风车草(污水)泌氧速率最大,为0.92μmol O2·h-1·g-1(植株)或6.69μmol O2·h-1·g-1(根),美人蕉(营养液)泌氧速率最小,为0.20μmol O2·h-1·g-1(植株)或1.15μmol O2·h-1·g-1(根)。植物经过一段适应期后,对氨氮、TN、TP的去除率稳定达到90%以上;COD的去除率整体不高,单位重量的风车草和美人蕉对COD的去除量分别为6.95±1.78和1.35±0.52 mg·g-1,而对TP的去除量最小,分别为0.28±0.06和0.06±0.02 mg·g-1。对于COD、氨氮、TN和TP,风车草的单位重量去除量显著高于美人蕉,这与风车草根系分泌有机物能力及根系泌氧能力较美人蕉强有明显的一致性。研究表明,采用风车草作为浮床植物应用于污染水体修复,能达到更佳的效果。     

气候变化对海藻龙须菜生长与光合作用耐热特性的影响

为探讨大气CO2升高和温室效应对龙须菜生长及生理生化特性的影响,在4种条件下培养龙须菜:1)对照组(390μL/L CO2+20℃),2)CO2升高组(700μL/L CO2+20℃),3)温度升高组(390μL/L CO2+24℃),4)温室效应组(700μL/L CO2+24℃),测定藻体生长和生化组分以及高温胁迫下的最大光化学量子产量(Fv/Fm)和光能利用效率(α)、光合速率(Pn)和呼吸速率(Rd)。结果表明,CO2升高、温度升高以及温室效应均促进龙须菜的生长,温室效应下的促进作用更明显。温室效应使龙须菜具较高的Pn和Rd以及较低的可溶性蛋白(SP)和可溶性碳水化合物(SC)含量。高浓度CO2对叶绿素(Chl a)和类胡萝卜素(Car)含量没有显著影响,而高温使其上升;藻红蛋白(PE)和藻蓝蛋白(PC)含量不受CO2浓度和温度的影响。龙须菜Fv/Fm、α、Pn和Rd值,在32℃处理3 h后略有上升,在36℃处理3 h后下降,而在40℃处理20 min后降到极低水平。正常温度(20℃)生长的龙须菜最高耐受温度在32—36℃之间,而较高温(24℃)生长的龙须菜在36—40℃之间;生长温度对光合作用和呼吸作用耐热性能的影响比CO2浓度的影响更大;而温室效应生长条件下的龙须菜光合作用表现出更突出的耐热性能。     

无机碳供应与光照条件对坛紫菜光合功能的影响

海藻群体密度过大常引起海水中CO_2供应和光照强度降低,为探讨这两种环境条件对坛紫菜光合作用的影响,在4种条件下培养坛紫菜,即390μL·L^-1(正常空气)+全日光、20μL·L^-1(低CO_2供应)+全日光、390μL·L^-1+低日光(光照强度为全日光的20%)、20μL·L^-1+低日光,测定藻体的碳酸酐酶活性、光合速率,以及不同温度下开放状态光系统Ⅱ最大量子产量(F_ v'/F _m').结果表明:低CO_2供应和低日光下生长的坛紫菜具有较高的碳酸酐酶活性,并且低日光能够提高海藻最大碳饱和光合放氧速率(V _max).在低日光下,生长在低CO_2海水中的坛紫菜V _max显著低于正常CO_2海水中生长的海藻V _max;在全日光下,低CO_2下生长的海藻V _max却高于正常CO_2下生长的海藻V _max.生长在低CO_2和低日光条件下的海藻在低温(10℃)和高温(30℃)下,藻体的F_ v'/F _m'变化不明显;而生长在390μL·L^-1+全日光环境中的海藻在高温环境下200 min后,藻体的F_ v'/F _m'相比40 min时的F_ v'/F _m'降低76.4%.低CO_2和低日光提高坛紫菜光合无机碳利用能力以及适应短期温度变化的能力,而低CO_2对海藻光合速率的影响与海藻所处光照环境有关.     

铁基生物炭联合生物电化学原位修复Pb-多环芳烃复合污染底泥的效果与机理

城市河道及附近水体底泥是重金属和持久性有机污染物的重要汇集地。本研究以Pb-菲复合污染底泥为对象,探索铁基生物炭联合微生物电化学技术对底泥的原位修复效果与机理。结果表明,通过浸渍烘干法制备的铁基生物炭表面铁以Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃为主,具有磁性。铁基生物炭联合生物电化学(0.2 V)使底泥中菲的去除速率提高6.75倍,主要原因在于阳极可作为电子受体强化底泥中菲的共代谢降解,额外投加葡萄糖加速了底泥菲的生物电化学降解,导致菲的去除速率增大1.09倍。同时,阳极生物电化学过程降低了底泥pH,促进了底泥Pb向弱酸可溶态转化,在电场力作用下向阴极迁移并转化为残渣态。高通量测序结果表明,铁基生物炭联合生物电化学促进了底泥中Tissierella、Erysipelotrichaceae和Pseudomonas三类细菌的生长,导致了菲的生物电化学强化降解及Pb活化。