深海热液区微生物矿化过程的功能群和分子机制

深海热液区富含铁、锌、铜等含金属矿物(硫化物、氧化物、碳酸盐等)和无机小分子气体(H_2S、H_2、CO_2、CH_4等),具有独特的生态系统。微生物是深海热液生态系统的主要生产者和重要组成,并以控制矿化和诱导矿化两种途径参与了深海热液区的生物地球化学循环。在深海热液区存在着不同类型的微生物参与了生物矿化过程,如硫氧化菌、金属氧化菌、硫还原菌和金属还原菌等。本文详述了这些微生物参与的生物矿化现象、菌群多样性和矿化过程的分子机制,并对研究微生物矿化的研究工作进行了展望。     

深远海浮游动物生态学研究进展

深远海浮游生态系统依据水深的差别可以被划分为几个子系统,包括上层、中层、深层和深渊层等。目前大量的研究结果表明在海洋上层,由于光照、温度、海冰和营养盐补充等因素的影响,浮游生物群落往往呈现出显著的时空变化。但在海洋中层及更深的区域,传统观点认为随着水深的增加,海洋的理化环境趋向于稳定,在这一区域生态系统的时空变化要弱于海洋上层。同时受调查技术和经费的限制,人们对于这一广阔区域内浮游生态系统时空变化规律的认识要局限的多。随着我国海洋科学的发展和海洋强国战略的实施,海洋科学研究也逐渐由过去的以近海研究为主发展到当前的近海、边缘海和深远海研究协同发展。但与我国近海浮游生态学过去数十年间积累的大量研究成果相比,我国科学家对深远海,特别是中层、深层和深渊层浮游生态学方面的研究极为缺乏。从大洋浮游动物群落的垂直分布及其变化、种间关系与生态位分化、深海浮游动物群落在碳沉降和生物地球化学循环中的作用等多个角度全面总结了当前国内外深海浮游生态学的研究进展,同时介绍过去十余年来深海浮游生态学研究技术手段上的巨大进步,以期为今后国内同行的研究提供参考和借鉴。     

趋磁细菌生态学研究进展

趋磁细菌是一类革兰氏阴性的原核生物,广泛分布于淡水和海水环境中的有氧-无氧过渡区.趋磁细菌的分布与其环境中的氧、硫化物及铁等的浓度相关,不同种类分布在不同的物化梯度范围内.趋磁细菌的生长、磁小体的合成及磁小体的成分对环境有一定程度的指示作用.它们在生物地球化学循环中起着重要的作用.主要针对以上研究内容进行回顾,同时结合本实验室的一些研究结果做初步的分析,并对趋磁细菌生态学研究进行展望.     

芽胞杆菌B13功能的初步研究

用选择性培养基从土壤中分离到芽胞杆菌B₁₃。结果表明:芽胞杆菌B₁₃能够同时溶解无机磷和分解有机磷,并且芽胞杆菌B₁₃活菌及其发酵液能够抑制烟草青枯病菌和黄曲霉的生长;共培试验证明芽胞杆菌B₁₃能够抑制烟草疫霉的生长;盆栽试验证明芽胞杆菌B₁₃对烟草青枯病具有一定的防治效果。可以进一步将其开发出集解养分与抗病于一体的微生物活体制剂。     

基于模型和物质流分析方法的食物链氮素区域间流动——以黄淮海区为例

研究利用养分流动的方法建立区域氮素流动模型,试图分析氮素养分在区域间的流动状况.以黄淮海区为例,提出氮素调控策略.结果表明: 2005年,黄淮海区化肥、饲料、植物食物和动物食物氮素盈缺率分别为33%、-120%、38%和65%.养分势是区域食物链养分流动的原动力,此外,人口数、城镇化率、耕地面积、GDP、运输距离、运价、市场价格和政府调控等也是影响食物链氮素养分在区域间流动的重要因素.2005年,黄淮海区是化肥、食物氮素的源,而是饲料氮素的汇.北京地区无论化肥、饲料和食物氮素都为汇.北京地区单位耕地承载外地区调入的氮素养分负荷为872 kg/hm2.即使这些养分全部在本区域返还农田还存在很大的环境风险.因此,对环北京都市圈食物链氮素养分应该进行区域间协同管理.     

TCA循环中间产物对酿酒酵母胞内代谢关键酶活性的影响

对酿酒酵母在添加苹果酸、柠檬酸和琥珀酸的混合培养基与其在YEPD培养基中胞内丙酮酸激酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活力差异进行了对比分析。结果表明:添加苹果酸使胞内丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活分别下降34.82%、57.23%、39.15%、12.10%;添加柠檬酸使胞内丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶的酶活分别下降50.17%、42.20%、48.40%;添加琥珀酸使胞内丙酮酸激酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活分别下降34.16%、34.16%、50.87%、50.87%、12.37%。丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶对3种有机酸的耐受性较差,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、乙醇脱氢酶对3种有机酸的耐受具有选择性。     

微生物污垢检测技术的特点、现状与发展趋势

微生物污垢是工业冷却水污垢的重要组成部分.在适宜条件下,引起污垢的微生物迅速繁殖.不但会显著增大污垢热阻、流动阻力和腐蚀速率,甚至还会堵塞流道而引发停机故障.本文介绍了微生物污垢的概念,阐述了微生物污垢检测技术研究的地位、作用和特点,归纳了目前已知的微生物污垢的形成过程及其主要影响因素,着重分析了目前国内外应用较广的微生物污垢检测方法、优缺点及其最新研究动态.展望了微生物污垢检测技术未来的发展趋势.     

丛枝菌根真菌参与下植物-土壤系统的养分交流及调控

近几年随着有机农业的发展,丛枝菌根的作用受到特别关注。丛枝菌根是由植物根系与丛枝菌根真菌(AMF)形成的一种共生体。在植物-AMF-土壤系统中,AMF为植物提供N、P等营养的同时从根系得到所需的C。概述了植物-AMF-土壤系统中C、N、P等营养物质的交流以及AMF与土壤微生物的互作关系。丛枝菌根的形成可显著提高植物对P的吸收,且在高P条件下多余的P可储存于AMF中。AMF对土壤N循环的影响相当复杂,可能参与调控N循环的多个过程,如硝化作用、反硝化作用和氨氧化作用等。在有机质丰富的土壤中AMF菌丝可快速扩增并吸收其中的N,主要供菌丝自身所需,只有一小部分传递给植物。AMF对土壤C库的影响尚存争议,可能存在时间尺度的差异。短期内可活化土壤C,而在长期尺度上可能有利于土壤C的储存。AMF能够通过改变土壤微生物群落结构而影响植物-土壤体系的物质交流。AMF与解磷菌、根瘤菌和放线菌的协同增效作用可促进土壤有机质的降解或增强其固氮能力;AMF对氨氧化菌的抑制作用可降低氨的氧化减少N2O的释放。AMF与外生共生真菌EMF共存时,表现出协同增效作用,但EMF的优先定殖会限制AMF的侵染。AMF不同类群之间则主要表现为竞争和拮抗关系。AMF与土壤微生物之间的互作关系受土壤无机环境的影响,在养分亏缺条件下微生物之间往往表现为竞争关系。因植物、AMF与土壤微生物之间存在复杂的互作关系,为此AMF并不总是表现出其对植物营养的促进作用。目前关于AMF的作用机理仍以假说为主,需要进一步的实验验证。在植物-AMF-土壤系统中N与C的交流和P与C的交流并未表现出一致性,对N、P循环相互关系的进一步探讨有助于深入理解植物-土壤体系中的养分循环。植物、AMF和土壤微生物的养分来源及其对养分的相对需求强度和吸收效率尚未可知,因此无法深入理解AMF在植物-土壤体系中养分交流和转化的作用。在方法上,传统的土壤学方法在养分动态研究中存在局限性,现代分子生物学手段和化学计量学的结合值得尝试。     

元谋干热区两年生木豆（Cajanus cajan）人工林营养循环和养分利用效率

通过样方调查和采样,对元谋干热区2年生不同种植密度木豆人工林养分的营养循环和养分利用效率进行了研究。结果表明,不同种植密度下林分的营养循环表现出了一定的差异性,而养分的利用效率则一样。0.8×0.8m2、1.0×0.8m2和1.0×1.0m2种植密度下林分的养分吸收量分别为1497.64、1326.26和1046.00kg/（hm.2a）,其中从土壤中年吸收养分量以Ca最多,N、K次之,Mg、P再次,Fe、Cu最少,且随种植密度的增大呈增加趋势;养分的归还量分别为476.30、729.95和518.98kg/（hm.2a）;存留量分别为753.34、596.3和527.07kg/（hm.2a）;大量元素养分的循环速率分别为0.49、0.55和0.49,微量元素养分循环速率分别为0.79、0.83和0.80。据此提出,对于生长旺盛后期的林分,采取适量施肥和调整林分密度等经营措施,提高养分的利用效率,增加林分对养分的吸收量和存留量。同时得出1.0×0.8m2的种植密度更有利于系统内营养元素的生物循环、养分利用效率和保持地力持久。与油松、刺槐、板栗、锥栗等相比,木豆对养分的利用效率明显偏低。     

在杉木林和马尾松林中雨水的养分淋溶作用

本试验地是在杉木林和马尾松林中,主要对降雨和径流水中所含各种养分物质进行测定。结果表明:降雨的养分含量与降雨量存在着半对数函数关系。降雨输入林地的养分量显著地大于径流输出的养分量。林内雨和树干茎流淋溶的养分量占养分还原总量的48—53％。林内雨和树干淋溶的K、Mg、N养分物质量超过凋落物归还养分量。