代谢组学及其在环境毒理学中的应用

代谢组学作为系统生物学的一部分,因其具有分析速度快的特点,被广泛用于生物医学等方面的研究。目前代谢组学在环境毒理学方面的研究主要针对单一污染物,但也需要考虑到被污染地的复杂情况。通过介绍代谢组学及其发展历程,总结了目前主流代谢组学技术的各自特点,讨论了代谢组学在环境重金属、有机污染物和抗生素中的毒性评估以及环境胁迫耐受性中的评价等方面内容,综述了其在环境毒理学中的应用,并指出其应用不足,旨在为代谢组学应用于环境毒理学的研究提供参考。     

斜卧青霉Ju-A10产CMCase培养条件的优化

通过响应面分析法对Ju-A10利用不同植物纤维废弃物为碳源生产CMCase条件进行优化 ,结果显示碳源分别为玉米秸粉和高粱秸粉,碳源水平分别在8.00%、10.05%,300 mL三角瓶装液量分别为55.25 mL、49.65 mL时, CMCase为最高,分别为29.43 IU/mL、37.57IU/mL .R2分别达到了0.9099、0.8592,说明发酵预测模型可靠性较高,可应用于培养条件的优化.     

大豆过氧化物酶在毕赤酵母中功能表达

【目的】大豆过氧化物酶(SBP)作用底物广泛、比活高、热稳定性好,使其在免疫检测、工业污染废水处理领域有着广泛的应用潜力。现有的生产方法主要是从大豆壳中提取,这种方法产量低,成本高,远不能满足于工业应用要求,本研究希望实现在毕赤酵母中高效表达有功能活性的大豆过氧化物酶。【方法】将大豆过氧化物酶基因以及C末端截短20个氨基酸的基因克隆pPIC-9K载体中,并在毕赤酵母X-33中诱导表达。同时还将糖基化位点的天冬酰胺突变成为谷氨酰胺,研究糖基化位点对表达的影响。【结果】全长SBP在毕赤酵母中表达是无活性的,只有截短的SBP△20在试管发酵的表达活力达23.5 U/mL,经过糖基化位点的突变表明130、144、185、197对酶活非常重要,不能突变;211和216位点去糖基化突变对酶活有所提高。【结论】经过发酵条件的优化,在5 L的发酵罐中发酵液上清最高酶活力达510 U/mL,是目前报道的最高水平。     

氮磷添加与不同栽植密度交互对樟树幼苗土壤化学性质的短期影响

研究氮磷添加对不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗土壤化学性质的影响,以期为全球化背景下樟树人工林生态系统的土壤养分管理提供依据。以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH4Cl)作为氮肥模拟大气氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加。氮磷处理设置CK、施N、施P和施N+P 4个水平,其中N、P和N+P施肥量分别为40 g m~(-2)a~(-1)(NH_4Cl)、20 g m-2a-1(NaH_2PO_4·2H_2O)和40g m~(-2)a~(-1)(NH_4Cl)+20 g m~(-2)a~(-1)(NaH_2PO_4·2H_2O)。种植密度设置4个水平:10、20、40和80株/m~2,试验时间为2017年6月至9月。研究结果表明,在各密度幼苗土壤中,N和N+P处理引起pH值的显著下降,N、P和N+P处理的土壤有机质和碱解N含量的变化规律不明显,P处理的幼苗土壤全P含量上升,P和N+P处理的土壤有效P含量增加,N+P处理的土壤全K含量以及N、P和N+P处理的土壤速效K含量均下降。在10、20和40株/m~2幼苗的土壤中,P处理的土壤全N含量高于N和N+P处理的,而80株/m~2幼苗的土壤全N含量低于其他密度幼苗。随着种植密度的增加,各施肥处理的土壤pH、全P、有效P、全K和速效K含量均呈现上升趋势,而施N和施P处理的土壤有机质呈现下降趋势,各施肥处理的土壤碱解N含量变化规律不明显。施肥和密度处理对樟树幼苗土壤有机质、碱解氮和速效钾含量有显著的交互作用。     

新疆典型蝗虫适生区分布预测

新疆草原面积广阔,农牧业地位突出,蝗灾对当地经济、生态威胁很大,近年新疆极端天气日渐频发,蝗灾监测与防治任务艰巨。以意大利蝗、西伯利亚蝗和亚洲飞蝗为代表的蝗虫数据为基础,综合考虑对蝗虫各生命周期有重要影响的环境因素,运用BIOCLIM模型、领域模型(DOMAIN)、马氏距离模型(MAHAL)、广义线性模型(GLM)、随机森林模型(RF)、提升回归树模型(BRT)、支持向量机模型(SVM)、最大熵模型(MaxEnt)等八种经典物种分布模型及集成模型对新疆典型蝗虫适生区展开了预测。结果表明：(1)不同模型对新疆典型蝗虫适生区预测存在差异,其中DOMAIN最差(曲线下面积(AUC)=0.688,真实技巧统计(TSS)=0.301),而提升回归树(BRT)最佳(AUC=0.920,TSS=0.910),基于BRT、SVM和MaxEnt 3个集成模型预测的新疆蝗虫适生区可靠性更高;(2)新疆典型蝗虫不同等级适生区面积约56.844万km²,占新疆总面积的36%,其中高适生区面积16.568万km²;(3)新疆典型蝗虫适生区主要集中于北疆阿勒泰、塔城地区...     

火烧强度对中亚热带人工造林初期土壤呼吸的影响

在热带和亚热带森林中,火烧是一种清理采伐迹地的有效管理措施。尽管许多研究表明,火烧刺激了土壤的碳排放,但对亚热带火强度对土壤呼吸的影响还缺乏了解。在中亚热带米槠常绿阔叶次生林采伐迹地上,设置高火烧强度（HF）、低火烧强度（LF）炼山造林处理,利用LI-8100对造林初期（2012年3月-2012年12月）土壤呼吸进行测定,同时监测观测期土壤温度、含水量以及降雨量等气象因子,分析不同火烧强度对中亚热带造林初期土壤呼吸及排放量的影响,同时探讨影响土壤呼吸变化的主要因素。结果表明：（1）观测期间不同火烧强度对土壤呼吸的影响呈现出明显的时间变化特征：与对照（CT）相比,土壤呼吸在火烧后2个月以内显著增加（P<0.05）,HF和LF分别增加76.3%和55.3%;在火烧后2-5个月内三种处理间没有显著差异（P>0.05）;但之后,火烧处理土壤呼吸显著低于CT （P<0.05）,HF和LF分别降低40%和32.6%;在观测期间火烧处理没有导致土壤CO₂累计排放量的增加。（2）火烧处理下,仅HF处理中土壤呼吸与土壤温度显著相关（P<0.05）,但拟合决定系数较低。（3）单次降水事件会导致火烧处理下土壤呼吸的增加,而对照无明显增加;但连续性降水事件中,降雨早期促进土壤呼吸,而后期呈现出抑制作用。     

昼间气象条件对城市道路绿化带空气净化效果的影响——以太原市为例

道路绿化带可以净化空气,改善道路环境,道路中的小气候条件会改变道路污染物扩散方式和速度,进而会影响到绿化带对污染物净化效果。气象条件对道路绿地对大气污染物净化效果影响的研究将有助于了解道路绿地的净化途径,为改善城市道路环境提供依据。对太原市18个道路绿地气象因子和5种主要污染物浓度进行了观测。结果表明:夏季,太原市城市道路内各气象要素之间存在一定的相关性,气温和地温正相关显著,空气相对湿度与地温及气温呈显著和极显著负相关。大部分情况下,有绿地非机动车道污染物平均浓度低于无绿地非机动车道对照点平均浓度,即道路绿地起到了对道路污染物的净化作用。道路绿地对污染物的净化百分率与气象因子存在显著的回归关系,并可以建立达到统计显著水平的回归方程,但不同污染物受不同的主导气象因子影响。气象条件会影响道路绿地对道路污染物的净化效果,今后的城市建设和道路绿地规划中应更多地考虑气象条件对绿地净化效果的影响。     

海南西部桉树人工林土壤水分变化特征及其对林龄的响应

在海南西部儋州林场选取空间相邻、自然环境相似、不同林龄与连栽代次的桉树林样地和椰树林对照样地,通过2010—2012年连续3a定点取样,研究桉树林土壤水分变化特征及其对林龄的响应,分析桉树林种植对林地土壤水分的影响。结果表明:(1)1—4月土壤含水量持续减少,5—6月波动较大,7—10月增加到年内极大值,11—12月降低,但处于年内较高水平。(2)短伐桉树林(二代5年桉树林、三代1年桉树林、三代4年桉树林)、20a桉树林以及10a椰树林5个样地的月均土壤含水量存在显著或极显著差异。二代5年桉树林与三代1年桉树林之间以及20a桉树林与10a椰树林之间的土壤含水量差异均不显著;其余各林地之间土壤含水量差异显著或极显著。(3)随着土壤深度增加,短伐桉树林与20a桉树林、10a椰树林之间的土壤含水量差异增大。表层0—30 cm短伐桉树林年均土壤含水量为6.08%,20a桉树林为7.53%,10a椰树林为6.93%;80 cm以下则分别为8.10%、11.72%和11.95%。与10a椰树林、20a桉树林相比,短伐桉树林对土壤深层水分有较大负面影响。(4)短伐桉树林、20a桉树林和10a椰树林土壤含水量的变异系数由表层到深层逐渐递减,其中林龄较大的短伐桉树林变异系数较大,且变异系数较大的土层也较深厚。与20a桉树林、10a椰树林相比,林龄较大的短伐桉树林对深层土壤水分的消耗较多。(5)连栽代次愈多,林龄越大,土壤含水量愈少;采伐之后1a桉树林的土壤含水量明显增加,有利于桉树后期生长。     

竞争和景观格局相互作用对外来入侵物种传播影响的动态模拟

通过中性景观模型和元胞自动机模型模拟了不同景观格局、不同竞争力和关键种群特征的外来入侵物种的传播动态,模拟结果表明:(1)竞争力强的外来入侵物种,可利用生境面积越大,集聚度越高,越有利于其入侵和传播,而对竞争力弱的外来入侵物种来说,可利用生境面积越小,越分散,越有利于其生存。竞争力强可以有效利用整块的高集聚度的资源,而弱竞争力的外来入侵物种为了逃避土著种的竞争往往趋向于分布在分散的小生境中;(2)可利用生境面积大于50%时,景观格局集聚度越小,竞争力弱的外来入侵物种适应环境的弛豫时间越长;(3)外来入侵物种的传播与种子产量呈正相关关系,与繁殖年龄呈负相关关系,拟合关系因景观格局和竞争而异;(4)平均迁移距离对外来入侵物种传播的影响最大,在管理过程中应根据不同的目标,不同的景观格局、竞争力和种群特征选择合适的管理措施。     

种植年限对寿光设施大棚土壤生态环境的影响

为探讨不同种植年限对设施大棚土壤生态环境的影响,研究了不同种植年限的大棚土壤物理性状、化学性状以及微生物区系的差异变化,并对种植年限与土壤理化性状和微生物数量之间的相关性进行了统计分析。结果表明,随种植年限增加,土壤容重和pH值均明显下降,而土壤孔隙度、土壤EC值和土壤盐分含量则显著升高,有机质含量也呈增长的趋势;土壤全氮和全磷量均持续升高,土壤全钾、硝态氮和速效钾均先升高后降低;随着设施大棚种植年限的增长,细菌数量先上升后下降,放线菌数量先迅速升高后保持相对稳定,只有真菌数量呈持续增加的趋势。这说明由于大量的有机无机肥料投入,种植年限不同的设施大棚土壤均出现一定酸化现象,养分失衡,微生态平衡遭到破坏,盐分含量显著升高,存在明显的环境风险。应提倡合理科学施肥,以保证设施大棚土壤的生态环境安全。