三峡水库运行期间原生动物群落的时空异质性

于2010年10月—2011年6月三峡水库正常运行周期内对库区干流原生动物进行调查,研究其空间分布及水库周期排蓄期间的变化。共检测到原生动物99种,蓄水后纤毛虫有增多的趋势。水库运行的不同阶段优势种不同,大致演变为:砂壳纤毛虫(蓄水期)—非砂壳类纤毛虫(高位运行期间)—有壳肉足虫(低位运行期间)。不同水域优势种也存在差异,从上游到下游特征指示种变化为:有壳肉足虫(变动回水区)—纤毛虫(湖泊区)。结果表明,三峡水库原生动物的分布具有明显的时空异质性(P0.05),影响原生动物时空分布的主要因素有透明度、温度、电导率和叶绿素a。原生动物平均密度为952.19个/L,平均生物量为8.14μg/L。蓄水期上游现存量高于下游,低位运行期间则低于下游。原生动物Marglef和Shannonn-Weiver多样性指数平均值分别为3.78和2.18,1月份最低,6月份最高。蓄水175 m后上游变动回水区原生动物具有较高的丰度。水库冬蓄夏排的运行模式模糊了河流本身的季节变化,使原生动物的种类和现存量更多的受水库水动力学的影响,使水体理化因子和水文特征呈现明显的时空差异,最终形成原生动物种群的时空异质性分布。     

砷胁迫下不同砷富集能力植物内源生长素与抗氧化酶的关系

采用室内土培法,研究了砷胁迫(0,50,100和200 mg/kg)对凤尾蕨属中砷超富集植物大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和非砷超富集植物剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)生物量、株高、叶片内源3-吲哚乙酸(IAA)含量、IAA氧化酶(IAAO)活性、砷含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性以及细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响,并用逐步回归法分析了IAA含量与砷含量、抗氧化酶活性、MDA含量之间的关系。此外,研究了100 mg/kg砷处理下IAA、IAAO、3种抗氧化酶和MDA的时间动态。结果表明,与对照(不加砷)相比,加砷处理下大叶井口边草的株高和生物量未出现显著变化,但剑叶凤尾蕨在中、高浓度砷胁迫下则显著降低;中、高浓度砷胁迫均使2种植物叶片含砷量、IAA含量显著增加和IAAO活性显著下降,但这种改变在大叶井口边草中更为显著;加砷处理使大叶井口边草叶片3种抗氧化酶活性维持或增加,剑叶凤尾蕨中SOD和CAT活性虽能维持,但POD活性则显著下降,说明砷胁迫下大叶井口边草具有更强的抗氧化能力。逐步回归分析结果显示,2种植物叶片IAA含量均与砷含量成显著正相关,但在大叶井口边草中,IAA含量还与CAT活性成显著负相关。时间动态研究表明,第13天,大叶井口边草具有最高的IAA含量、最低的IAAO活性以及最低的CAT活性,而剑叶凤尾蕨中的变化规律则不明显。因此,叶片保持较高的IAA含量、较低的IAAO和CAT活性有助于大叶井口边草超量富集砷。     

小麦赤霉病原菌拮抗菌Bacillus amyloliquefaciens 7M1产抗菌素的研究

【目的】从小麦根际土壤分离鉴定一株赤霉病拮抗菌,对该菌产的抗菌素进行生物学性质研究、种类鉴定和抑菌实验。【方法】利用牛津杯法和光照培养箱实验对其抑菌活性进行测定,通过16S r RNA基因序列分析对目标菌株的种属进行初步鉴定,根据抗菌素相关基因进行PCR扩增和测序,利用在线软件Pro Param tool和TMHMM对编码蛋白进行生物信息学分析。【结果】7M1菌体和抗菌素对禾谷镰刀菌的抑菌圈直径分别为16.33±0.13 mm和15.43±0.21 mm,16S r RNA基因序列分析结果显示其为芽孢杆菌,并与解淀粉芽孢杆菌具有较近的亲缘关系,菌株7M1抗菌素对小麦赤霉病的温室防治效果为76.41%,而且热稳定性好,可被蛋白酶K、胰蛋白酶、胃蛋白酶降解,在p H 5.0-10.0有较好的抑菌活性,但是紫外线辐射会降低其抑菌活性。菌株7M1含有bac AB、itu C、bam D 3种基因,通过与Gen Bank中相关的抗菌素基因进行比对,发现其编码的氨基酸序列与Gen Bank库中的芽孢杆菌溶素、伊枯草菌素和杆菌抗霉素D等抗菌素的相似性达到99%。bac AB编码蛋白和itu C编码蛋白是稳定蛋白,bam D编码蛋白是不稳定蛋白,此外,3种基因的编码产物不具有明显的跨膜结构。【结论】从该菌发酵液提取的抗菌素有很好的抗禾谷镰刀菌活性而且性质稳定,因而在小麦赤霉病的生物防治中具有潜在的应用价值。     

鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性

于2011年5月分别采集鄱阳湖围垦92、48a和38a的水稻田,退田还湖25a的退耕地以及自然湿地共5个样地的表层土壤,利用Biolog-ECO板技术对土壤微生物群落的单一碳源利用情况进行了测定,并结合群落指数和主成分分析(PCA)对培养72 h土壤微生物群落功能多样性变化进行了分析。结果表明:退耕地和自然湿地土壤微生物群落利用31种碳源的能力较强,来自不同围垦年限的土壤微生物群落利用碳源能力均较弱;且随围垦时间的增长,土壤微生物对碳源的利用能力呈降低的趋势。自然湿地、退耕地与围垦92、38a样地土壤之间存在显著的微生物功能多样性差异;围垦对土壤微生物代谢糖类、羧酸类、氨基酸类物质的影响最为明显。结果提示,围垦改变了湿地土壤微生物群落结构,退田还湖有助于湿地土壤微生物群落结构的恢复。     

不同盐胁迫对柳枝稷生物量、品质和光合生理的影响

为明确不同盐胁迫对柳枝稷生物量、品质及光合生理的影响,以无盐胁迫作为对照(CK),选取0.40%Na Cl、0.80%Na2SO4和0.80%Na HCO3进行了土柱试验。结果表明:(1)与CK相比,Na Cl、Na2SO4、Na HCO3胁迫下柳枝稷地上生物量、地下生物量、总生物量、籽粒产量及根冠比均显著降低(P0.05),总生物量分别降低49.39%、60.52%、76.45%,Na HCO3对柳枝稷的生长抑制作用最强,Na Cl最弱;(2)Na Cl胁迫下柳枝稷地上生物质灰分含量显著增高14.89%,Na2SO4胁迫下硫(S)含量显著增高262.32%,纤维素含量显著降低13.71%,Na HCO3胁迫下钾(K)含量显著增高54.95%,半纤维素含量显著增高10.87%,灰分和S含量的增高不利于柳枝稷地上生物质的燃烧利用,纤维素含量的降低和半纤维素含量的增高不利于其转化利用;(3)Na Cl、Na2SO4、Na HCO3胁迫下柳枝稷叶片净光合速率(Pn)分别显著降低21.89%、29.54%和24.59%,气孔限制因素可能是其光合作用受到抑制、生物量下降的关键因素。     

洞庭湖洲滩速生杨树林变化信息提取方法

洞庭湖是我国第二大淡水湖,其湿地资源具有重要的生态功能和经济价值。近20年来,洞庭湖洲滩速生杨树林发展迅速,其中西洞庭湖杨树林的扩张最为明显,极大改变了湖区湿地植被分布格局,隐含极大的生态风险。以Landsat ETM+和HJ-1A/1B CCD影像为数据源,提出了洞庭湖速生杨树林变化信息提取的两种方法,并对这两种方法进行了比较研究。一种是分类的方法,即采用面向对象分层信息提取的方法先提取出树林滩地信息,再将距离大堤一定范围内的树林滩地归为防护林,速生杨树林变化的面积即为两个时相提取结果的差值。另一种是变化检测的方法,它是基于像元进行变化检测,先确定出总的变化区域,再从中筛选速生杨树林的变化信息。结果表明:(1)两种提取方法都是可行的,不同方法提取的速生林变化信息存在一定差异,但空间分布大体一致;(2)基于分类的方法总体精度和Kappa系数均略高于基于变化检测的方法:其中基于分类的方法总体精度达84.00%,Kappa系数为0.67,基于变化检测的方法总体精度达83.00%,Kappa系数为0.65;(3)基于分类的方法图斑较大、图斑数较少,基于变化检测的方法图斑较小且较破碎、图斑数多;(4)基于分类的方法漏分较少、错分较多,基于变化检测的方法漏分较多、错分较少。为洞庭湖洲滩杨树林的动态监测提供了研究方法,也为杨树林扩张原因及其生态效应分析提供研究基础。     

核桃凋落叶分解对小麦生长及生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了核桃(Juglans regia)凋落叶分解对小麦(Triticum aestivum)生长及抗氧化酶系统、渗透调节物质含量的影响。试验设置A1(30 g/盆)、A2(60 g/盆)、A3(90 g/盆)和对照(CK)4个凋落叶水平,将各处理的凋落叶分别与8 kg土壤混合后装盆。同时设置补充试验,将称好的核桃凋落叶蒸煮12 h,先后用80%丙酮和乙醇充分浸泡24 h,再蒸煮12 h,其他处理方法和条件相同,观测分析浸提蒸煮后的核桃凋落叶在施入土壤后对受体植物的影响。结果表明:核桃凋落叶分解(0—160 d)明显抑制了小麦茎秆地径、茎高、株高、地上部分干重,并随凋落叶量的增加抑制作用增强;随凋落叶量的增加,75—115 d小麦叶片超氧化物歧化酶SOD活性增强,但过氧化氢酶CAT和过氧化物酶POD活性显著低于CK但各凋落叶处理之间变化不明显;75—95 d小麦叶片丙二醛MDA含量变化不明显,115 d时随凋落叶量增加MDA含量显著增加;75—115 d随凋落叶量的增加可溶性糖含量显著增加,但可溶性蛋白含量呈现出下降的趋势;各处理凋落叶对小麦的化感综合效应CE均表现为抑制效应,0—115 d抑制效应增强,115 d后抑制效应减弱,这是由于核桃凋落叶在土壤中分解释放的有害次生代谢物质已明显减少;在补充试验中,各处理间无明显形态差别,CK、B1(30 g/盆)和B2(60 g/盆)水平下各生长指标差异不显著(P0.05),B3(90 g/盆)水平下化感效应指数RI的绝对值与A3相比明显减小,表明在一定的凋落叶施入量范围内,其对土壤物理性质的影响和对小麦根系生长的物理阻隔不会显著抑制小麦的生长。综合各项指标,表明核桃凋落叶分解过程中释放的次生代谢物质显著抑制了小麦生长和生理特性。     

霉菌吸附重金属离子的研究进展

介绍了目前国内外采用霉菌吸附分离废水中重金属离子的研究情况,总结了不同霉菌的吸附能力,讨论了霉菌吸附重金属离子的影响因素、机理以及固定化技术,最后展望了霉菌吸附重金属的发展趋势.     

汞在新建水库食物网中生物累积与风险评价研究进展

汞是唯一参与全球循环的液态重金属。1974年,自美国学者Smith首次报道水库中鱼类总汞含量高于邻近自然湖泊以来,水库中鱼类汞升高的风险成为新建水库环境影响评价中的重要内容之一。汞在水库生态系统生物组分和非生物组分中含量升高的现象先后在世界各国报道,包括加拿大、美国、芬兰、泰国和巴西等。通过对系列的野外研究进行回顾,表明了水库形成后生态系统中汞的甲基化过程发生了变化。水库形成对汞在食物网中的鱼类、底栖生物、浮游生物的累积产生影响。水库中汞的生物累积、迁移转化主要与被淹没土壤和植物腐解过程有着直接或间接的关系。水库形成后,总汞、甲基汞和甲基汞比例在生态系统食物网各组分中的变化并不一致。蓄水后,水体中总汞变化较小,甲基汞和甲基汞比例上升明显;浮游生物尤其是浮游动物中总汞升高,但甲基汞和甲基汞比例升高更为明显;与浮游动物类似,底栖水生昆虫中总汞升高,甲基汞和甲基汞比例升高也更为明显;鱼类作为食物网顶级消费者,甲基汞比例一般在80%以上,在水库形成后鱼类总汞和甲基汞均明显升高,但甲基汞比例变化已经不大。这些变化揭示了水库形成后甲基汞在食物网传递的两个主要可能途径,一是微型生物食物网。通过悬浮颗粒物、浮游植物、浮游动物这一环节,甲基汞和甲基汞比例有明显的增加。第二个途径是底层生物食物网。通过悬浮颗粒物、细菌、碎屑食性底栖水生昆虫、肉食型底栖水生昆虫环节,甲基汞和甲基汞比例明显增加。这两种途径均能导致以水生昆虫、小鱼、甲壳类等为食的肉食性鱼类汞含量增加。水库形成后,生态系统中汞的甲基化发生了明显的"加速"过程。这种"加速"过程最直接的因素是成库后大量土壤淹没使得汞的甲基化平衡被打破。这个过程主要有两方面的影响。一方面是直接影响,被淹没土壤和植被在腐解过程中主动或被动地将甲基汞释放到水库生态系统中;另一方面是间接影响,被淹没土壤和植被的腐解使水库底部形成厌氧环境,有利于无机汞从被淹没土壤和植被中溶出,为甲基化反应提供充裕的、可供甲基化的无机汞,同时腐解产生的大量营养物质为微生物提供丰富食物来源,使硫酸盐还原菌大量繁殖,促进无机汞的甲基化。在我国,有关汞在新建水库食物网中生物累积和风险评价的研究有待进一步加强。     

苹果根际自毒物质降解菌的筛选鉴定及降解特性研究

【目的】从苹果根际土壤筛选苹果根系自毒物质降解细菌,并探究分离菌株对根皮苷、邻苯二甲酸、对羟基苯甲酸以及焦性没食子酸的降解能力。【方法】分别采用邻苯二甲酸、焦性没食子酸为唯一碳源富集并筛选其降解菌株。通过对分离菌株的生理生化特征测定及16S r RNA基因序列分析,采用MEGA 5构建系统发育树,进行菌株鉴定。采用紫外分光光度法和高效液相色谱法测定分离菌株对4种自毒物质的降解能力。【结果】共分离5株有降解能力的细菌,编号为BL1、BL2、BL3、BJ1和BJ2,经鉴定BL1为钩虫贪铜菌Cupriavidus necator,BL2为生脂固氮螺菌Azospirillum lipoferum,BL3为氧化烃微杆菌Microbacterium hydrocarbonoxydans,BJ1为Paenibacillus phyllosphaerae,BJ2为Ochrobactrum cytisi。BL1、BL2、BL3菌株对邻苯二甲酸、对羟基苯甲酸、根皮苷、焦性没食子酸的降解率均高于50%。其中BL2菌株的降解效果最好,分别达到66%、72%、84%和84%。【结论】首次发现钩虫贪铜菌、生脂固氮螺菌和氧化烃微杆菌对4种自毒物质均具有很好的降解能力,对缓解自毒物质引起的连作障碍具有潜在的应用价值。