水体中亚硝酸盐积累的生物过程及影响因素研究进展

亚硝酸盐是氮循环过程的中间产物,其积累超过一定量则会抑制微生物的生长与代谢,也会给人与水生生物带来健康风险。而在高氮污水生物脱氮工艺中,持续维持亚硝酸盐的积累能实现短程硝化过程,降低生物脱氮的能耗进而降低运营成本。本文综述了在水环境中亚硝酸盐积累的生物过程与积累原因,并对影响亚硝酸盐积累的因素进行了总结,旨在为提高污水处理过程中氮的去除效率,降低运营成本,减少排放污水及自然水体中亚硝态氮含量提供参考。     

钾肥及与秸秆配施对紫色土作物产量和微生物群落结构的影响

基于紫色菜园土壤莴笋-白菜-甜玉米轮作4年12季连续定位施钾肥试验,研究不同种类钾肥及用量对重庆地区紫色菜园土上作物产量和土壤微生物群落结构的影响,为该地区作物生产确定合理的施钾技术提供科学依据。结果表明,在施用氮磷肥基础上,不同钾肥处理莴笋、白菜、甜玉米产量均显著提高;从3种作物4年平均产量和钾肥效益看,以单施适量化学钾(K_2)、单施适量秸秆钾(M_2)和秸秆还田配施少量化学钾(K_1+M_1)的施钾肥模式对白菜的增产效果好,增产28.05%—30.27%;M_2和K_1+M_1施钾肥模式对莴笋的增产效果较好,增产13.89%和13.81%;K_1+M_1施钾肥模式对甜玉米的增产效果最好,增产15.10%,表明秸秆还田配施少量化学钾(K_1+M_1)模式在供试3种作物生产中具有很好的应用前景。不同施钾处理对土壤微生物群落结构及丰度均会产生一定影响,以秸秆还田配施少量化学钾肥(K_1+M_1)对提高土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌的作用较好,并显著增加土壤微生物总PLFA含量,缓解对土壤微生物生存环境的胁迫,说明K_1+M_1能为土壤微生物的生长繁育创造有利环境。莴笋、白菜、甜玉米3种作物4年平均产量与土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌数量间存在显著相关性(P0.05),而不同钾肥处理对土壤微生物特征具有一定影响,说明施钾肥可能会调节土壤微生物特征,从而促进作物增产。     

结合代谢组学和转录组学分析恶臭假单胞菌Y-9主动稳定胞内外pH的机制

【目的】揭示恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida) Y-9在氨氧化过程中主动调节胞外和胞内pH稳态机制。【方法】在初始pH为7.19和9.40的硝化培养基中培养Y-9生长48 h，利用代谢组学对比分析Y-9氨氧化过程中的显著差异代谢产物并预测解离常数(pKa)；结合转录组学对比分析Y-9氨氧化过程中的显著差异调控基因。【结果】Y-9在初始pH为7.19的相对酸性条件下，产生麦芽糖醇提高胞外pH；通过上调脱氨酶、脱亚胺酶和阳离子转运相关基因在相对酸性环境中的表达来维持细胞内pH稳定性。在初始pH为9.40的碱性条件下，产5-氨基戊酸3和草氨酸等有机酸及酸性物质降低胞外pH；通过调控NADH脱氢酶、细胞色素、ATP合酶和氨基酸转运相关基因的表达来维持细胞内酸度，应对碱性环境。【结论】本研究结果首先发现了Y-9具有稳定胞外pH的能力，探讨了其胞内pH稳态机制，拓展了对微生物与环境相互作用的认知，为进一步认识微生物脱氮过程中系统pH稳定机理提供了理论依据。     

硼抑制植物病害作用及机制的研究进展

硼不仅是植物生长必需的营养元素,也可减少和降低植物病害的发生。本文总结了硼抑制植物病害发生的作用机制：参与植物细胞壁和膜形成,增强植物细胞稳定性;诱导植物产生系统获得性抗性;诱导植物细胞产生适量的酚类和过氧化物;抑制病原菌菌丝生长,扭曲病原菌菌丝结构形态;破坏病原茵活性氧代谢系统,加快膜脂过氧化作用;与生防菌协同控制植物病害发生等。另外,还探讨了矿质元素防治植物病害可能存在的问题以及应用前景,以期为进一步的研究提供参考。     

磷酸酶在病原菌侵染寄主中的作用

磷酸酶不仅在生物体正常细胞进程中具有重要作用,而且在病原菌与寄主相互作用中也起着至关重要的作用。目前,国内外在革兰氏阴性病原菌通过其Ⅲ型分泌系统(Type III secretion system,TTSS)分泌磷酸酶到寄主细胞以调控寄主免疫和扩大病原性方面研究较多,而在病原真菌逃避寄主免疫方面则报道很少。本课题组研究发现昆虫病原真菌绿僵菌分泌的一种胞外酪氨酸蛋白磷酸酶在体外能特异地使蝗虫体液免疫信号转导物质去磷酸化,暗示可能影响蝗虫的免疫防御。以下着重从磷酸酶的分类及其在病原菌侵染寄主中的作用研究等方面进行综述,以期为进一步研究磷酸酶的作用提供参考。     

微生物胞外多糖的合成及其在重金属修复中的作用机制与应用

重金属的生物不可降解性使其在环境中长期存在,导致严重的环境污染,对人类健康和生态系统构成威胁。与传统的物化修复技术相比,微生物修复具有成本低廉、环境友好和高效等特点。在面对重金属胁迫或营养不均衡时,微生物会被激发以分泌合成胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)。由此可见,EPS的产生是微生物对抗重金属胁迫的重要策略之一。EPS不仅能保护微生物在低温、高温、高盐等极端环境或受毒性化合物胁迫的条件下存活,并且在细胞内外进行信息和物质的交流与传递,既作为保护屏障限制重金属离子进入细胞,又作为介质进行交流。EPS结构中含有多个带负电荷的官能团,能够与重金属离子发生络合、离子交换、氧化还原等反应,从而降低重金属的生物有效性并减轻其毒性。微生物EPS在重金属胁迫环境中的修复具有重要意义。然而,目前缺乏关于微生物EPS合成过程、与重金属互作机制及其在重金属胁迫环境中应用现状的系统综述。本文概述了微生物EPS及其分类,详细阐述了细菌EPS胞内及胞外的生物合成机制,并探讨了微生物EPS与重金属互作机制,以及微生物EPS修复水、土环境中重金属污染方面的研究进展。最后,展望了EPS合成及其在重金属修复中的作用机制研究,可为微生物EPS进一步应用于环境重金属污染修复提供支持。     

土壤因子对绿僵菌生命活动的影响研究进展

绿僵菌是一种重要的昆虫病原真菌,它广泛分布于世界各地的土壤之中,在调节和控制土壤中有害昆虫方面发挥着重要作用。但在农业实际应用过程中,绿僵菌杀虫剂的施用效果很不稳定,原因之一是受到了土壤因子对其生命活动的影响。从土壤温度和水分、土壤pH、土壤微生物和土壤质地4个方面归纳总结了土壤因子对绿僵菌生命活动影响的研究进展,并对土壤因子影响绿僵菌生命活动的新研究方向进行了初步讨论,以期为进一步研究土壤因子影响绿僵菌生命活动的作用机理及绿僵菌在实际生物防控地下害虫领域的广泛和高效应用研究提供理论参考。     

岩层倾向对南方喀斯特地区坡耕地土壤理化性质的影响

岩层倾向与不同坡向组合形成了顺向坡和逆向坡的地貌差异,进而影响了土壤中非生物资源的分布。喀斯特地区由于特殊的地质构造,顺向坡和逆向坡分布普遍。以重庆市酉阳县泔溪镇喀斯特槽谷坡耕地为研究区域,研究岩层倾向对喀斯特地区坡耕地土壤理化性质的影响。研究结果表明,顺向坡表层和下层土壤的自然含水量、饱和含水量、总孔隙度、毛管孔隙度均显著高于逆向坡相应层位,非毛管孔隙度、容重显著低于逆向坡相应层位。顺向坡土壤的sa(SiO_2/Al_2O_3)、saf(SiO_2/(Al_2O_3+Fe_2O_3))值显著高于逆向坡,顺向坡淋溶发育程度高于逆向坡。顺向坡土壤表层和下层的有机质、速效钾及碱解氮含量均显著高于逆向坡表层和下层相应含量,而pH值和有效磷含量是逆向坡含量较高。顺向坡下层土壤pH值和水分含量低于表层,而逆向坡下层土壤pH值和水分含量高于表层。综上结果表明,当岩层倾向与坡向相同时,更有利于水分的入渗和保持,促进土壤的淋溶与发育。     

好氧氨氧化过程中的关键酶及N2O排放研究进展

氧化亚氮(nitrous oxide, N₂O)排放量的持续增加对全球生态平衡造成了严重的威胁。微生物N₂O排放占主要来源。其中,好氧氨氧化过程是氨在有氧的条件下氧化为亚硝酸盐,其直接或间接地影响着全球产生N₂O与释放量。氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)、全程氨氧化菌(complete ammonia oxidization, Comammox)和异养氨氧化菌(heterotrophic ammonium oxidizing bacteria, HAOB)是氨氧化过程中主要的参与者,明确这四类微生物N₂O产生的机制对缓解全球N₂O排放是必要的。本文综述了AOA、AOB、Comammox和HAOB在好氧氨氧化过程中驱动的N₂O产生途径,并结合酶学分析了一些关键酶在N₂O产生途径中的作用。本文旨在为调控生物N₂O排放提供理论基础。     

ZnO和CuO纳米颗粒对废水生物处理的影响及缓解毒性的研究进展

ZnO和CuO纳米颗粒(nanoparticles, NPs)在研究、医学和工业等领域的广泛使用,已引起人们对其生物安全性的忧虑。相关学者已在污水处理系统中检测到ZnO NPs和CuO NPs,由于其独特的理化性质,低含量NPs就对微生物群落结构和生长代谢产生毒性,进而影响污水脱氮的稳定运行。本文综述了ZnO NPs和CuO NPs对生物脱氮系统中相关功能细菌的毒性及机制,并总结了通过调节水环境因素(如pH值、离子强度、离子类型和天然有机物等)缓解ZnO NPs和CuO NPs的细胞毒性,以期为今后缓解和应急调控金属纳米颗粒(metal oxide nanoparticles, MONPs)对污水处理系统的冲击提供理论基础和支撑。