固氮施氏假单胞菌亚硝酸盐还原酶基因nirS转录特性及功能鉴定

【目的】研究固氮施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501亚硝酸盐还原酶结构基因nir S的转录调控机制及其在反硝化过程中的功能。【方法】构建nir S-lac Z融合载体,利用三亲本结合法将其导入野生型A1501,通过β-半乳糖苷酶活性的测定,分析不同供氧状况、不同浓度的硝酸盐、亚硝酸盐对nir S基因表达的影响;同时将该载体导入rpo N突变株中,研究氮代谢调控因子Rpo N对nir S基因转录影响。通过同源重组方法构建nir S突变株,通过生化表型测定明确nir S在反硝化过程中的功能。【结果】启动子活性测定表明,nir S基因厌氧条件下高水平表达,是好氧条件下表达水平的4倍;nir S的表达受硝酸盐诱导,但不受亚硝酸盐的诱导;Rpo N突变株中,nir S的表达活性为野生型的1/4,nir S启动子未发现Rpo N的保守结合位点,表明nir S的表达受Rpo N间接调控。表型测定显示以硝酸盐为电子受体时Δnir S的反硝化能力降低了约20%;以亚硝酸盐为电子受体时Δnir S仅有微弱的反硝化能力,并且nir S的突变使得菌体在反硝化条件下利用亚硝酸盐的能力显著减弱。nir S突变提高了菌体在亚硝酸为电子受体的反硝化条件下的固氮酶活。【结论】A1501中nir S基因的转录受外界氧及硝酸盐的影响,同时受氮代谢Sigma因子Rpo N的调控。nir S在A1501菌反硝化过程中起关键作用,参与了亚硝酸盐的转化。     

高产几丁质酶巴伦葛兹类芽孢杆菌的筛选和发酵条件优化

【目的】鉴定一株来源于中国南海海水样能够分泌多种胞外几丁质酶的类芽孢杆菌CAU904,并优化其产几丁质酶的发酵条件。【方法】采用形态学观察、16S r DNA序列比对及生理生化实验鉴定;通过碳源、氮源、温度、初始p H、表面活性剂种类以及发酵时间的单因素优化实验获得最佳发酵条件。【结果】菌株CAU904被鉴定为巴伦葛兹类芽孢杆菌(Paenibacillus barengoltzii),其最优发酵产酶条件为:0.5%胶体几丁质,0.2%酵母浸提物,0.1%吐温-80,培养基初始p H 7.0,45°C培养72 h。在最优发酵条件下,该菌株最大产酶水平达到8.2 U/m L,比优化前提高了5.4倍。几丁质酶的酶谱分析表明该菌株能够产生多达11种具有几丁质水解活性的同工酶,其中主要酶谱带对应分子量分别为54、47和38 k D。【结论】实验结果为巴伦葛兹类芽孢杆菌几丁质酶的分离纯化和酶的应用提供了基础。     

基于生态系统服务供需的雄安新区生态网络构建与优化

城市生态网络构建是城市生态系统服务有效发挥作用的保障,构建完善的生态网络对于城市生态格局的优化具有重要的意义。结合雄安新区总体规划,通过雄安新区生态系统服务供给、需求两个层面识别生态源地。基于源地-缓冲区-廊道-节点框架,构建新区生态网络。其中,基于生态源地与城镇用地驱动因子,运用最小累积阻力方法得到累积阻力差,构建新区三生空间布局。根据成本距离分析和路径分析,结合雄安新区规划绿带分布,生成生态廊道,并在廊道与廊道交汇点、重要生态功能与脆弱的关键点以及道路轨道交汇点识别生态节点。得出：（1）新区生态源地主要位于白洋淀、公园绿地与其他绿地,分为水域生态源和林地生态源两类生态源地,面积总共728 km²。城镇源地主要位于新区东部容城县与雄县城区以及一些零星的农村居民点区域,面积为166 km²。（2）在新区三生空间布局下,加强生态廊道的构建,提升生态源地之间、生态源地与城镇源地之间的连通性,新区生态廊道主要依赖河流廊道和林地廊道两种类型。（3）在新区未来生态网络的建设中,需要重点关注河流廊道交汇点、河流廊道与城区的交汇处、交通道路与生态用地交汇处等的生态节点的建设及其生态功能的提升。     

城市发展指数和生态足迹在直辖市可持续发展评估中的应用

综合应用城市发展指数(CDI)和生态足迹(EF)指标,分析各直辖市1978—2012年的可持续发展情况,衡量发展方式由资源消耗型向环境友好型转变的程度。研究表明:各直辖市的CDI不断增长,至2012年均达到80左右,基本处于同一层次水平,城市经济社会发展状况总体良好。EF的动态变化呈现阶段性发展的特点,各直辖市间也存在显著差异,除上海市,其他3个直辖市的EF呈现增长态势,至2012年,北京EF最高(2.60 hm2/人),重庆最低(1.79 hm~2/人),是唯一一个低于全国平均EF的直辖市。综合分析CDI和EF,在相似的社会经济发展水平下,重庆市的资源消耗较低,可持续发展潜力较大;天津市一直处于资源消耗型发展中,亟待转型;近十年来,上海和北京的城市建设模式出现了一定转变,由以消耗环境资源为代价的发展模式转变为环境友好型的发展模式。     

基于暴露度-恢复力-敏感度的城市适应气候变化能力评估与特征分析

城市是人口和社会经济活动最密集的地方,随着城市化进程和气候变化的发展,城市地区面临的气候风险和影响日益凸显。提升城市适应气候变化能力已成为城市应对气候变化挑战最重要的任务和途径。通过梳理和评价我国城市适应气候变化能力及其关键要素,以期为区域适应政策的制定和实施提供科学依据。基于IPCC适应能力评价框架,构建了基于暴露度-敏感度-恢复力的城市适应气候变化能力评估框架,进而筛选了19项指标,将指标划分为适应气候变化能力对应的5个等级,以熵权法赋权重;采用集对分析方法,评估我国286个地级市的适应气候变化能力水平,并分析了主要限制因素。结果显示,我国东部的适应能力整体高于西部地区,适应能力较低的区域主要集中在西北的甘肃陕西部分城市、华中的两湖和江西等城市以及西南的广西云南等城市;城市适应能力的各项限制要素主要表现为,适应能力高主要为暴露度-恢复力-敏感度的(低-高-低)的组合;适应能力低则分别包括暴露度-恢复力-敏感度(高-高-高)、(低-低-低)和(高-低-低)3种组合。提高城市适应气候变化能力,对西部西北的甘肃-陕西等城市,重点在于提升应对气候变化的恢复力,例如建立良好的灾后恢复与应急系统等;对于华中、西南等城市则以提高气候风险的防御能力为主。     

微生物学模块式自设计研究性实验的构建与教学实践

为了以低成本、低课时、高个性化方式让低年级学生既能学习基本实验技术,又都有机会参与研究性实验,构思了以基本实验技术为依托的微生物学模块式自设计研究性实验,即教师以模块式专题形式提出系列实验项目,学生自主选择题目、思考和设计、实施操作、分析结果而教师恰当指导的实验教学方式,并将其在3年4轮的微生物学实验教学中应用。详细叙述了模块式自设计研究性实验设计思路和实施方法及实施中学生和教师的行为与表现,并分析了从3个班级收回的包含34个问题的实验教学效果调查问卷,深入探讨了该方法存在的不足和改进方法。教学实践表明,这种教学方法不会导致教师数量、实验成本、学时数的显著增加,对于较大规模学生的研究性实验具有较强的实用性和可行性;144份学生反馈问卷中每个问题平均得分均在4分以上(满分5分),表明有利于提高学生的多方面素质,使学生受到基本的科学研究素质和能力的初步训练;88%-96%的学生认为它是有效的教学方式;研究性实验的形式、学生主动性、实验方案设计的科学性、实验结果分析和讨论等方面还有待完善。     

缙云山生境片断化对常绿阔叶林生物多样性的影响

采用Simpson、Shannon-Wiener和Hill多样性指数以及逐步多元回归分析方法,在缙云山进行了植物群落调查、小气候观测和土壤肥力的测定以及各变量之间关系的分析。结果表明:片断常绿阔叶林物种多样性指数比连续常绿阔叶林低,不同生活型的表现不同;各片断阔叶林斑块边缘均存在明显的小气候边缘效应。随着斑块面积的减小,各斑块的ΔTa、林缘及林内ΔTs、林缘和林内ΔRH、林缘和林内Vmax、林缘和林内ΔPAR(正午)均呈增大的趋势。各斑块的小气候边缘效应,以最大斑块波及林内的深度最浅(约至林内15m)、最小斑块波及林内的深度最深(约至林内25m);常绿阔叶林物种多样性受林内外有效光合辐射(正午)差、气温日较差、土壤含水量、土壤有机质含量和土壤有效钾等因素的影响。     

中国西南喀斯特地区植被变化时空特征及其成因

2000年以来,国家在中国西南喀斯特地区开展一系列生态治理工程,该地区退化生态系统得到一定程度的恢复,而2008年开展石漠化综合治理工程以来该地区的植被覆盖和生产力如何变化尚不清楚。本研究利用遥感增强型植被指数(EVI)和总初级生产力(GPP)数据,研究2000—2015年西南喀斯特地区植被EVI年均值和GPP年总量的时空变化特征,重点探讨2008年以来石漠化综合治理工程、气候变化等因素对植被覆盖及生长的影响,进而评估石漠化综合治理工程的成效。结果表明,2000—2015年西南喀斯特地区植被EVI总体显著增加,其中2008—2015年植被EVI均值和变化率分别比2000—2007年高6.9%和85.7%,EVI显著增加的区域占西南喀斯特地区的13.4%;该区域GPP年总量亦呈显著增加趋势(20.58 g C m-2a-1)。2008—2015年气温和降水对植被EVI变化趋势的贡献仅占28.3%,退耕还林还草等生态恢复措施、大气CO2浓度、大气氮沉降的增加可能是该区域植被覆盖显著增加的主要贡献因子。在100个首批石漠化综合治理试点县中,大部分试点县植被EVI的变化趋势受非气候因子的影响,其中治理面积大的县受非气候因子的影响显著高于治理面积小的县,表明石漠化综合治理工程的实施有效地促进了试点县植被覆盖的增加。     

黄化茶树新梢色素和主要生化成分含量变化特征及其相关性分析

以茶树黄化品种'中黄3号'('ZH3')和常绿品系'苔茶15'('TC15')为材料,检测其4、5、7、8月新梢(一芽二叶)色素和主要生化成分含量,探讨不同月份黄化茶树新梢色素和主要生化成分累积的特征以及它们之间的关系.结果表明:(1)新梢叶绿素a、总叶绿素含量在两种茶树中均随生育期先降低后上升,叶绿素b含量变化趋势不...     

放牧对鄂尔多斯高原油蒿草场生物量及植被-土壤碳密度的影响

以围封保护和自由放牧油蒿草场为研究对象,通过野外调查与室内分析,研究了围封和放牧条件下沙地草场生物量和植被-土壤碳密度。结果表明:(1)自由放牧使油蒿群落中植物种类增加,但降低了植物群落盖度。自由放牧不仅导致油蒿草场地上、地下总生物量降低,也使得油蒿地上、地下生物量占群落地上、地下总生物量的比例减小。生长季自由放牧样地凋落物生物量显著大于围封保护样地(P0.05);(2)围封保护样地植被碳密度大于自由放牧样地,土壤碳密度却小于自由放牧样地,但两个样地间差异不显著(P0.05);(3)油蒿草场90%以上的碳储存于土壤中,围封保护样地和自由放牧样地油蒿草场土壤碳密度占植被-土壤系统碳密度的91%、93%;(4)围封保护油蒿草场碳密度为2.29 kg/m2,自由放牧油蒿草场碳密度为2.68 kg/m2,两个样地间差异不显著,自由放牧对油蒿草场碳密度影响不大。