灰葡萄孢侵染垫缺失突变体的筛选及其相关生物学特性的研究

【目的】从农杆菌介导获得的灰葡萄孢RoseBC-3的突变体库中筛选侵染垫缺失突变体菌株,并明确其相关生物学特性。【方法】将菌株接种于洋葱表皮,利用棉兰染色观察侵染垫形成情况,筛选得到一个侵染垫缺失突变体(AT19)。采用形态学方法、离体叶片接种法、钌红染色法、小麦种子幼芽生长抑制法分别对该菌株的菌落培养性状、侵染垫产生情况、致病力、产果胶酶能力以及产植物毒性代谢产物能力进行测定。【结果】筛选灰葡萄孢突变体168株,根据侵染垫形成可分为三类：快速形成侵染垫型(158株)、缓慢形成侵染垫型(9株)和侵染垫形成缺陷型(1株,AT19)。AT19在接种洋葱120 h后依然无法形成成熟侵染垫。该菌株生长较为缓慢,菌落扩展均匀,可以产生分生孢子,对烟草、草莓、蚕豆和豌豆叶片均不能致病,可以产生果胶酶和植物代谢毒性物质。【结论】突变体菌株AT19可以产生果胶酶和植物代谢毒性物质,其致病力缺失与侵染垫产生缺陷相关。研究结果为了解灰葡萄孢侵染垫形成分子机制提供基础材料。     

接种丛枝菌根真菌对云南石漠化土壤呼吸的影响

为探明“丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌-植物-土壤”耦合作用对石漠化土壤呼吸季节动态的影响,采用LI-6400-09土壤呼吸室和便携式光合作用测量系统,对圆柏(Sabina chinensis)接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,RI) 2种AM菌种处理下土壤呼吸季节动态进行野外连续定位观测,并探究AM真菌接种处理下石漠化土壤呼吸速率与植物生长、土壤理化性质之间的关系。结果表明：(1)相较于对照,接种AM真菌对石漠化生境土壤呼吸季节动态产生了显著影响(P<0.01)。AM真菌处理具有较高的土壤呼吸季节变化幅度,即根内根孢囊霉处理土壤呼吸速率(1.55—9.10μmol m^-2 s^-1)显著高于摩西斗管囊霉(1.62—8.29μmol m^-2 s^-1)和对照(1.23—4.46μmol m^-2 s^-1);(2)AM真菌接...     

秸秆覆盖与施磷对西南冬小麦叶肉导度和CO2同化效率的影响

为探究西南麦区冬小麦旗叶叶肉导度(g_m)与CO₂同化对土壤速效磷缺乏的响应。试验于2020-2022年在四川仁寿试验站进行秸秆覆盖和磷素水平的二因素裂区试验,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;三个磷水平0(P0)kg/hm²、75(P75)kg/hm²和120(P120)kg/hm²为裂区,分析小麦旗叶光响应曲线、叶肉导度和CO₂同化对旗叶磷素水平的响应。结果表明:与NSM相比,SM下旗叶比叶重(LMA)、单位面积磷含量(PA)、单位质量磷含量(PM)和净光合速率(P_n)分别提高4.1%、16.9%、12.2%和6.9%,且随着施磷量的增加,旗叶的LMA、PA、PM和P_n呈增加趋势。秸秆覆盖与施磷显著提高旗叶最大净光合速率(P_nmax)和表观量子效率(AQY),增加旗叶的光合潜能。施磷显著提高旗叶光系统II实际光化学效率(ΦPSII),最大羧化效率(V_cmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活力、胞间CO₂浓度(C_c)、叶绿体CO₂浓度(C_c)、气孔导度(g_s)和g_m,P75和P120较P0分别提高16.8%-23.8%、27.9%-35.3%、30.9%-61.7%、1.4%-3.6%、4.8%-13.1%、9.0%-10.2%和16.0%-16.9%,P75和P120无显著差异。秸秆覆盖与施磷降低旗叶的气孔限制(L_s)和叶肉限制(L_m),生化限制(L_b)是光合速率的主要限制因子。综上所述,秸秆覆盖配施75kg/hm²磷肥可提高西南冬小麦旗叶磷素含量、光系统II实际光化学效率、叶肉导度和CO₂同化效率,降低气孔限制和叶肉限制,从而提高旗叶净光合速率。     

海拔高度对青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性的影响

[背景]肠道菌群与宿主健康及环境适应性密切相关,牦牛为青藏高原特有的草食性反刍动物,不同海拔高度如何影响牦牛肠道菌群组成及肠道菌群在牦牛适应高海拔生境中的作用尚不清楚.[目的]探究青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性及其与海拔高度间的关系.[方法]采集青海省玛沁县(海拔4220 m)和乐都县(2745 m)2个海拔高度放牧牦...     

生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

漓江流域喀斯特综合干扰评价及其空间特征

喀斯特地区具有特殊的地质结构,生态环境脆弱性较高,辨识和量化人为、自然多重干扰是减少人类干扰影响及制定喀斯特景观管理政策的重要依据。基于漓江流域喀斯特发育地貌特征,旨在建立包括地貌、水文、气候、生物、社会5类因素以及15个具体干扰指标的喀斯特综合干扰指数,并通过空间相关分析探究地理因子对综合干扰解释力以及因子与指标间交互作用力的特征。结果显示：(1)漓江流域中游综合干扰指数高于上下游,自然地形地貌本底以及不同类型喀斯特景观分布的地带性是分异的主要原因;(2)干扰等级为显著干扰,综合干扰指数为0.336,空间上呈现出东部与北部低、西部与南部高的分布特征,具有明显的空间异质性;(3)地理环境和社会经济因素对综合干扰具有较强解释力,采石采矿、各类灾害、生产活动等多项干扰指标以及海拔高度具有较强空间关联关系。评估了漓江流域喀斯特综合干扰并分析其空间特征,研究结果对喀斯特生态环境保护及景观资源可持续发展政策制定具有重要参考价值。     

长期养分添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,是土壤生态系统物质循环和能量流动的主要参与者,在维持土壤生态系统过程和功能方面发挥着关键作用。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探讨连续12年氮(N)、磷(P)、钾(K)养分单一添加和复合添加条件下草地土壤理化性质、微生物群落结构特征的变化及其主要影响因素。结果表明,长期养分添加条件下,土壤有机碳和全氮均无显著变化,但磷(P、NP、PK、NPK)和钾(K、NK、PK、NPK)添加处理分别显著提高了土壤速效磷和速效钾含量(P < 0.05)。单一氮添加显著增加了土壤硝态氮和铵态氮含量,并显著降低了土壤pH值(P < 0.05)。单一磷和钾添加均提高了土壤细菌、真菌、放线菌和总PLFA含量,而单一氮添加和复合养分添加(NP、NK、PK、NPK)均显著降低了以上指标的含量(P < 0.05)。此外,各养分添加处理均未显著改变革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌比(G⁺/G^-),但含氮的复合添加处理(NP、NK、NPK)均显著降低了真菌与细菌比 (F/B) (P < 0.05)。相关性分析结果表明,多种微生物PLFA含量与速效磷和铵态氮显著负相关,与土壤pH值显著正相关。基于冗余分析和随机森林模型分析发现土壤pH值和土壤磷含量是影响土壤微生物群落特征的主要驱动因素。综上,长期养分添加显著改变了土壤速效养分含量和土壤pH值,并显著影响了土壤微生物群落结构。     

临海东矶海域人工鱼礁大型底栖动物群落的早期发育

为养护渔业资源和修复受损海岸带生态系统,人工鱼礁通常被投放至沿岸海域的海底,为海洋生物提供新的栖息地。于2022年5月(投放后10个月)和10月(投放后15个月)调查了临海东矶人工鱼礁大型底栖动物群落,分析了不同礁龄间大型底栖动物种类组成、密度、生物量和群落结构的差异。两次调查共记录到5类17种大型底栖动物,优势种为猫爪牡蛎Talonostrea talonata和侧花海葵Anthopleura sp.。礁体投放10个月后大型底栖动物群落的平均密度和平均生物量分别为(3519±289)个/m²和(3657±273)g/m²,15个月后平均密度和平均生物量分别为(10056±1858)个/m²和(8300±2045)g/m²,15个月的密度和生物量均显著高于10个月的(P>0.05)。不同礁龄间大型底栖动物群落结构具有显著性差异(Globe R=0.573, P=0.029),导致群落结构差异的物种主要是曲膝薮枝螅Obelia genicutata、侧花海葵、褐蚶Didimarca tenebricum、丽核螺Tritonoharpa leali、双纹须蚶Barbatia bistrigata和疣荔枝螺Thais clavigera。礁体投放10个月后和15个月后人工鱼礁附着猫爪牡蛎的平均密度分别为(2075±37)个/m²和(2194±397)个/m²,不同礁龄间没有显著性差异(P>0.05)。发现临海东矶人工鱼礁表面分布有低物种丰度和高密度的大型底栖动物群落,并发育成为以猫爪牡蛎为造礁种的人工牡蛎礁。     

PhageGT：dsDNA噬菌体基因组末端分析软件

【背景】随着测序费用的降低,越来越多的科学家选择利用高通量测序技术研究噬菌体的基因组序列。通过对这些基因组数据的分析和研究,一些科学家也开发出了判断dsDNA噬菌体末端序列的方法,但这些方法是基于Linux系统下的命令,并没有在Windows操作系统下的软件。【目的】在Windows平台下开发一款免费的、可以在高通量测序获得的庞大序列文件中找到dsDNA噬菌体基因组末端序列的软件PhageGT。【方法】使用Visual Studio 2019开发一个基于对话框的微软基础类库(Microsoft Foundation Classes,MFC)应用程序。软件使用C++语言开发,逐行读取序列文件中的每条Reads,并设计相应的算法进行统计、计算。【结果】软件PhageGT可在高通量测序文件中提取出不同序列出现的频率、排序,并利用提取序列的最高频率和序列平均频率的比值(R值)判断噬菌体基因组是否存在末端序列。【结论】软件PhageGT的使用比较方便、简单。软件PhageGT和本文所利用的所有测试数据均可从https://zenodo.org/record/4674231#.YHADb-gzZxc免费获得。     

深海沉积物高效脱氮菌筛选分离及其脱氮特性研究

【背景】深海海域具有高压、低温、无光等环境条件,蕴含着丰富而独特的微生物资源。【目的】从深海沉积物中定向分离、筛选脱氮效率高的好氧脱氮菌株资源,并揭示其脱氮特性,为开发水体脱氮微生物技术提供物质基础。【方法】以东太平洋、南大西洋、西南印度洋共10个站位的深海沉积物为研究材料,在28°C下使用无机氮源连续进行两轮富集培养,然后定性筛选可以脱除氨氮、亚硝态氮和硝态氮的菌株,并通过形态学和16S rRNA基因序列分析进行初步分类鉴定;对优选得到的功能菌株,分别采用以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源的培养基定量研究其生长和脱氮性能。【结果】从10份大洋深海沉积物样品中共分离得到49株好氧反硝化菌,其中3株在有氧条件下反硝化效率较高,分别命名为Pseudomonassp.G111、Pseudomonassp.G112和Dietziamaris W023a,其中菌株G111和G112与模式菌株博岑假单胞菌Pseudomonas bauzanensis BZ93T的16S rRNA基因序列相似度为99.2%,菌株W023a与模式菌株海洋迪茨氏菌DietziamarisATCC35013T的16SrRNA基因序列相似度为99.9%。菌株G111、G112和W023a培养48h后,对氨氮的脱除率分别为98.0%、85.2%和97.6%;对亚硝态氮的脱除率分别为71.9%、67.5%和34.7%;对硝态氮的脱除率分别为66.0%、52.6%和56.3%。菌株G111、G112和W023a均为异养硝化-好氧反硝化菌,可通过好氧反硝化作用将亚硝态氮和硝态氮还原为含氮气体,也可通过异养硝化-好氧反硝化作用将氨氮转化为含氮气体。【结论】从深海沉积物中分离筛选得到3株高效好氧反硝化菌,所获得的菌株在水体净化、污水处理、生态系统修复等领域具有应用潜力。