芒草种植对土壤细菌群落结构和功能的影响

芒草作为第二代能源植物的代表,其生长过程中根际土壤细菌群落的结构与功能尚不清楚.本研究以种植5年的芒草(湘杂芒1号)为研究对象,选取裸地作为对照,采用16S rRNA基因Miseq测序技术研究其细菌群落组成,同时采用PICRUSt功能预测分析其功能.结果表明: 芒草根际细菌由变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门等23个门、231个属的细菌组成,表现出群落组成的丰富性.细菌群落分析表明,种植湘杂芒1号改变了根际细菌群落结构,其细菌群落多样性低于裸地对照.PICRUSt功能预测分析表明,湘杂芒1号根际细菌主要涉及氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成、信号转导机制等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性,并有22个基因功能家族预测基因相对丰度高于裸地,表明种植湘杂芒1号提高了根际细菌功能.对氮、磷循环相关基因进行分析表明,种植湘杂芒1号改变了土壤氮、磷代谢能力.     

精噁唑禾草灵降解菌株Rhodococcus sp.DSB-1分离鉴定、降解机制及其应用研究

【目的】分离并鉴定精噁唑禾草灵高效降解菌株,为开发高效降解菌剂,强化精噁唑禾草灵原位修复,保证黄瓜产品安全提供菌株资源和理论依据。【方法】利用富集培养的方法分离降解菌株,并通过形态学、生理生化特征和16S rRNA基因进化分析进行鉴定;HPLC/MS鉴定菌株降解精噁唑禾草灵的中间产物,采用鸟枪法建库克隆降解过程中关键的水解酶基因,并进行异源表达,利用Michaelis-Menten双倒数曲线图测定酶动力学参数;通过正交试验确定菌株液态发酵参数,并通过对黄瓜灌根接种的方式,研究降解菌株对黄瓜根际土壤中精噁唑禾草灵的降解以及甘露醇对降解效率的强化作用。【结果】Rhodococcus sp. DSB-1在24 h内能将100 mg/L精噁唑禾草灵完全转化为精噁唑禾草灵酸,降解最适温度和pH分别为30℃和8.0。克隆得到一个精噁唑禾草灵水解酶基因,命名为pepE。水解酶PepE对精噁唑禾草灵的K_m为28.2μmol/L,k_(cat)/K_m为11.0 L/(μmol·s)。在发酵温度30℃、通气量1:0.4、搅拌速度200 r/min、培养时间48 h条件下,液态发酵所得菌剂对精噁唑禾草灵的降解效率最高。投加至黄瓜根际的菌株DSB-1可以在黄瓜根系定殖,12d内完全降解黄瓜根际环境中10mg/kg的精噁唑禾草灵。此外还发现添加甘露醇可强化菌株的修复能力,降解效率相对于未添加的处理提高14.8%。【结论】菌株DSB-1具有原位修复精噁唑禾草灵污染土壤的潜力。     

拟南芥QUA1基因在光信号途径中的表达与功能分析

光信号在植物生长发育过程中具有非常重要的作用。不同的光信号通过调节植物下游基因的表达,进而影响细胞分化、结构和功能的改变,以及组织和器官的形成,参与植物光形态建成。QUA1 (QUASIMODO1)是拟南芥糖基转移酶家族中的一个成员,参与植物细胞壁中果胶的合成。本文以拟南芥qua1-1/cry1以及qua1-1/phyB双突变体为材料,对QUA1基因在光信号途径中的功能进行了分析。结果显示,qua1-1突变体在暗、蓝光、红光以及远红外光培养条件下下胚轴的伸长均受到抑制,QUA1基因的表达同样受到光信号的调节,而且突变体中多种光信号调节基因的表达也受到了影响。通过对qua1-1突变体下胚轴的观察发现,突变体下胚轴表皮细胞长度明显变短。与cry1以及phyB突变体相比,qua1-1/cry1和qua1-1/phyB双突变体下胚轴长度明显变短,而且双突变体中光信号调节基因的表达也有明显变化,表明QUA1可能参与了CRY1以及PHYB介导的蓝光及红光信号传导。以上结果表明QUA1影响了下胚轴细胞的伸长以及光信号调节基因的表达,并参与调控多种光信号传导途径。