丛枝菌根真菌菌丝体吸附重金属的潜力及特征

应用玻璃珠分室培养系统获得丛枝菌根真菌材料,研究了离体真菌菌丝体对pH缓冲体系中Zn、Cd和Mn等金属离子的吸附特征。试验结果表明,真菌菌丝体对各金属离子吸附能力差异显著,对Cd最强,Zn次之,Mn最弱。试验条件下,菌体可分别吸附相当于自身干物重1.6%的Mn、2.8%的Zn和13.3%的Cdo吸附于菌丝体的Cd2+绝大部分可以被Ca2+交换吸附。另外研究了宿主植物根系对Cd的吸附作用,证实菌根真菌侵染改变了根系的吸附特性,相对于非菌根根系,菌根的CEC较高,对Cd的吸附能力较强。试验结果为重金属污染条件下丛枝菌根强化根系的屏障作用提供了直接证据。     

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.     

森林生态系统镉污染研究进展

综述了近几十年来国内外有关森林生态系统镉污染的研究进展。森林生态系统镉污染的来源有自然来源和人为来源 ,自然森林生态系统和人工森林生态系统的镉污染来源有明显差异。林地污泥应用、污灌、含镉磷肥的施用以及大气沉降等是人工森林生态系统镉污染的主要来源。镉污染对森林生态系统中的生产者、消费者和分解者均有毒害作用。森林生态系统的结构和功能特性使其在环境镉污染监测和防治中起着重要作用。     

丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)对铜污染土壤上玉米生长的影响

盆栽试验研究了不同土壤施Cu水平(0、50、200 mg/kg)下,接种不同来源的两个丛枝菌根真菌Glomus intraradices菌株对玉米生长、Cu、P以及微量元素Fe、Mn、Zn吸收的影响.结果表明:接种菌根真菌显著提高了玉米的生物量,增加了玉米植株P浓度和吸收量;随着施Cu水平提高,各处理根系Cu浓度显著增加.各施Cu水平下玉米根系Cu浓度远远高于地上部分Cu浓度,同一施Cu水平下接种处理根系Cu浓度要显著高于对照;尤其在200 mg/kg施Cu水平下,接种处理根系Cu浓度大约是地上部分的45～58倍,对照根系Cu浓度大约是地上部分的12倍.总体上,试验条件下两个菌株对玉米的接种效应没有明显差异.试验表明丛枝菌根对重金属Cu有较强的固持作用,这可能是菌根减轻宿主植物Cu毒害的一个重要机制.     

城市绿地微生物及其对城市化的响应

城市绿地微生物的稳定性是城市绿地发挥其重要生态系统功能的重要因素。人类世时代的快速城市化会改变城市绿地土壤理化性质、输入新兴污染物、加剧微生物生态系统潜在风险、改变微生物群落多样性及生态系统功能多样性,深远地影响了城市绿地的生态系统服务功能。本文综述了城市绿地微生物的特征,以及城市化进程对城市绿地微生物组（包括土壤、植物叶际和空气）、抗生素抗性基因、病原微生物和稀有物种群落的影响。与自然微生物相比,城市绿地微生物普遍具有较高的异质性,受人类活动影响大。同时,抗生素抗性基因水平以及人类致病菌数量则显著增加,体现了城市化对城市绿地生态系统健康和功能的扰动。今后研究中应更加关注城市化对于城市绿地微生物的影响,为其对人群健康影响风险评价提供可靠理论支持。     

生物耐铜的分子机理及铜污染环境的生物联合修复

铜是动植物和人类必需的微量元素,缺乏或过多都将产生不良影响。随着社会经济的发展,人类活动对环境的干扰日益加剧,工业和农业生产活动常可导致土壤铜污染,铜已成为土壤重金属污染的主要元素之一。总结了铜在植物体内的自发内稳态调节机制,在细菌和真菌体内的吸收、分布、解毒和调节因子,同时以蚯蚓为例简要阐述了土壤动物对铜的解毒机理;从分子生物学角度对重金属铜在生物体内的代谢机理及生物对环境中过量铜的联合修复研究进展进行了综述,以期为铜污染环境的植物、微生物和动物联合修复的分子机理研究提供借鉴。     

有机酸对菜地土壤磷素活化的影响

实验室模拟研究两种有机酸(柠檬酸、草酸)对菜地土壤磷素活化的影响。结果表明:有机酸对菜地土壤磷的活化效果较明显,且随有机酸浓度的增加,土壤磷活化效果越显著。两种有机酸的活化效果为草酸>柠檬酸。有机酸对磷的活化效果与土壤Olsen- P含量、有机质含量呈显著正相关关系。土壤中有效磷的释放随着有机酸浸提时间的延长而逐渐增加。     

环境抗生素抗性基因研究进展

抗生素耐药性及其在全球范围内的传播已成为国际关注的热点。本文结合最新文献,综述了抗生素抗性基因在环境中的来源、传播、分布以及新型抗性基因的发现等方面的研究进展。环境中抗生素抗性基因的来源主要是环境中细菌的内在抗性基因及随人或动物粪便排到体外的抗性细菌。功能宏基因组学技术的应用极大地丰富了人们对抗生素抗性组学的认知,并已从环境中筛选到多种新型抗性基因。近年来,由于抗生素在医疗以及养殖业中的大量使用,增加了抗性基因在环境中的丰度和多样性,加速了抗性基因在环境中的传播,在多种环境介质(如养殖水域、污水处理厂、河流、沉积物和土壤等)均检测到多种高丰度的抗生素抗性基因。我们建议今后在以下方面开展深入研究:(1)抗性基因传播和扩散的机制;(2)新型抗性基因筛选和抗性机制;(3)抗生素和抗性基因环境风险评估体系等。     

典型淹水稻田土壤微生物群落的基因转录活性及其主要生理代谢过程

【目的】利用环境转录组技术,研究复杂稻田土壤中微生物群落主要生理代谢过程的基因表达水平及其对长期施氮磷钾肥(Mineral nitrogen,phosphorus,and potassium,NPK)的响应规律。【方法】针对中国科学院常熟农田生态系统长期定位试验的NPK施肥处理和不施肥对照处理(Control check,CK)稻田土壤,淹水培养2周后提取土壤微生物总RNA进行高通量转录组测序,利用MG-RAST网络分析平台(Metagenomics Analysis Server)进行活性微生物组成分析、基因功能注释及基因功能分类。【结果】细菌是CK和NPK处理稻田土壤微生物的优势类群,占比高达95%以上,细菌中的活性基因主要源于变形菌门(Proteobacteria,占细菌的50%以上)。同时也检测到古菌、真核生物和病毒等多种微生物的活性基因,而古菌中的活性基因主要源于奇古菌门(Thaumarchaeota,约占古菌的70%)。酸杆菌门(Acidobacteria)在NPK处理土壤中的转录活性显著高于CK处理土壤,而其他的细菌及古菌类群的转录活性在CK和NPK处理土壤间无显著性差异。CK和NPK处理土壤中表达量最高的基因是ABC transporter编码基因,与物质跨膜运输紧密相关。基于COG(Clusters of Orthologous Genes)、Subsystem、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)3种基因功能分类数据库,发现CK和NPK处理土壤中微生物的主要代谢活动均为能量产生与转化、碳水化合物代谢、蛋白代谢和氨基酸代谢,而最活跃的代谢路径为氧化磷酸化及氨酰-tRNA合成。【结论】淹水状态下CK和NPK处理稻田土壤中的活性微生物组成较为一致,仅Acidobacteria的转录活性在两者间差异较大;在微生物的主要代谢活动方面,CK和NPK处理土壤之间基本一致,均以能量获取与蛋白代谢为主,长期施用无机化肥对复杂土壤微生物群落水平的主要代谢活动影响较小。     

环境科学国际合作的理论机制研究

迄今科学界尚无形成系统的国际科学合作理论,也鲜有就环境科学国际合作进行理论研究。首次从全球资源配置的角度来看待环境科学国际合作。通过国际合作,环境科学在内在科学动力和外在社会动力的驱动下,促使全球科学资源和社会资源向有利于环境学科自身发展的方向流动和积聚。其中,配置科学资源遵循"最优要素选择原则",配置社会资源遵循"最小省力原则",两种内在动力和两个调节手段共同构成了环境科学国际合作的理论机制。