基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建

l-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,l-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的l-半胱氨酸合成途径构建,构建了一株l-半胱氨酸合成基因工程菌。首先,通过增强l-半胱氨酸前体物质l-丝氨酸(serA^f、serB和serC^Cg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达,l-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L。然后,通过促进l-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱l-半胱氨酸和l-丝氨酸的降解以及异源表达cysE^f和cysB^St,l-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L。最后,为了优化碳模块和硫模块的代谢通量,协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ,得到l-半胱氨酸高产菌株。在500mL摇瓶和2L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的l-半胱氨酸积累。研究结果表明,在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制,可以实现l-半胱氨酸的高效生物合成。研究结果为微生物发酵生产l-半胱氨酸的产业化奠定了基础。     

石臼湖原生动物种群分布及其同质化

石臼湖地处长江中下游,是国内为数不多的通江淡水湖。为探讨湖泊与入湖支流不同生境中原生动物种群结构及其相似性,于2012年平水期和枯水期分别对石臼湖及其周边入湖支流进行原生动物调查,研究河流和湖泊区域原生动物的种类组成及其季节变化,同时与同一地区的相邻湖泊固城湖作对比,通过计算相似性指数,探讨原生动物对生境同质化的响应。结果表明:调查共采集到原生动物57种,平水期种类多于枯水期;石臼湖河流区各站点原生动物相似性指数在Ⅰ~Ⅲ级之间,为完全不同-轻度相似;湖区站点相似性指数在Ⅱ~Ⅳ之间,为极不相似-中度相似;河流区种类季节之间的相似度极低(0.050~0.267),而湖泊区种类季节之间处于中等相似水平(0.250~0.375),说明河流区原生动物种类的季节变化较湖泊区明显,生物组成的异质性也高于湖泊;原生动物分布对水质有很好的响应关系,氮磷元素在影响原生动物种类组成和分布中起了主要作用;通过石臼湖与固城湖及长江中下游其他湖泊的对比分析,表明在一定范围内,随着生境尺度的增加,生境的同质化会提高生物同质化水平,但超过景观尺度,原生动物地域性特征逐渐显现,即使生境同质,其生物也未必同质;且随着距离的增加,不同区域的生物相似性呈降低的趋势。     

安徽黄精属(Polygonatum)植物叶表皮研究

利用光学显微镜及扫描电子显微镜观察了安徽省黄精属９种植物的叶表皮;统计并测量了气孔类型、气孔大小、气孔密度及气孔指数等;描述了表皮角质膜、蜡质纹饰、气孔的形状及气孔外拱盖等有关特征。结果表明：黄精属植物叶表皮气孔器类型属只有２个保卫细胞而无任何副卫细胞的单子叶植物气孔器类型。气孔的某些特征,如气孔器类型、气孔器分布特征、表皮细胞形状及垂周壁式样、角质层及蜡质纹饰等在种间差异不大,可作种间区别的次级特征用。     

符合经济生态效益的农田化肥施用量

在洞庭湖区研究了农田化肥的外部成本和经济生态施用量.采用环境影响经济评价方法,估算了化肥的外部成本;运用外部不经济性原理和生产函数模型研究了兼顾农户经济效益、生态效益的农田适宜施肥量.结果表明,2002年洞庭湖区粮食生产中因化肥施用不当而带来的外部成本约为1.35×10⁸元,每千克纯氮的外部成本约为0.3元.在洞庭湖区目前生产条件下,兼顾生产、经济、生态三效益的适宜施肥量是208.26～210.65 kg·hm^-2,相应的粮食产量为5528～5539 kg·hm^-2.2002年洞庭湖区粮食生产实际施肥量已超过农户经济最优施肥量和生态适宜施肥量,建议政府在一些化肥高投入、高污染的地区征收环境污染税.     

长芒猬草与华山新麦草属间杂种的形态学和细胞学研究

为研究长芒猬草Hystrix duthiei ssp．longearistata的染色体组成,将其与华山新麦草Psathyrostachys huashanica进行了人工杂交,获得杂种F₁。对亲本及杂种F₁,花粉母细胞减数分裂染色体配对行为、繁育 特性和形态特征进行了比较分析。结果表明：杂种F₁的许多形态特征介于父母本之间,花粉完全不育, 结实率为0;杂种F₁花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对较高,55.12％的细胞形成5个或6个二价 体,其构型为：9.83Ⅰ+5.46Ⅱ+0.07Ⅲ,C-值为0.57。以上结果表明H．duthiei ssp．Longearistata含有Ns染色体组。本文还讨论了Hystrix与Leymus的关系。     

稳定性同位素探测技术在微生物生态学研究中的应用

稳定性同位素标记技术同分子生物学技术相结合而发展起来的稳定性同位素探测技术（stableisotope probing,SIP）,在对各种环境中微生物群落组成进行遗传分类学鉴定的同时,可确定其在环境过程中的功能,提供复杂群落中微生物相互作用及其代谢功能的大量信息,具有广阔的应用前景.其基本原理是：将原位或微宇宙（microcosm）的环境样品暴露于稳定性同位素富集的基质中,这些样品中存在的某些微生物能够以基质中的稳定（性同位素为碳源或氮源进行物质代谢并满足其自身生长需要,基质中的稳定性同位素被吸收同化进入微生物体内,参与各类物质如核酸（DNA和RNA）及磷脂脂肪酸（PLFA）等的生物合成,通过提取、分离、纯化、分析这些微生物体内稳定性同位素标记的生物标志物,从而将微生物的组成与其功能联系起来.在介绍稳定性同位素培养基质的选择及标记方法、合适的生物标志物的选择及提取分离方法的基础上,举例阐述了此项技术在甲基营养菌、有机污染物降解菌、根际微生物生态、互营微生物、宏基因组学等方面的应用.     

密云水库上游流域生态系统服务功能空间特征及其与居民福祉的关系

生态系统管理的一个重要挑战是在区域尺度上管理生态系统服务并提高当地居民福祉。以2009年土地利用数据和社会经济数据为基础,利用InVEST模型和空间制图在乡镇尺度上对密云水库上游流域水资源供给服务、土壤保持服务、水质净化服务、产品供给服务以及居民福祉进行了定量评估和空间特征刻画,并探讨了生态系统服务与居民福祉的不同关系模式。结果表明,流域内各乡镇土壤保持服务从上游到下游呈逐渐递增的趋势,水质净化服务从上游到下游整体上也呈逐渐递增的趋势,流域内水质净化服务功能与水资源供给服务、粮食供给服务、蔬菜供给服务以及畜牧产品供给服务在空间上呈显著负相关;基于生态系统服务与居民福祉在空间上的聚集特征,可将56个乡镇划分为低服务低福祉模式、供给服务依赖模式和高服务高福祉模式,针对这3种关系模式特点,可分别提出改善生态系统服务功能和居民福祉的管理措施。案例研究可为其他区域实施分区管理、协调生态系统服务功能保护与居民福祉的关系提供借鉴。     

湿地自然保护区保护价值评价方法

提出了一套侧重水鸟保护的湿地自然保护区保护价值评价方法.该方法建立的指标体系经过专家咨询和会议讨论确定指标,采用层次分析法(AHP)建立了递阶层次结构模型.指标体系共分为目标层1项、系统层5项、准则层11项和指标层26项.将获取资料的湿地自然保护区按国家有关分类标准与原则归为3个类型(海洋与海岸生态系统类型、内陆湿地与水域生态系统类型和野生动物类型),每个类型内的自然保护区再结合自身湿地主体进一步划分为4个小类型(近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地).实例分析了海洋与海岸生态系统类型中的以近海及海岸湿地为主体的自然保护区,内陆湿地与水域生态系统类型中的以沼泽湿地为主体的自然保护区和野生动物类型中的以河流湿地为主体的自然保护区,并依照保护价值指数进行了等级划分.为湿地自然保护区的保护价值和发展地位,总体规划和改建变更提供了依据.     

天然东北红豆杉土壤种子库研究

在黑龙江省穆棱东北红豆杉自然保护区内,对10株天然东北红豆杉结实母树冠下的土壤种子库进行了调查分析.结果表明:东北红豆杉土壤种子库中的种子数量在垂直方向和水平方向上都表现出明显的规律性.在不同深度土层中的种子数量差异显著(p＜0.05).枯枝落叶层及0～5cm土层集中了最大量的种子,占总量的84%,随土层深度的增加,种子数量逐渐减少,15cm以下极少有种子出现.土壤种子库中具有活力的种子数量极少,不到总量的1%.种子丧失活力的首要原因是被昆虫和啮齿类动物啃食,占损失量的52%,其次是腐烂,占29%.在水平方向上,东北红豆杉种子具有近母株分布的特点,且在不同方向上种子数量差异极显著(p＜0.01).当年下落到地面的东北红豆杉种子,按远离母株的顺序,种子数量逐渐减少;在围绕母株的八个方向上,东向的种子数量最多,其次是东北、北和东南方向,西面的种子数量最少.当年下落的3%的完好种子补充到土壤种子库中.自然条件下,东北红豆杉以种子繁殖,土壤种子库是其自然更新及种群恢复的重要基础,本研究结果对于东北红豆杉濒危机制的探索及种群恢复具有重要的理论意义.     

施用EM堆肥对土壤螨群落结构的影响

对不同施肥条件下农田中的土壤螨进行调查,结果表明：（1）EM堆肥区土壤有机层加深,土壤螨垂直分布下限下移;（2）施用EM堆肥土壤螨数量多,物种丰富,分布均匀,长期施用EM堆肥可以形成多层次的食物网络,传统堆肥区土壤螨数量和种类较化肥区多,单纯施用化肥的农田,土壤螨数量和种类呈减少趋势,群落结构稳定性差,土壤生物间的联系向单一化方向发展。