土壤宏蛋白质组学在土壤污染评价中的应用

土壤微生物指标是评价土壤污染程度的重要生物学指标之一.近年来,随着分子生物学的发展,应用宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白质组学技术考察土壤微生物的生态功能成为土壤功能的研究热点.相对于宏基因组学和宏转录组学,土壤宏蛋白质组学是以土壤微生物基因的功能组分——蛋白质为直接研究对象,考察不同时空点提取出来的土壤蛋白质的变化规律,更有助于揭示土壤微生物的生态功能及其在污染物迁移转化过程中的作用,在评价土壤污染方面也更具潜力.目前,土壤宏蛋白质组学正处于起步阶段,而土壤蛋白质的提取方法是制约其发展的主要因素之一,因此本文综述了蛋白质作为土壤污染评价指标的优势,重点比较了不同土壤蛋白质提取方法的优劣,结合案例分析了蛋白质作为土壤污染评价指标的可行性及存在的问题,并对土壤宏蛋白质组学的发展进行展望.     

土壤污染生态毒性效应评价研究进展

随着社会经济的高度发展,人类活动加剧,我国土壤污染问题突出,不仅威胁人体健康,同时也严重威胁动植物及微生物的安全,生态安全问题不容忽视。但是我国土壤污染风险管控目前主要关注人体健康,对生态系统的关注较少,缺乏土壤污染生态风险评估技术指南及基于生态风险的土壤环境质量基准及标准。准确评价土壤污染生态毒性效应,是制定土壤环境质量标准、实现生态风险评估及预警与管控的重要基础。针对土壤污染生态毒性效应评价问题,分别对土壤污染生态毒性效应特征、评价方法、评价终点、暴露-效应关系构建、生态毒性效应外推,以及群落水平与复合污染生态毒性效应评价等方面的关键问题展开了讨论,指出目前土壤污染生态毒性效应评价主要是基于单物种的急性毒性测试,利用个体和亚个体水平的指示物作为评价终点,缺乏针对群落及生态系统高水平评价终点的生态毒性效应评价方法,定量评价污染物尤其是复合污染物对土壤生物群落及生态系统的影响,是土壤污染生态毒性效应评价的关键问题和难点问题。建议今后重点开展以下3方面的工作1)群落及生态系统水平评价终点的筛选;2)土壤污染生态毒性效应环境影响因子识别及影响机制研究;3)土壤复合污染联合毒性效应定量评价及...     

土壤污染的生态毒理诊断研究进展

土壤生态毒理学是污染土壤生态风险评价以及土壤污染控制的理论依据,土壤环境中有毒物质的生态毒理效应及其分子机制的研究是土壤生态毒理学的核心内容.土壤污染生态毒理诊断集合了土壤污染的全部信息,提供了土壤的整体毒性效应.因此,开展土壤污染生态毒理诊断研究有重要的理论意义和现实意义.本文在参考国内外土壤污染生态毒理诊断研究成果的基础上,介绍了常用土壤污染生态毒理效应诊断方法和指标,并探讨了不同方法的利弊.传统毒理诊断方法往往只能表征胁迫的程度,不能解释损伤和响应发生分子机理.污染土壤毒性评估的生物标记物和土壤污染分子诊断技术,可深入探讨外源胁迫下生物的解毒机制.本文对其进行了较为系统的介绍,并对未来的研究趋势进行展望.     

关于微生物修复有机污染土壤的探究

微生物修复是一种利用自然或人工方式培育微生物群落，通过提高其代谢能力来去除毒性污染物或将其转化为无毒物质的一种生物修复技术。有机土壤污染是较为普遍的一种土壤污染，因此应选用恰当的微生物修复方法对其进行修复。故开展微生物修复有机污染土壤的研究很有必要。     

生物标志物在微生物鉴定和检测中的应用

分析化学技术的进步促进了分析微生物学的发展,开辟了微生物鉴定和检测的新途径。检测微生物中的某些生物标志物往往可以快速、准确地鉴定和检测微生物,在临床检验、环境监测、食品卫生和防生物恐怖中有广泛的应用前景。生物标志物的种类繁多,分析技术和方法多种多样,本文就其种类、应用和发展前景做一综述。     

污染土壤微生物群落结构分子鉴定技术研究进展

土壤微生物群落结构多样性检测是土壤修复、监测、评估时的一个重要参数。由于绝大多数微生物在实验室条件下是不可培养,因而早期依赖于微生物培养的检测结果代表性不强。20世纪90年代以来,不依赖于微生物培养的分子生物学方法是研究微生物群落结构的重要手段。该文对近年来土壤污染微生物群落结构研究所采用的主要分子生物学方法按照其原理进行了比较、分析、总结。根据不同技术的灵敏度、优缺点分析了其适用范围。指出了目前技术中存在的一些共性问题和缺陷并展望了土壤修复领域分子生物学技术的发展趋势。     

污染土壤的生物修复治理技术研究进展

污染土壤的生物修复技术是一种极具潜力的土壤污染绿色修复治理方法,具有高效低耗、环境友好等特点。通过对动物修复、植物修复、微生物修复及联合修复等土壤生物修复治理技术进行分析,探讨了各种工艺技术对重金属、有机物等目标污染物的修复性能及优缺点,旨在为我国土壤污染修复治理技术的选择提供参考。     

基于生物标志物指数法的海洋环境评价方法综述

生物标志物对化学污染物具有“早期预警”功能,在海洋环境评价中应用广泛.以生物标志物为基础的综合指数能够整合多种标志物对环境状况的响应,因而成为评价环境质量的有用工具.这些综合指数方法包括多生物标志物污染指数(MPI)、综合生物标志物响应指数(IBR)、生物效应评价指数(BAI)、生物标志物响应指数(BRI)、健康状态指数(HIS)等.本文从生物标志物指标体系确定、综合指数计算方法、污染程度分级、应用效果等方面对这些评价方法进行综述,并对基于生物标志物指数的海洋环境评价方法存在的问题和改进建议进行了探讨.     

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.     

16S rRNA基因在微生物生态学中的应用

16S rRNA(Small subunit ribosomal RNA)基因是对原核微生物进行系统进化分类研究时最常用的分子标志物(Biomarker),广泛应用于微生物生态学研究中。近些年来随着高通量测序技术及数据分析方法等的不断进步,大量基于16S rRNA基因的研究使得微生物生态学得到了快速发展,然而使用16S rRNA基因作为分子标志物时也存在诸多问题,比如水平基因转移、多拷贝的异质性、基因扩增效率的差异、数据分析方法的选择等,这些问题影响了微生物群落组成和多样性分析时的准确性。对当前使用16S rRNA基因分析微生物群落组成和多样性的进展情况做一总结,重点讨论当前存在的主要问题以及各种分析方法的发展,尤其是与高通量测序技术有关的实验和数据处理问题。     

重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望

目前重金属污染土壤的修复主要采用物理化学技术和植物修复技术,根据其作用和过程和机物,物理化学技术主要包括化学固化,土壤淋洗和动电修复;植物修复技术包括植物稳定,植物挥发和植物提取,本文就各种修复技术的原理,优缺点,实用性及其国际研究与发展动态作一简述。     

根瘤菌-豆科植物共生体系在重金属污染环境修复中的地位、应用及潜力

土壤重金属污染严重影响了人类健康和生态系统稳定,已成为亟待解决的现实问题。在重金属污染地,氮素的极端不足是植被恢复主要限制因子之一。根瘤菌-豆科植物共生体系是固氮能力最强的生物固氮体系,在促进重金属污染地氮素循化和营养元素积累中具有重要作用。本文阐述土壤重金属污染的修复方法及其特点,微生物抗重金属的机理及促植物生长和重金属积累的特性,根瘤菌-豆科植物共生体系在土壤重金属污染修复中的优越性,研究现状及应用潜力。提出应用"豆科植物-根瘤菌共生体系"修复重金属污染土壤的新思路和新任务。     

Advances in molecular marker techniques and their applications in plant sciences

Detection and analysis of genetic variation can help us to understand the molecular basis of various biological phenomena in plants. Since the entire plant kingdom cannot be covered under sequencing projects, molecular markers and their correlation to phenotypes provide us with requisite landmarks for elucidation of genetic variation. Genetic or DNA based marker techniques such as RFLP (restriction fragment length polymorphism), RAPD (random amplified polymorphic DNA), SSR (simple sequence repeats) and AFLP (amplified fragment length polymorphism) are routinely being used in ecological, evolutionary, taxonomical, phylogenic and genetic studies of plant sciences. These techniques are well established and their advantages as well as limitations have been realized. In recent years, a new class of advanced techniques has emerged, primarily derived from combination of earlier basic techniques. Advanced marker techniques tend to amalgamate advantageous features of several basic techniques. The newer methods also incorporate modifications in the methodology of basic techniques to increase the sensitivity and resolution to detect genetic discontinuity and distinctiveness. The advanced marker techniques also utilize newer class of DNA elements such as retrotransposons, mitochondrial and chloroplast based microsatellites, thereby revealing genetic variation through increased genome coverage. Techniques such as RAPD and AFLP are also being applied to cDNA-based templates to study patterns of gene expression and uncover the genetic basis of biological responses. The review details account of techniques used in identification of markers and their applicability in plant sciences.     

中原石油污染土壤原位微生物生态修复技术的应用

利用优化原位土著微生物菌群辅以物理和化学相结合的生态修复技术, 进行了河南中原油田石油残留污染土壤的野外修复应用研究。修复结果显示, 土壤中残留石油含量平均在2 898.25 mg/kg时, 经过99 d微生物生态修复技术的实施, 土壤中石油含量降解可达99%以上, 为油田区土壤石油残留污染的修复提供了技术方法和推广应用的可行性研究。     

土壤原生动物对环境污染的生物指示作用

土壤原生动物具有丰富的种类和巨大的生物量,在土壤生态系统中具有十分重要的地位．作为指示生物,土壤原生动物具有与其他土壤动物相比更独特的优势．研究它们的群落结构、数量及多样性动态变化,可以很好地评价和监测自然环境变化及人类活动带来的环境污染．本文根据国内外相关文献,简要概述了土壤原生动物在生态系统中的作用．对原生动物的生物指示物优势、土壤原生动物对环境因子响应和污染指示作用及对大气CO2浓度变化的响应等进行了论述,并对土壤原生动物在生态毒理诊断中的应用前景进行了展望．     

土壤复合污染的联合修复技术研究进展

复合污染是土壤污染的主要存在形式,其中重金属、有机污染物等是主要的污染源。例如,共存于土壤中铅和镉会发生交互作用,从而增强了镉的迁移能力。此前单一的物理、化学、生物等修复手段对复合污染的修复效果并不明显。联合修复技术的使用可以在一定程度上克服使用单一的修复手段存在的缺点,提高修复效率、降低修复成本。最近有研究表明,综合利用化学氧化和超声波方法可以在很短的时间内将土壤中的甲苯和二甲苯完全氧化为CO和CO2。介绍了综合利用物理、化学、生物等方法对土壤复合污染修复的进展,并对研究中需要注意的问题及未来的发展趋势说明。     

两种新型目标分子标记技术——CDDP与PAAP

本文介绍了CDDP和PAAP这两种新型目标分子标记技术的产生原理、引物设计、PCR扩增、PCR产物检测手段、分子标记特征及带型模式,在此基础上对它们的技术特点和技术优势进行了概括,最后,对它们的应用前景进行了展望。     

土壤-植物系统复合污染研究进展

土壤-植物系统复合污染研究是污染生态学的科学前沿,对于农业环境的生态安全具有重要意义．本文对复合污染概念的由来及其内涵的发展、土壤-植物系统可能发生的复合污染类型及其研究进展、土壤-植物系统复合污染所导致的生态效应及其定量表征进行了较为系统的概述,提出了土壤-植物系统中重金属-有机污染物和有机污染物-病原微生物也是复合污染的重要类型．指出了多种污染物交互行为、次生产物及其老化、分子毒理机制等方面的研究是今后土壤-植物系统复合污染的研究重点．同时对复合污染的研究方法以及结果的应用进行了展望,为土壤污染的预警防治与修复提供依据。     

污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法

土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量.为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等.回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法.