穗花狐尾藻对铵态氮的生理响应

在温室内,以原沉积物(CK)和分别添加0.24%与0.48%氯化铵(SN₁和SN₂)的沉积物作为底质培养沉水植物,研究了穗花狐尾藻对高浓度铵态氮胁迫的生理响应.结果表明:不同处理沉积物、间隙水和上覆水中铵态氮浓度分别在12.35～870.32 mg·kg^-1 、1.09～1036.05 mg·L^-1和0.10～24.30 mg·L^-1,与CK相比,SN₁和SN₂处理的穗花狐尾藻生物量、株高和根长分别降低了19.69%和81.16%、15.66%和55.52%与45.72%和67.65%.不同处理根系和叶片SOD活性均表现为SN₁2211和SN₂根系POD和CAT活性则显著高于CK;SN₁、SN₂叶片和根系丙二醛(MDA)含量分别比CK提高了46.30%、82.75%和19.66%、55.19%.不同浓度铵态氮对穗花狐尾藻均具有毒害作用,而且铵态氮浓度越高,植物生理响应越明显.     

外源NH_4~+对穗花狐尾藻根系形态和养分吸收的影响

在温室内进行静态实验,以原沉积物(CK)和分别添加0.24%和0.48%氯化铵(SN1和SN2)的沉积物作为底质培养沉水植物,探讨了高NH4+环境中穗花狐尾藻的根系形态特征及营养物质积累与干物质分配策略。结果表明,穗花狐尾藻主根直径(0.432-0.518mm)与主根/侧根比率(1.50-4.39)均随着沉积物NH4+含量升高呈现增大趋势,但单株主根总长(31.64-171.67cm)则在高NH4+环境中显著变短;其中,SN2处理中穗花狐尾藻主根数量(8.17条/株)显著低于SN1(14.67条/株)和CK(14.33条/株)处理,而SN1与CK处理之间差异不显著。SN1和SN2处理中穗花狐尾藻植株全氮含量(55.98和55.19mg/g)均显著高于CK(42.89mg/g)处理,而SN1和SN2处理中穗花狐尾藻植株全磷含量(1.63和1.53mg/g)则比CK处理中(3.71mg/g)显著降低。穗花狐尾藻植株干物质积累量(168.17-405.81mg/株)和全磷积累量(0.25-1.51mg/株)均随沉积物NH4+含量升高而显著下降,但植株全氮积累量(9.12-21.08mg/株)则表现为:SN1CKSN2。全氮和全磷在叶片中的分配率都随着沉积物NH+含量升高而显著降低,而在根系和茎秆中分配率则显著增加。     

水胺硫磷致小鼠骨髓细胞DNA损伤和氧化损伤

为探讨水胺硫磷对小鼠骨髓细胞的遗传毒性及其机制,以昆明种小鼠为受试动物,水胺硫磷按0.11、0.54、1.08、2.16 mg·kg-1剂量水平灌胃染毒2次,30 h后取骨髓细胞,采用慧星实验方法测定骨髓细胞DNA的损伤;采用Fenton反应法和黄嘌呤氧化酶法分别测定骨髓细胞的抑制羟自由基能力和抗超氧阴离子能力,同时对DNA断裂指标和这两种抑制氧自由基能力的活性进行回归分析。结果显示,各浓度组小鼠骨髓细胞尾距和Olive尾距均显著高于对照组(P0.05),且随水胺硫磷暴露浓度的增加而升高,呈明显的剂量-效应关系。0.11 mg·kg-1低浓度组小鼠骨髓细胞的抗超氧阴离子能力被显著诱导(P0.05),但抑制羟自由基能力未被显著诱导;0.54、1.08、2.16 mg·kg-1各浓度处理组,抗超氧阴离子和抑制羟自由基能力均被显著诱导(P0.01)。骨髓细胞尾距和Olive尾距均随着抑制羟自由基能力和抗超氧阴离子能力的升高而增加,且呈线性关系(P0.01)。上述结果表明,水胺硫磷具有较强的急性遗传毒性,其毒理作用机制可能是通过诱导小鼠骨髓细胞产生氧自由基从而造成对DNA氧化损伤。     

天津地区寄生烟粉虱的桨角蚜小蜂分子鉴定和遗传多样性分析

挖掘本土天敌资源是害虫生物防治的有效手段。桨角蚜小蜂Eretmocerus spp.是烟粉虱Bemisia tabaci重要的寄生性天敌之一,明确桨角蚜小蜂本地种类及遗传分化关系,对本土天敌资源挖掘具有重要意义。本研究在天津5个地区采集了13个地理、寄主的桨角蚜小蜂种群,利用线粒体mtDNA COI基因片段作为分子标记,进一步通过MEGAX、DnaSP 5.10等软件进行遗传分化分析。结果表明,本研究所采种群中包含2种桨角蚜小蜂,其中测得蒙氏桨角蚜小蜂Eretmocerus mundus mtDNACOI基因序列20条(755 bq),未命名桨角蚜小蜂Eretmocerus sp. WTT-2016 mtDNA COI基因序列20条(739 bq)。两种桨角蚜小蜂的遗传多样性均较低,其中蒙氏桨角蚜小蜂Hd=0.368,Pi=0.00557,K=4.205;未命名桨角蚜小蜂Hd=0.616,Pi=0.00106,K=0.784。错配分析表明,蒙氏桨角蚜小蜂在天津种群较稳定,近年来未出现扩张现象。     

基于amoA基因扩增子高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法

【背景】对于环境样品中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)多样性的研究,利用amoA功能基因作为分子标记会比16SrRNA基因有更强的特异性和更高的分辨率,能更准确地反映环境样品中氨氧化古菌的种群结构和分布特征。然而,目前对amoA基因扩增子高通量测序的分析存在两大限制因素:一是缺乏相应的amoA基因参考数据库;二是AOA amoA基因在种水平上的相似性阈值未知,分析过程中没有明确的划分种水平操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)的阈值。【目的】构建基于amoA功能基因序列分析氨氧化古菌多样性的方法,为基于高通量测序的功能微生物多样性分析提供参考。【方法】基于目前已通过分离纯化或富集培养获得的34株氨氧化古菌及功能基因数据库中收录的环境样品amoA基因序列,构建氨氧化古菌amoA基因参考数据库。通过菌株间两两比对获得的amoA基因相似度与16SrRNA基因相似度的相关性分析,确定amoA基因在种水平上的相似性阈值。基于MOTHUR软件平台,利用建立的参考数据库和确定的阈值对南海一个垂直水体剖面样品的amoA基因序列进行多样性分析。【结果】构建了含有26 091条序列信息的古菌amoA基因参考数据库,确定了89%作为分析过程中古菌amoA基因划分种水平OTU的阈值,对南海水体样品氨氧化古菌的多样性分析结果很好地显示了南海不同深度水层水体中氨氧化古菌的种群结构和系统发育关系,有效揭示了南海氨氧化古菌的垂直分布差异。【结论】建立了基于amoA基因高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法,此方法可以有效分析环境样品中氨氧化古菌的多样性。     

中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940—2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明: 近60a来,在86×103 km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%（-16.0×103 km2）,其中稻田面积减少21.5%（-18.5×103 km2）,种植木本作物的旱地面积减少1.7%（-1.5×103 km2）;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%（3.0×103 km2）和2.0%（1.7×103 km2）。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。 1940—2002年,有98%的可能性区域耕地0—30 cm土壤全氮储量净减少,而其0—30 cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少（-7.2 Tg N）,主要受稻田土壤全氮储量显著减少（-8.0 Tg N）的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7 Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7 Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%（其净增加的可能性为76%）;加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3 Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7 和0.4 Tg P。 通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940—2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。     

西洋参根残体对自身生长的双重作用

无论在自然生态环境还是在人工农田环境下,植株残体进入土壤后都会对土壤的物理化学性质以及后茬植物的生长产生重要影响。西洋参（Panax quinquefolium L.）为人参属多年生名贵药材,在栽培生产中存在严重的连作障碍问题。为了探明秋后残留在土壤中的须根降解产物对来年植株生长的影响,以及收获后残留在田间的根茬对连作西洋参生长的作用,本实验以3年生西洋参苗为研究对象,采用室内水培试验以及田间盆栽试验,通过添加西洋参根的粉碎物模拟根残体,测定其对西洋参生长的影响。水培试验中全营养液中分别添加0.02 mg/mL、0.1 mg/mL、0.5 mg/mL西洋参根粉碎物,处理后每隔5天测定植株叶片展开情况、株高、冠幅等生长指标。盆栽试验在土壤中添加0.1 mg/g根粉碎物,于栽种后1-2个月测定西洋参叶片展开情况、株高、冠幅等生长指标;水培及盆栽试验均于展叶期、现蕾期、结果期测定地上部及地下部生物量。采用高效液相色谱法（HPLC）测定根围土壤中8种酚酸类化合物的含量。试验结果表明,水培溶液中添加0.02-0.5 mg/mL根残体,可显著抑制西洋参自身地上部分生长,推迟展叶期,结果期生物量降低14.9%-45.0%;对地下部分的影响主要表现为在展叶期显著促进须根生长(p<0.05)。与水培试验相比,盆栽土壤中添加0.1 mg/g根残体同样导致西洋参展叶期推迟;不同的是处理组的地上、地下部及须根的平均生物量均高于对照。另外,添加根残体后盆栽西洋参根围土壤中丁香酸、香草醛、p-香豆酸、阿魏酸等酚酸类化感物质含量下降49.1%-81.4%,但作为逆境信号物质的水杨酸含量升高59.9%。以上结果可以初步确认根残体对西洋参早期生长具有自毒和促进的双重作用,表现为抑制地上部分生长,导致生物量显著下降;同时在生长早期促进须根生长;但在田间环境下,自毒作用可能受根残体降解速度以及土壤对降解产物吸附的影响有所减弱,使促进作用更为明显。     

黄河三角洲菹草生长模型及其对水质的影响

通过连续对菹草生长过程的观测 ,用指数方程拟合了菹草从 10月中旬至第 2年 5月底的整个生长过程 (p<0 .0 0 2 ) ,设K=2 .5 kg/ m2时 ,用 L ogistic方程拟合了从 3月到 5月底的生长过程 (p<0 .0 0 0 )。通过 7月底至 8月初、10月、翌年 3月和 5月份对一个菹草型水库和无或有不同规模水草的 5座水库水生生物的周年调查发现 :(1)菹草型水库 TP最高峰的月份比其它水库的推迟 ,其它水库 10月份 TP最高 ,而菹草型水库 3月份最高 ;(2 )菹草型水库浮游植物最高峰的月份比无水草水库的推迟 ,无水草水库出现在夏季 (7～ 8月份 ) ,草型水库的出现在秋季 (10月份 ) ;(3)菹草型水库 3月份浮游植物生物量明显高于其它水库的 ,其硅藻占据更高的优势度 ;(4 )菹草型水库和其它水库之间的总磷和浮游植物数量的年平均值无明显差别 ;(5 )不同水库藻类数量年平均值与 TP年平均值相关极显著 (p<0 .0 0 5 ) ,而 TP又与氯化物 (Cl)相关极显著 (p<0 .0 0 5 ) ;(6 )水草的存在使p H略有提高 ,并使其在不同时间的波动幅度减小     

基于数据库分析不同类型生境中厌氧氨氧化细菌的多样性分布特征

【目的】厌氧氨氧化过程是一种能在厌氧条件下氧化NH4+同时还原NO2–或者NO3–生成N2的过程,是氮素循环过程的重要途径之一。厌氧氨氧化过程由厌氧氨氧化细菌催化完成,目前通过分子生物学的手段已证实了厌氧氨氧化细菌存在于多种类型的生境中,本文对厌氧氨氧化细菌在不同类型生境中的多样性分布规律进行了系统分析。【方法】基于NCBI数据库中厌氧氨氧化细菌的16SrRNA基因序列,利用Mothur分析平台系统分析了厌氧氨氧化细菌在不同生境中的多样性分布规律和特征。【结果】分析表明,海洋环境中Ca. Scalindua属的厌氧氨氧化细菌占绝对主导;淡水和农业土壤中Ca. Brocadia属的厌氧氨氧化细菌占优势;工程系统中普遍存在Ca. Brocadia和Ca. Kuenenia属的厌氧氨氧化细菌;而湿地和河口环境中厌氧氨氧化细菌多样性最高,Ca. Scalindua、Ca. Brocadia和Ca. Kuenenia属的厌氧氨氧化细菌均有较高的相对丰度,显示出了陆地与海洋交汇的显著特征。【结论】本研究系统展示了不同的生境中厌氧氨氧化细菌的多样性群落结构生境分布特征,表明环境特征差异直接影响了厌氧氨氧化细菌的种群分布和系统演化。     

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%(-16.0×103km2),其中稻田面积减少21.5%(-18.5×103km2),种植木本作物的旱地面积减少1.7%(-1.5×103km2);而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2)。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。1940-2002年,有98%的可能性区域耕地0-30cm土壤全氮储量净减少,而其0-30cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少(-7.2Tg N),主要受稻田土壤全氮储量显著减少(-8.0Tg N)的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%(其净增加的可能性为76%);加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7和0.4Tg P。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。