硇洲岛海胆可培养细菌的多样性

摘要：【目的】研究南海硇洲岛马粪海胆（Hemicentrotus pulcherrimus）可培养细菌多样性。【方法】采用纯培养法和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对样品中细菌（含放线菌）多样性进行研究。【结果】用补充0～2.0 mol/L NaCl的MA、ISP 2、NA、SWA和HAA培养基从海胆样品中分离到106株细菌菌株,根据形态观察和部分生理生化实验结果去冗余,选取34个代表性菌株进行基于16S rRNA基因序列的系统发育多样性分析。结果表明,这些分离菌株代表21个物种,属于3个大的系     

具抗菌活性放线菌菌株JSM 20.1的分离和鉴定

从药用植物银杏(Ginkgo biloba)根际土壤中分离到1株放线菌菌株JSM20.1,其发酵产物具有广谱抗菌活性。该菌株在多数培养基上生长良好,具有链霉菌属的典型形态特征。菌丝多分枝,不断裂;基内菌丝黄白色至棕褐色,气生菌丝黄白色至棕红色;孢子链直且长,偶有波曲,孢子柱状、光滑、不运动。在察氏、马铃薯浸汁、葡萄糖-天门冬酰胺、酵母膏-麦芽膏(ISP2)、燕麦(ISP3)、无机盐淀粉(ISP4)和甘油-天门冬酰胺(ISP5)琼脂上均产生可溶性色素,而在营养琼脂上不产生可溶性色素。生长温度范围为7～40℃,最适生长温度28℃;生长pH范围为5.0～10.0,最适pH7.0;能在含0～3%(质量与体积比)NaCl的培养基上生长,而在无NaCl的ISP2培养基生长最佳。根据其形态学特征、生理生化特征、细胞化学分类特征和基于16SrRNA基因序列的系统发育分析结果,菌株JSM20.1被鉴定为链霉菌属的有效发表种Streptomyces cyaneofuscatus的1个菌株。     

小溪自然保护区非盐环境土壤中嗜盐和耐盐菌多样性

【目的】研究湖南小溪国家级自然保护区普通非盐环境(ordinary non-saline environment)土壤样品中可培养嗜盐及耐盐细菌(含放线菌)多样性。【方法】采用纯培养法和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对样品中嗜盐及耐盐细菌多样性进行研究。【结果】用补充5%-20%(w/v)NaCl的MA、ISP2、ISP5、NA和HAA培养基从土壤样品中分离到114株细菌,其中8株为中度嗜盐菌,19株为轻度嗜盐菌,87株为耐盐菌。根据形态观察和部分生理生化实验结果去冗余,选取61个代表性菌株进行基于16S rRNA基因序列的系统发育多样性分析。结果表明,这些菌株属于细菌域(Bacteria)的3个大的系统发育类群(门;phylum)(Actinobacteria,Firmicutes,Proteobacteria)的16个科、18个属,代表了41个物种。多数菌株属于Firmicutes门(38株,62.3%)和Actinobacteria门(18株,29.5%)。大多数菌株与其系统发育关系最密切的已知物种的典型菌株之间存在一定的遗传差异(16S rRNA基因序列相似性为96.9%-99.8%),其中有7个菌株(JSM070026,JSM081004,JSM081006,JSM081008,JSM083058,JSM083085,JSM084035)代表7个潜在新种(potential novel species)。【结论】研究结果表明,湖南小溪国家级自然保护区普通非盐环境土壤中存在较为丰富的可培养嗜盐及耐盐细菌多样性,并且潜藏着较多新的微生物类群(物种)。     

杉木幼苗非结构性碳水化合物对遮阴及恢复光照的响应

该研究以盆栽杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗为研究对象,采用遮光率为60%的遮光网进行遮阴处理,以正常光照为对照,遮阴处理30 d后部分杉木幼苗进行20 d的光照恢复处理,测定分析遮阴及恢复光照处理后不同组织/器官的非结构性碳水化合物(NSC)浓度及其分配、以及NSC库的变化,以探讨杉木幼苗在遮阴及恢复光照后的NSC调控机制。结果显示:(1)遮阴能够显著降低杉木幼苗各组织/器官可溶性糖浓度,各组织/器官下降幅度依次为细根(71%)>当年生叶(68%)>一年生叶(58%)>树皮(57%)>木质部(55%)>粗根(45%);遮阴使淀粉浓度的下降程度显著高于可溶性糖,在所有组织/器官中粗根的淀粉浓度下降幅度最低(50%),其次是木质部(72%)细根的淀粉浓度下降最大。(2)遮阴处理使杉木幼苗各组织/器官的NSC浓度下降量均超过50%,但杉木幼苗的存活率依然为100%;遮阴后杉木幼苗的生物量变化无明显差异,但NSC库变小,NSC相对分配改变;遮阴后不同组织/器官的NSC下降程度不一,其中粗根的NSC浓度显著高于细根。(3)恢复光照处理后杉木幼苗各组织/器官的NSC浓度均可恢复到对照水平。研究证明,遮阴环境下杉木幼苗能够主动调节其NSC在各组织/器官的分配使其维持在一定范围,从而提高杉木幼苗对遮阴环境的适应性,而不是以牺牲生长为代价。     

杉木幼苗生物量分配格局对氮添加的响应

大气氮(N)沉降的急剧增加可能会对植物碳(C)固定和分配产生深远影响。然而, N添加如何影响碳水化合物在植物不同器官之间的分配动态并不十分清楚。该研究利用杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗盆栽试验, 设置N添加处理, 测定分析幼苗非结构性碳水化合物(NSC)与结构性碳水化合物(SC)含量和库的变化, 以探讨N添加后杉木幼苗不同器官中NSC与SC的分配模式及调控机制。结果发现: (1) N添加虽然显著增加叶片净光合速率(143.96%), 但却降低了叶片中的NSC含量和库; N添加导致一年生茎的淀粉含量显著下降, 而可溶性糖含量的变化不显著, 当年生茎的NSC组分含量和库没有显著变化; 幼苗根系的NSC及其组分含量和库也有降低的趋势。(2) N添加后地下与地上生物量的比值降低22.09%, 其中SC库比值降低31.07%, 而NSC库比值无显著变化。(3) N添加使地上部分的磷(P)库显著增加, 使地下与地上P库的比值降低了57.02%, 而N库的比值无显著变化。(4) N添加后土壤pH由(4.94 ± 0.09)显著降低到(4.02 ± 0.04), 铵态N和硝态N含量分别增加7.17倍和11.55倍, 土壤有效P含量也增加了42.86%, 而土壤中脲酶(62.75%)和酸性磷酸酶(56.52%)的活性显著降低。研究表明, 低养分条件下杉木幼苗主要通过构建根系结构增加养分吸收, 而非通过向根系分配更多的NSC, 而N添加驱动的养分缓解使更多的碳水化合物分配到地上器官, 导致地上部分SC积累。     

小溪自然保护区嗜盐及耐盐菌抗菌活性筛选及生物学特征

以8个敏感菌株(3株革兰阳性菌、3株革兰阴性菌和2株真菌)作为指示菌,采用管碟法对分离自湖南小溪自然保护区普通非盐环境(ordinary non-saline environment)土样中的114株嗜盐及耐盐细菌(含放线菌)进行抗菌活性筛选,并对抗菌活性较强的菌株进行了基于16S rRNA基因序列的系统发育分析和生物学特性研究。结果显示,74株受试菌株的发酵产物具有抗菌活性,阳性率为64.9%。综合分析形态特征、生理生化特征和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析数据,表明9株具有较强抗菌活性的菌株分别属于Bacillus属(JSM 081049、JSM 082021-1、JSM 082056、JSM 082080、JSM 082081-1、JSM 082097)、Arthrobacter属(JSM082018)、Brachybacterium属(JSM082044)和Streptomyces属(JSM082030)。     

湛江硇洲岛海葵相关可培养细菌系统发育多样性

【目的】了解湛江硇洲岛海葵样品中相关可培养细菌的多样性。【方法】运用纯培养法和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对样品中可培养细菌多样性进行研究。【结果】用补充0～2.0 mol/L NaCl 的MA、ISP 2、NA、SWA和HAA培养基从海葵样品中分离到126株细菌,通过形态观察和部分生理生化实验去冗余,选取42株具有代表性的菌株进行基于16S rRNA基因序列的系统发育多样性分析。结果表明,42个分离菌株可分为25个物种,属于3个大的系统发育类群(Firmicutes,Gamma-Proteobacteria,Actinobacteria)、11个科、18个属。多数菌株属于Firmicutes门（17株,40.5％）和Gamma-Proteobacteria亚门（14株,33.3％）。这些分离菌株中,至少有6个菌株可能代表6个不同属的6个新物种：JSM 071004、JSM 071068、JSM 071073、JSM 072002、JSM 073008和JSM073097分别代表Bacillus、Halobacillus、Piscibacillus、Pontibacillus、Alteromonas和Nocardiopsis属的新物种。【结论】从以上结果可以看出,湛江硇洲岛海葵中存在较为丰富的微生物物种多样性和系统发育多样性,并且潜藏着较多的新的微生物类群（物种）。     

施石灰对杉木人工林土壤呼吸及其温度敏感性的影响

我国酸沉降主要分布区域与杉木人工林主要分布区域重合,石灰添加是改良酸化土壤的有效措施。为探究酸沉降背景下施石灰对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,本研究以杉木人工林土壤为对象,在2018年6月一次性添加0、1和5 t·hm^-2的氧化钙,于2020年6月开始进行为期一年的原位土壤呼吸速率观测。结果表明：与不施石灰相比,施石灰显著提高了土壤pH值和交换性Ca²⁺含量,不同石灰施用量之间无显著差异。杉木人工林土壤呼吸及其组分具有明显的季节差异,表现为夏季最高,冬季最低,施石灰未显著改变其季节动态特征。施石灰显著降低了土壤异养呼吸速率,提高了自养呼吸速率,最终导致施石灰对土壤呼吸无显著影响。土壤呼吸月动态变化与温度月动态变化基本保持一致,土壤呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,施石灰后土壤呼吸及自养呼吸的温度敏感性(Q₁₀)呈上升趋势,土壤异养呼吸的Q₁₀呈下降趋势。综上,施石灰提高了杉木人工林土壤自养呼吸,显著降低了土壤异养呼吸,这有利于杉木人工林土壤固碳。     

酸雨和根系去除对杉木和火力楠人工林土壤有机碳的影响

酸雨是我国严重的环境问题之一，近年来其类型逐渐由硫酸型(SAR)向混合型(MAR)和硝酸型(NAR)转变。根系不仅是土壤有机碳的来源，也在土壤团聚体形成过程中发挥重要作用。然而，酸雨类型的转变和根系去除如何影响森林土壤有机碳并不清楚。本研究在杉木和火力楠人工林中进行为期3年的不同类型酸雨(硫酸∶硝酸为4∶1、1∶1和1∶4)模拟并结合断根处理，分析土壤有机碳和理化性质的变化，并进行团聚体粒径分级及平均重量直径的测定。结果表明：根系去除使两林分土壤有机碳库分别显著降低16.7%和21.5%,使土壤惰性有机碳含量分别显著降低13.5%和20.0%;根系去除显著降低了火力楠土壤团聚体稳定性、大团聚体比例和有机碳含量，而对杉木林无显著影响。不同类型酸雨对杉木和火力楠人工林土壤有机碳库和土壤团聚体结构均无显著影响。综上，根系在土壤有机碳的稳定中起关键作用，且根系对有机碳稳定性的贡献因森林类型而异，而短期内不同类型酸雨对土壤有机碳的稳定性无显著影响。     

放线菌JSM20.1发酵条件优化及活性物质特性初步研究

采用单因子实验和正交试验对具抑菌活性放线菌JSM20.1发酵培养基和发酵条件进行优化,并对其产生的抑菌活性物质的特性进行了初步研究。优化后的最佳发酵培养基:葡萄糖15.0 g,大豆粉10.0 g,NaCl 5.0 g,酵母膏1.0 g,CaCO31.0 g,复合盐A液20 mL,复合盐B液1 mL,水1000 mL,最佳起始pH7.0。优化后的最佳发酵条件:摇瓶装量20%,摇床转速200 r/min,发酵温度28℃。所产生的抑菌活性物质有较好的热稳定性,在强酸、强碱和高温条件下都具有稳定活性,不溶于石油醚和氯仿,溶于乙酸乙酯。