假单胞菌M18调控基因ppbR的克隆及功能研究

假单胞菌(Pseudomonas sp.)M18是促进植物生长的根际细菌,能产生吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种不同的抗生素.根据生物信息学分析,铜绿假单胞菌PA2572基因编码蛋白可能是一个双元调控系统的应答调节子.本研究从假单胞菌M18基因组中扩增出PA2572同源基因片段ppbR,利用体外定点插入突变和同源重组技术构建了M18的ppbR突变株M18P.研究结果表明,突变株M18P在泳动能力和群集运动能力上有显著的下降.突变株合成PCA的能力比野生型有显著的下降,在发酵液中PCA积累量仅为野生型的50%.在KMB培养基中,突变株Plt的积累量和野生型没有显著的差异.     

象山港春、夏季大中型浮游动物空间异质性

为探明象山港大中型浮游动物空间分布特征及主要影响因素,分别于2010年4月、7月大、小潮期对浮游动物群落和相关环境因子进行调查。四个航次共检出浮游动物成体14大类64种、浮游幼体10大类14种,春、夏季群落结构差异极显著(P=0.001),物种更替率为66.7%,优势种差异明显,共同优势种仅有短尾类溞状幼虫(Brachyura zoea)和仔鱼(Fish larvae)两类幼体;同一季节大、小潮物种相似度约为60%,群落结构差异较小(P=0.031);春季生物量和丰度高于夏季,但物种多样性低于夏季。温度是浮游动物群落季节变化的主导因素。方差分析、聚类和多维尺度分析显示:浮游动物群落空间异质性分布方式受潮流影响,群落结构在大潮期梯度分布特征明显,小潮期通常呈斑块性分布;生物量、丰度和多样性等参数的空间分布取决于群落的分布特征,并受影响于该参数在狭湾口内外的差异。典范对应分析及环境参数统计分析表明:梯度分布主要由盐度、悬浮物的梯度性特征决定;主导斑块性分布的因素多样,不同情况下可能为水深、叶绿素a、营养盐和内外水团相互作用;梯度性和斑块性分布均受到潮流影响。总体来看,象山港浮游动物空间分布主要受水文因素控制,受化学和生物因素影响较弱,其中叶绿素a浓度仅在春季与浮游动物丰度有一定相关性,溶解氧、酸碱度和营养盐等水质参数对浮游动物空间分布几乎无直接影响。     

泸型酒酒醅中梭菌群落的发酵演替规律和功能预测

【目的】研究泸型酒酒醅中梭菌(Clostridia)群落的演替规律,探讨梭菌群落在酒醅发酵过程中的潜在功能。【方法】利用实时荧光定量PCR技术结合高通量测序技术研究不同发酵时间泸型酒酒醅中梭菌丰度变化;通过梭菌16S r RNA基因序列高通量测序数据分析揭示梭菌群落演替规律,并运用LEf Se分析找出标志性OTU;通过PICRUSt分析对梭菌功能组成进行预测。【结果】泸型酒发酵过程酒醅中梭菌的生物量在发酵14 d上升至最高(3.46×10~7 copies/g),梭菌占总细菌的相对丰度在发酵20 d达到最高(6.67%);对梭菌群落结构的聚类分析结果表明,发酵7 d的酒醅梭菌群落结构显著区别于其他发酵时间,主要体现为存在17个标志性OTU,其中大部分分类学地位尚不明确;PICRUSt分析显示梭菌主要参与氨糖与核糖代谢、磷酸戊糖途径,其次是果糖和甘露糖代谢、TCA循环、糖酵解途径、丙酸及丁酸代谢。【结论】泸型酒酒醅中梭菌的生物量和占细菌的相对丰度在发酵开始后的2-3周内逐渐达到最高,而梭菌群落的结构则在发酵1周内便发生了显著改变,并在发酵2-3周内趋于稳定。在发酵2-3周时有较多与丙酸、丁酸等风味物质代谢相关的基因在酒醅梭菌中被预测到。     

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。     

蚯蚓作用下污泥重金属形态变化及其与化学生物学性质变化的关系

城市污泥处理是一项世界性难题,污泥农业利用是其最简单有效的资源化利用方式之一,但污泥中较高的重金属含量限制了其实际推广应用,利用蚯蚓-超富集植物联合修复污泥重金属的方法已引起国内外研究者的关注。以新鲜城市脱水污泥为研究对象,接种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)进行室内培养试验,系统研究蚯蚓作用下污泥重金属形态的变化,及其与污泥氧化还原条件、化学和微生物性质变化的关系,以期为蚯蚓-超富集植物联合修复技术在污泥重金属处理中的应用提供理论依据。结果表明,试验前期蚯蚓在污泥中能正常生长和存活,前20 d总生物量增加了52%。蚯蚓可以显著促进污泥中的Cu、Zn、Cd、Ni等重金属从残渣态和铁锰态等稳定形态向交换态和水溶态等有效形态转化。还可以显著降低污泥中还原性物质的含量,减缓p H值下降速度,降低总有机碳含量,促进铵态氮向硝态氮转化,减少污泥微生物的数量并增加其种群活性。蚯蚓作用下,污泥中重金属的活化程度与还原性物质的含量呈显著负相关,而与微生物种群的活性呈显著正相关(P0.05)。综上所述,蚯蚓可以促进污泥重金属的活化,并改善污泥的肥力条件,为修复植物在污泥中的正常生长和对重金属离子的快速吸收提供有利条件。     

基于遥感技术的全国生态系统分类体系

随着遥感技术的发展,以遥感数据作为生态系统监测与评价的基础已成为宏观生态学研究的重要手段。遥感数据要求每一数据集都要有相应的地物分类体系与之匹配,这也造成不同遥感数据及分类体系之间相互独立。虽然体系间多有联系和相似之处,但不同数据集的分类体系难以直接使用或替换,制约了多元数据在生态系统评价中的使用效果。为尝试解决这一问题,提高多源遥感数据的使用效率,提出了一套基于中分辨率遥感数据的生态系统分类体系。这套体系共有9个一级类、21个二级类、46个三级类,该体系主要依据类别内生态系统特征的相似性,并考虑了气候、地形等因素。最后以海南岛、内蒙古和甘肃3个省为例,探讨了以遥感数据为基础的区域生态系统构成分析方法与应用效果。研究表明,该分类体系有较好的生态学依据,可以支持更加深入的生态系统评估。但分类体系中还存在遥感数据与生态因子数据尺度不匹配、不能满足小尺度研究中对三级类进一步细分的要求以及当前数据质量和模拟技术不足以完全支持植被覆盖率反演精度要求等问题。     

川西亚高山森林林窗不同时期土壤转化酶和脲酶活性的特征

为了解川西亚高山森林林窗对不同时期土壤生态过程的影响,于2012年6月—2013年5月期间,根据温度动态过程,对比研究了生长季节(土壤完全融化期、生长季节前期和生长季节后期)与非生长季节(冻结初期、深冻期和融化期)川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林林窗中心、林缘和林下土壤有机层和矿质土壤层转化酶和脲酶活性变化过程。结果表明:林窗不同区域中,土壤有机层转化酶活性均高于矿质土壤层;在生长季节,土壤有机层和矿质土转化酶活性表现为:林窗中心林下林缘,而脲酶活性表现为:林窗中心林缘林下。冻结初期和深冻期林窗中心土壤转化酶活性均高于林缘和林下,而在融化期林下转化酶活性高于林窗中心和林缘;冻结初期和融化期林下土壤脲酶活性显著高于林窗中心和林缘,而在深冻期林窗不同区域土壤脲酶活性没有显著差异。林窗不同区域在不同时期对土壤转化酶和脲酶活性的响应有着深刻影响。     

珍稀濒危植物堇叶紫金牛对持续干旱的生理响应

采用盆栽控水法,研究了珍稀濒危植物堇叶紫金牛(Ardisia violacea)在持续干旱条件下的生理响应。随着持续干旱时间的延长,堇叶紫金牛应对持续干旱的阶段可分为适应期、轻度干旱期、中度干旱期和重度干旱期。在适应期和轻度干旱期,堇叶紫金牛叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量稳定在一个较低水平,可溶性蛋白质含量先下降后快速上升,细胞膜系统和抗氧化酶系统能主动进行生理调节;中度干旱期,丙二醛(MDA)含量和质膜相对透性迅速升高,细胞膜系统受损加剧,游离脯氨酸、可溶性糖含量均急剧增加,对抵御干旱起到重要的渗透调节作用。在轻度干旱期和中度干旱期,光合色素中叶绿素a和叶绿素b含量显著提高,以抵抗干旱胁迫。重度干旱期,细胞膜系统、抗氧化酶SOD、游离脯氨酸和可溶性糖含量上升,但MDA略微下降,这时可能达到植物耐受干旱的极限,不再发生膜脂过氧化作用。综上表明,堇叶紫金牛具有较强的耐旱性,RWC为49.94%是细胞膜系统、抗氧化酶系统和渗透调节物质含量变化的拐点,渗透调节和抗氧化酶系统的主动适应是其耐旱的主要机制。     

北京市生态用地规划与管理对策

不合理土地开发加速了对自然生态系统的干扰和侵占,导致生态系统服务功能下降,危机区域生态安全,开展生态用地规划是构建区域生态安全格局的基础。合理规划和管理不同土地利用类型的数量和空间分布对区域可持续发展具有重要意义。目前我国广泛应用的土地利用分类体系主要以土地的社会经济属性为基础,忽视其生态属性,导致以提供生态系统服务为主、保障生态安全的土地缺乏保护机制,具有重要生态功能的土地得不到有效保护。以北京市为例,建立了北京市生态用地分类与规划的思路与程序,在明确北京市生态安全与生态系统服务功能的关系基础上分析了北京市生态系统服务功能重要性及其空间格局,并进行了北京市生态用地规划。研究规划了保障北京市生态安全的7类生态用地:地表水涵养与保护用地、地下水保护用地、生物多样性保护用地、水土保持用地、河流防护用地、公路防护用地和城市绿地,总面积5137.37km2,占北京市域面积的31.31%。最后从生态用地识别和划分、将生态用地融入土地利用分类体系、生态用地管理措施和对策3个方面探讨了生态用地规划和管理的方法与措施。研究结果为北京市土地利用规划和有效管理提供依据,也为其它地区的生态用地规划提供参考。     

我国自然保护区功能分区研究进展

自然保护区功能分区是保护区规划和科学管理的重要环节。我国自然保护区功能区划主要采用国际"人与生物圈"计划的"三区"划分模式,即核心区、缓冲区和实验区。介绍了我国自然保护区的分区依据,在总结自然保护区功能分区方法研究进展上,分析了目前我国自然保护区功能区划中存在的难点与问题,并对其进行了展望,以期为我国自然保护区功能区的科学划分与完善提供依据。