宏基因组技术研究泥岩母质发育的三种不同pH紫色土硝化微生物群落演变规律

[目的]揭示典型农田旱地紫色土硝化微生物的群落组成及其对pH的响应规律.[方法]针对同一母质发育但pH差异显著的3种紫色土,利用宏基因组技术深度测序研究土壤中硝化微生物丰度和群落,包括氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA),氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteri...     

基于图像融合与混合像元分解的城市植被盖度提取

城市植被盖度提取对于开展城市绿色空间保护和城市规划具有重要意义。随着遥感技术的发展,混合像元分解模型被广泛用于从中等分辨率的多光谱影像提取城市植被盖度,但较低的影像空间分辨率限制了该模型的应用领域。为此,以杭州市为例,首先引入Gram-Schmidt(GS)方法对Landsat ETM+的多光谱波段和全色波段进行融合,再通过混合像元分解模型从ETM+融合影像上提取城市植被盖度,最后利用SPOT影像进行精度检验。结果发现,采用GS方法对影像进行融合后,标准差、信息熵、平均梯度提高,相对偏差小于0.07,说明在保留多光谱信息的基础上提高了其空间分辨率。与SPOT影像相比,在融合影像上75%以上样本的植被盖度值相似,误差较大的区域是市区植被特别稀疏或茂盛的像元。与源影像相比,从融合影像上提取的植被盖度的均方根误差和系统误差降低了0.01。该方法在降低城市植被监测成本、提高监测精度方面具有潜力。     

我国南方红壤区氮磷湿沉降对森林流域氮磷输出及水质的影响

持续高通量的氮、磷输入导致水体富营养化的问题已引起广泛关注。通过对江西省千烟洲香溪流域水样(常规水样,降雨后的地表径流以及雨水水样)的季节性监测,研究大气氮、磷湿沉降对森林流域氮、磷输出动态及水质的影响。结果表明:从2013年6月至2014年5月,香溪流域内氮、磷湿沉降通量分别为11.86 kg/hm~2和0.38 kg/hm~2,其中氮湿沉降主要集中在夏秋两季,占全年输入量的64%,而磷沉降主要集中在夏季,占全年输入量的43%,表现出明显的季节性差异;水体p H值(6.22—8.89)的变化范围较大,而且氮、磷的输出受土地管理(施肥方式)及降雨事件的影响较为明显,尤其在耕作期,总氮的输出量占全年氮输出总量的96.2%,而总磷的输出量占全年磷输出总量的61.4%;对4场不同强度降雨(按降雨强度从大到小)的氮、磷输出动态过程分析,发现不同强度的降雨对水体氮、磷的输出过程影响不同,在径流未形成前以及降雨强度达到暴雨级别时,降雨对流域水体氮、磷的稀释作用明显,而在大雨强度下水体磷的输出量明显高于其他降雨;研究期间,香溪流域内氮湿沉降对水体的贡献量为101.97 kg,磷湿沉降的贡献量为0.60 kg,4场降雨氮对流域水体的贡献量为4.46kg,占流域氮输出负荷的15.22%,磷对水体的贡献量为0.032kg,占流域磷输出负荷的0.85%。同时,根据营养状态指数(EI),发现流域水体全年处于中至富营养状态,而且研究期间水体氮、磷浓度均超过水体富营养化阈值(氮1.5 mg/L,磷0.15 mg/L),存在爆发水体富营养化的威胁。     

鄱阳湖洲滩湿地植物生长和营养繁殖对水淹时长的响应

水淹时长是影响湿地植物分布的重要因素。在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落的变化规律还不清楚。为了探究淹水时长对鄱阳湖洲滩3种优势植物生长和繁殖的影响,并预测在水文发生剧烈变化后,3种优势植物分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹时长(0、60、90、120、150 d和180 d)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。研究结果表明:1)南荻在水淹超过120 d后,存活率开始降低,水淹到达180 d完全死亡。而灰化薹草和虉草在淹水180 d后仍全部存活。表明南荻耐淹水的能力弱于其他两种植物。2)水淹显著降低灰化薹草的总生物量,并且总生物量随水淹时长的增加而逐渐降低。而短时间(小于150 d)的水淹没有对虉草总生物量产生显著影响。3)退水初期,灰化薹草的恢复生长趋向于地上部分,而虉草表现为地下和地下部分同步生长。该研究结果可以为预测水文情势变化下鄱阳湖湿地植物种群和群落的动态变化提供依据。     

土地整理工程影响下农业生态系统服务价值的变化

以重庆市合川土地整理项目区为例,对项目区整理前（2003年）、后（2007年）农业生态系统功能的变化进行量化描述,将工程设计和影子价格法相结合对干扰功能进行了量化,并采用成本效益分析法进一步解释生态系统功能的经济学意义,分析了工程影响下区域农业生态系统服务价值的变化.结果表明：与土地整理之前相比,研究区农业生态系统服务价值在整理后有所改善,其中增幅最大的是养分循环功能,变化最小的是土壤保持功能;在土地整理项目中,农田水利、田间道路和土地平整工程带来的生态服务价值改变主要体现为干扰能的变化.项目建成后第7年到第35年,研究区成本效益率处于高速增长期,之后趋于稳定,表现为较弱的生态压力和较少的生态服务价值损失,有利于区域生态环境的改善.     

寡雄腐霉发酵液的动物安全性及其对黄瓜的防病促生效应

【目的】生物农药安全无害,环境友好。为了评价寡雄腐霉发酵液(Pythium oligandrum broth,POB)的动物安全性和防病促生效应,研制高效、无害的生物农药。【方法】试验利用自主分离的寡雄腐霉生防菌株(P.oligandrum CQ2010)制备POB,通过动物试验、拮抗试验、盆栽和生产试验,研究了POB的动物毒性,对黄瓜蔓枯病的防治作用,以及对黄瓜生长、产量和品质的影响。【结果】用大剂量的POB灌胃给药对小鼠体重增长无显著影响,其外观和行为均无异常,组织器官也未见病理改变。POB对甜瓜球腔菌的抑制率为51.95%,药效介于1∶800的百菌清溶液和1∶200的甲基托布津溶液之间。在黄瓜幼苗接种甜瓜球腔菌前后喷施POB,叶片丙二醛含量下降,过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增强,发病率和病情指数均显著降低,相对防治效果达到54.8%–64.1%,故POB能减轻病原菌对细胞膜的伤害,激发防御性生理反应,增强黄瓜植株的抗病能力。此外,POB处理提高叶绿素含量,增强根系活力,增加植株氮、磷、钾吸收量,促进黄瓜植株生长,生物量和果实产量分别提高81.10%和11.58%。POB还使黄瓜果实Vc和可溶性糖提高,硝酸盐含量降低。【结论】寡雄腐霉发酵液对动物安全无毒,能有效防治黄瓜蔓枯病,促进黄瓜生长,提高产量品质。     

钾与信号抑制剂对外生菌根真菌分泌乙酸的调控作用

外生菌根真菌是森林生态系统中的重要成分,参与树木养分的吸收利用。试验液体培养外生菌根真菌,设置不同供钾水平,添加钙信号抑制剂,研究了它们的有机酸和氢离子分泌,以及乙酸分泌对供钾和信号抑制剂的响应。结果表明,供试菌株的生长,氮、磷、钾含量和吸收量因菌株不同而异,生物量变化于52.91—121.72 mg/瓶之间,相差1倍以上。外生菌根真菌吸收养分的差异可能与它们对土壤养分环境的长期适应、进化、选择有关。在外生菌根真菌的培养液中,分别检测出草酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸和丁二酸等,以及大量的氢离子,说明菌根真菌能分解土壤含钾矿物,释放钾离子,改善寄主植物的钾营养。其中,乙酸分泌量较大,具有普遍性,低钾刺激分泌乙酸,高钾时分泌减少,其分泌速率与供钾浓度和菌丝吸钾量之间呈显著负相关(r=-0.734,r=-0.617,n=60)。钾对菌根真菌分泌乙酸的调控作用具有改善森林钾素营养,防止土壤养分淋失的生理和生态意义。此外,在低钾条件下,阴离子通道和钙信号抑制剂抑制外生菌根真菌分泌乙酸。说明钙信号和阴离子通道参与了乙酸分泌,缺钾可能是刺激乙酸分泌的原初信号,通过信号转导和一系列级联反应促进乙酸分泌。     

中亚热带典型森林生态系统对降水中铅镉的截留特征

实验于2012年9月到2013年8月期间,在重庆市江津四面山对常绿阔叶林生态系统大气降水、林内降水、枯透水及土壤渗滤液中的铅(Pb)和镉(Cd)进行了持续一年的动态变化特征的研究。结果表明:研究期间,大气降水中Pb和Cd的质量浓度分别为(22.92±13.57)μg/L、(2.82±1.46)μg/L,月均沉降量分别为(3.06±2.74)mg/m2、(0.32±0.27)mg/m2,该林区降水受到轻度的Pb污染,但并未受到Cd污染;该林区重金属Pb和Cd的主要污染源为大气沉降,林区中常绿阔叶林对重金属Pb和Cd有很好的截留净化作用,总截留系数高达98.52%和99.09%,经过该系统各层次的净化后,重金属Pb和Cd含量均符合国家地面水环境质量标准(GB3838-88)的Ⅰ类水质标准;其中,林冠层的截留能力最强,对Pb和Cd的截留系数分别为91.67%和86.84%,枯落物层次之,分别为67.86%和79.74%;土壤层对Pb和Cd的截留特征截然相反,土壤层对Pb的解吸量大于吸附量,导致渗滤液中Pb的平均质量浓度相对枯透水升高。     

一株耐酸野生葛藤(Pueraria lobata)根瘤菌的筛选与耐酸机理初步研究

从重庆市北碚区缙云山酸性黄壤(pH4.6)上生长的葛藤根瘤中分离到一株耐酸葛藤根瘤菌PR389,能在pH4.3的YMA培养基上正常生长,而一般根瘤菌最适生长pH值为6.5~7.5,说明PR389为一株耐酸葛藤根瘤菌。通过质子通量试验发现,与不耐酸的菌株相比,PR389的细胞膜能阻止过量的H 进入细胞,表明PR389具有某种能力使之在低酸性环境下不受伤害。在耐酸性试验中,PR389在加氯霉素的强酸性(pH3.8)YMA培养液中表现出来的耐酸性被氯霉素抑制,推测胞内特异蛋白质的诱导合成是PR389具有耐酸性的原因。     

磷酸酶在病原菌侵染寄主中的作用

磷酸酶不仅在生物体正常细胞进程中具有重要作用,而且在病原菌与寄主相互作用中也起着至关重要的作用。目前,国内外在革兰氏阴性病原菌通过其Ⅲ型分泌系统(Type III secretion system,TTSS)分泌磷酸酶到寄主细胞以调控寄主免疫和扩大病原性方面研究较多,而在病原真菌逃避寄主免疫方面则报道很少。本课题组研究发现昆虫病原真菌绿僵菌分泌的一种胞外酪氨酸蛋白磷酸酶在体外能特异地使蝗虫体液免疫信号转导物质去磷酸化,暗示可能影响蝗虫的免疫防御。以下着重从磷酸酶的分类及其在病原菌侵染寄主中的作用研究等方面进行综述,以期为进一步研究磷酸酶的作用提供参考。