响应面模型分析高温蛋白酶菌株增殖和产酶关系

【目的】【方法】采用Box-Behnken法设计三因素三水平响应面实验,对比分析了高温蛋白酶高产菌株枯草芽孢杆菌BY25发酵过程中细菌生长与产酶之间的关系。【结果】实验表明,细菌生长与产酶的关系在各因素交互影响下变化显著。在中低水平的有机氮源添加条件下,细菌的大量繁殖显著抑制了蛋白酶产量,而在高水平的有机氮源添加条件下,细菌量的增长对产酶的作用由抑制转为促进。【结论】该结果表明,产酶诱导物有机氮源豆制品废渣的添加很可能显著提高了枯草芽孢杆菌群体中产酶菌的比率,而在没有合适诱导物的情况下通过增加细菌量并不能有效提高蛋白酶产量。     

践踏干扰对碧塔海高寒草甸植被茎叶性状、物种多样性和功能多样性的影响

高寒草甸具有重要的生态服务功能,然而固有脆弱性使其极易遭受气候变化和人为干扰等多重因素的影响。作为滇西北旅游资源中重要的组分之一,高寒草甸吸引了大批游客前往开展徒步旅行活动,但伴随着的践踏干扰作用会不可避免地对高寒草甸生态系统带来负面影响。然而,目前关注践踏干扰对滇西北高寒草甸植被的影响,特别是植被功能性状和功能多样性如何发生变化方面的研究还十分欠缺。以云南省香格里拉市碧塔海自然保护区内的典型高寒草甸生态系统为研究对象,采用实验践踏的方式(一共5种不同强度的践踏处理)来模拟旅游活动对草甸植被的干扰作用,并以草甸植被的茎叶性状特征为切入点,重点探讨践踏干扰对茎叶性状的平均大小和变异程度的影响,以及物种丰富度(以物种形态分类为基础)和功能丰富度(以功能性状为基础)之间的关系。研究结果显示,随着践踏强度的增加,植株高度和叶片大小的平均值,而不是茎叶性状的变异程度,出现明显下降趋势。此外,物种丰富度和功能丰富度均随践踏强度的增强而减小,且两者之间呈现显著正相关关系。然而,较之轻度践踏实验组,重度践踏实验组中的功能均匀度和功能分离度水平均有所增加,表明践踏干扰可能会在短期内打破优势种对资源的绝对占有格局和减少物种间的生态位重叠程度。尽管高寒草甸对人类践踏活动有一定的承受能力,但气候变化和人为干扰等多重因素势必会改变和影响高寒草甸群落的结构和功能可持续性,这也对高寒草甸的保护与管理工作提出了更加紧迫的要求。     

高温和干旱胁迫对西红柿幼苗生长、养分含量及元素利用效率的影响

全球气候变化将增加未来高温与干旱的发生频率和强度,然而高温与干旱的交互作用对农作物生长、养分含量及其利用效率的影响还不甚清楚。因此,研究高温与干旱交互作用对农作物生理生态的影响将为准确评价农作物对未来极端气候条件的响应提供科学依据。选取全球第四大经济作物——西红柿为研究对象,在人工智能气候箱中模拟高温和干旱环境。共设置两个水分处理(正常浇水;干旱)与两个温度处理(常温-26℃/19℃(白天/夜间);高温-42℃/35℃(白天/夜间)(7d))。主要测定指标包括生物量以及生物量分配、比叶面积、养分含量(全氮、全磷)、光合元素利用效率(光合氮素利用效率、光合磷素利用效率)。研究表明,高温、干旱单独作用以及交互作用均显著降低了根、茎、叶生物量以及总生物量,并且高温干旱交互作用使总生物量降低最多。在生物量分配方面,高温单独作用显著降低了根质量分数以及根冠比,而干旱单独作用增加了根质量分数、茎质量分数以及根冠比,但降低了叶质量分数。在养分含量方面,高温单独作用导致叶片全氮、全磷含量显著降低、茎全磷含量显著增加、根全磷含量显著降低。干旱单独作用导致叶片、茎全磷含量显著降低、根全氮含量显著升高。高温与干旱交互作用对生物量分配及养分含量的影响与干旱胁迫单独作用类似。在光合元素利用效率方面,高温、干旱单独作用均降低了幼苗光合氮素利用效率、光合磷素利用效率,并且高温加剧了干旱对光合磷素利用效率的影响。因此,在未来气候变化情况下,高温与干旱交互作用可能会对农作物产生更大威胁。     

江苏省县域森林生态安全评价及空间计量分析

通过考察生态区位因素对森林生态安全的影响,建立评价指标体系,研究其空间相关性的内在效应机制,从而实现森林生态安全的评价与监测。以江苏省80个区县为研究对象,基于2000—2015年面板数据,运用熵权法、专家法及模糊物元法计算森林生态安全指数,然后结合气象类指标及地形类指标计算生态区位系数,再用该系数修正森林ESI,同时结合Arc GIS技术、空间相关性分析、SLM与SEM模型得出如下结论:(1)人口密度、单位面积能源消耗量、退耕还林面积占比等指标权重最大;(2)生态区位系数高值区主要分布在江苏南部少数地区,低值区主要分布在江苏东北部;(3)苏南地区森林生态安全状况整体好于苏北及中东部地区;(4) 2000—2015年,江苏省67.5%的区县森林ESI呈现出较明显下降趋势,反映出江苏省森林生态安全发展状况不容乐观;(5)江苏省县域森林ESI整体空间相关性显著(P≤0.01),但2000—2015年空间聚集程度有所下降,且Low-Low聚类显著性更强;(6)森林ESI在江苏省县域间为扩散效应与回流效应并存。     

荧光假单胞菌2P24中gidA基因对PcoI/PcoR群体感应系统的影响

【目的】荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)2P24中PcoI/PcoR群体感应系统是调控生物膜形成与植物根部定殖能力的重要元件,同时该系统也受到多种上游因子的调控。利用遗传学方法研究P.fluorescens 2P24中gidA基因对群体感应系统的调控作用。【方法】将群体感应信号合成基因pcoI的转录报告质粒p970km-pcoIp转入菌株2P24和gidA基因突变体中以检测gidA对pcoI基因表达的影响,并利用报告菌Agrobacterium tumefaciens NTL4(pZLR4)测定菌株2P24及其衍生菌的信号N-乙酰高丝氨酸内酯(AHL)产量。【结果】gidA基因突变后pcoI基因的转录表达和AHL产量与野生型2P24相比显著降低。gidA基因突变体的游动能力没有受到明显的影响,但生物膜的形成显著低于野生型和互补菌株。小麦根部定殖实验表明,温室条件下gidA突变菌株在灭菌土和自然土中对小麦根尖和根围的定殖量较野生型和互补菌显著减少。此外,突变gidA基因并不影响菌株在LB培养基中的生长,但以葡萄糖、蔗糖、果糖、甘油、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、木糖或山梨醇为唯一碳源时,gidA突变体的生长受到明显的抑制。【结论】GidA对假单胞菌2P24中的PcoI/PcoR群体感应系统、生物膜形成、定殖和碳源利用具有显著的正调控作用。     

林木共生菌系统及其作用机制——以杨树为例

杨树（Populus）是重要造林树种,也是研究林木基础生物学性状的模式材料。不仅如此,杨树可与多种细菌（内生细菌、内生固氮菌和根际促生菌）和真菌（外生菌根真菌、丛枝菌根真菌和内生真菌）类群建立共生关系,为揭示树木和微生物之间的互惠共生机制提供了理想模型。这些共生菌能积极调控林木生长发育、营养吸收和生理生态过程。目前在杨树-双色蜡蘑（Laccaria bicolor）形成的外生菌根发育、提高杨树耐盐、耐重金属的生理与分子机制、叶片内生真菌群落结构与病害发生、菌根辅助细菌和菌丝内共生细菌-真菌-杨树形成的三重跨界共生等方面取得多项突破。近年来,一批模式草本植物微生物组（microbiome）计划相继实施,对共生菌群落结构和功能的认识有了革命性的进步。以美洲黑杨、毛果杨和胶杨为代表的林木微生物组研究也已启动,表明宿主基因型和环境因子可显著影响共生菌群落结构与物种组成;在根际（rhizosphere）和内生（endosphere）环境存在结构和功能迥异的菌群。另一方面,以根系为诱饵,通过宿主表型来推测菌群功能的反向"钓鱼"策略将推动林木根际微生物工程研究,为揭示杨树-微生物群落的相互关系、菌群进化搭建了研究模型。总之,深入认识多元微生物对林木表型和生理代谢的表观遗传学调控机制将为今后创制新型菌剂并用于高效育苗和抗性育种提供新的思路,具有重要的科学意义和应用价值。     

基于森林清查资料的河南省森林植被碳储量动态变化

利用1994—1998年、1999—2003年、2004—2008年、2009—2013年河南省4期森林资源清查数据,运用生物量转换因子连续函数法和平均生物量法,估算了1998—2013年河南省森林植被的碳储量和碳密度变化。研究结果表明,河南省森林植被碳储量由1998年的45.57 Tg增加到2013年的107.98 Tg,年均碳汇量为4.16 Tg/a。乔木林碳储量和碳密度分别由1998年的33.54 Tg和22.39 Mg/hm~2增加到2013年的97.11 Tg和31.80 Mg/hm~2。乔木林碳储量在所有植被类型中占主体,4个森林清查时期乔木林碳储量占森林植被总碳储量的比例分别为73.60%、79.22%、85.63%和89.93%。2013年森林清查时,乔木林中杨树和栎类碳储量最大,分别占总碳储量的37.61%和25.22%,各龄组乔木林碳密度大小顺序依次为成熟林近熟林中龄林过熟林幼龄林。阔叶林面积、碳储量、碳密度均高于针叶林,阔叶林是河南省森林碳汇的主要贡献者。人工林面积、碳储量、碳密度增加幅度都要高于天然林,人工林碳储量由1998年的9.62 Tg增加到2013年的55.67 Tg,占乔木林碳储量总增量的77.15%,人工林碳密度由1998年的17.86 Mg/hm~2提高到2013年的32.01 Mg/hm~2,人工林在河南省森林碳汇中逐步发挥重要的作用,逐渐成为河南省森林碳汇的主体,随着人工林生长为具有较高碳密度的成熟林,河南省乔木林将具有较大的碳汇潜力。     

木聚糖酶的应用现状与研发热点

木聚糖酶是近年来应用日益广泛的工业用酶.本文综述了木聚糖酶在饲料、食品、造纸及能源等领域的应用现状与研发热点,展望了木聚糖酶的应用前景.     

青海湖裸鲤自然产卵场的生境特征及无人机遥测判别——以泉吉河为例

自然产卵场是维持物种延续最关键的栖息地,青海湖裸鲤（Gymnocypris przewalskii）的自然繁殖栖息地状况和生境特征尚缺乏详细的定量研究。以青海湖入湖河流泉吉河为例,在平水期采用现场调查和无人机遥测的方法对青海湖裸鲤的自然产卵场分布及生境状况进行调查,确定其产卵场生境特征参数,建立基于无人机遥测识别产卵场的方法并进行复核验证。结果表明：泉吉河河道形态可分为弯曲型、分汊型和顺直型等三种典型河型,青海湖裸鲤自然产卵场主要分布在弯曲型和分汊型河道中,分汊型河道几乎100%都有产卵场分布,弯曲型河道有70%为产卵场;产卵场河道平均长度（135.13±61.13） m,平均宽度（30.01±17.51） m,平均曲折度1.09±0.07;平均面积（4586.6±4201.61） m²;产卵场常位于缓水浅滩处,平均水深（0.19±0.10） m （范围：0.03-0.44m）,平均流速（0.24±0.20） m/s （范围：0.01-0.81m/s）,河床质为含有沙粒的卵石（粒径：163-256mm）底质。河道形态、沙洲分布、水深特征等特征参数可作为无人机遥测识别产卵场的判断条件,并实现验证成功。研究结果可为开展整个流域的青海湖裸鲤自然产卵场现状评估及保护对策制定提供技术支撑。     

非生物胁迫下耐辐射异常球菌drB0118基因功能分析

【目的】鉴定和确定被预测为编码干燥相关蛋白的耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans) drB0118基因功能,探讨该基因对盐、渗透和氧化胁迫抗性的作用。【方法】构建drB0118基因缺失突变株(ΔB0118),通过氯化钠、D-山梨糖醇和过氧化氢等胁迫冲击实验及氧化胁迫条件下qRT-PCR分析,研究drB0118突变对非生物胁迫反应及氧化胁迫相关基因表达的影响。【结果】drB0118突变导致菌株对NaCl和D-sorbitol胁迫的抗性降低;对氧化胁迫(H2O2)敏感;qRT-PCR分析显示,drB0118突变引起氧化胁迫抗性基因pod和oxyR分别下调4倍和10倍。【结论】D. radiodurans中drB0118参与了盐、渗透和氧化等多种非生物胁迫反应。