厌氧氨氧化菌的中心代谢研究进展

摘要: 厌氧氨氧化是以NH +4为电子供体,以NO－2为电子受体产生N2的生物反应。厌氧氨氧化菌是厌氧氨氧化过程的执行者,在废水生物脱氮和地球氮素循环中扮演着重要角色。研究厌氧氨氧化菌的代谢特性,将有助于理解厌氧氨氧化过程,开发厌氧氨氧化工艺。厌氧氨氧化菌是化能自养型细菌,以CO2或HCO－3为碳源,并通过偶联NH+4氧化和NO －2还原的生物反应获得能量。在NH+4/NO－2的生物氧化还原反应过程中,检出了中间产物N2H4,但未检出其他中间产物(如NH2OH、NO)。此外,由基因组信息推断,厌氧氨氧化菌     

热胁迫下中甸角蒿叶片SSH文库的构建及初步分析

高温可能是限制中甸角蒿（Incarvillea zhongdiannensis）向低海拔地区引种驯化的主要因素之一。为了从基因表达水平研究中甸角蒿高温胁迫响应的分子机制,本研究利用SSH技术构建了中甸角蒿对高温（30℃）处理响应的正反向抑制性差减杂交文库。文库质量检测表明抑制性差减杂交效率较高,质量较好。通过对正反向文库中部分EST进行序列测定,获得了60条高质量的表达序列标签,平均长度为537bp。对序列进行BLAST比对及功能注释,50条EST为功能已知的基因,分别参与信号转导与转录、植物抗逆性反应、光合作用、代谢与能量、蛋白质合成与转运、蛋白质命运、细胞结构和细胞生长等过程。6个EST与功能未知基因的同源性较高。获得的4个未匹配的EST推测为新基因,可能在植物热耐受性方面具有重要的作用。     

外源褪黑素对高温胁迫条件下黄瓜幼苗氮代谢的影响

以‘津优4号’（热敏感型）和‘美国保尔’（耐热型）黄瓜幼苗为试材,研究了叶面喷施褪黑素对高温胁迫条件下黄瓜幼苗氮代谢的影响。结果显示,高温胁迫下,（1）两种黄瓜幼苗硝态氮含量先升高后降低,‘津优4号’总氮和氨态氮含量先下降后持续升高,而‘美国保尔’总氮和氨态氮含量持续上升;（2）两种黄瓜幼苗硝酸还原酶（NR）活性均先上升后下降,而谷氨酰胺合成酶（Gs）、谷氨酸合成酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）均持续下降,‘美国保尔’的4种酶活性下降幅度显著低于‘津优4号’。研究结果表明,叶面喷施褪黑素可有效缓解高温胁迫对NR、GS、GOGAT和GDH的抑制作用,显著增加硝态氮含量,降低氨态氮含量,减轻氨态氮积累对黄瓜幼苗造成的毒害作用,增强高温胁迫条件下黄瓜幼苗氮素的代谢能力,减轻高温胁迫对黄瓜幼苗造成的伤害,提高黄瓜幼苗抵御高温胁迫的能力。     

不同的高温模式对不同密度棉蚜存活和繁殖的影响

为探索趋近自然状态的渐变性高温胁迫对不同密度棉蚜Aphis gossypii Glover的影响,室内研究了4种不同高温模式下,不同密度(5、10、20、40)棉蚜的存活和繁殖。结果表明:随着最高温度值的升高和密度的增加,棉蚜存活率和繁殖率均呈下降趋势。当最高温度值升至40℃以上时,棉蚜存活率和繁殖率均显著下降,不同密度棉蚜存活率和繁殖率均没有差异。即随着温度的升高,密度对棉蚜的作用逐渐减弱。最高温度值为42℃时,棉蚜在3～4 d内全部死亡。研究结果为提高棉蚜种群预测准确性、科学决策防治措施提供依据。     

高温培养条件下爪哇伪枝藻的生理特性和超微结构特征

荒漠生物结皮广泛分布于干旱区环境,高温是影响生物结皮中藻类生存的重要环境因子。在实验室培养条件下,以生物结皮形成和发育中的重要优势种爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum Born et Flah)为材料,研究高温胁迫对伪枝藻生理生化特性和细胞结构的影响。设置了25℃(对照)、35℃、40℃和45℃等不同高温处理,测定了短期(6h)和长期(15d)高温条件下,S.javanicum的光合活性、光合色素、多糖含量和丙二醛含量以及细胞超微结构的变化。结果表明,S.javanicum最大光化学量子产量Fv/Fm和PSII有效光化学量子产量ΦPSII在35℃下表现出最大值。40℃高温明显抑制藻体叶绿素a合成,35℃处理促进了叶绿素a合成(高于对照值),而40℃处理明显促进了藻体类胡萝卜素合成,高于对照处理和35℃处理。随温度升高,S.javanicum丙二醛、胞内可溶性糖和胞外多糖含量呈现出逐渐增大的趋势。透射电镜切片显示,40℃高温明显破坏了藻体细胞超微结构,如原生质体出现絮状形态和空泡化,35℃处理则有利于细胞形态结构的保持和稳定。以上结果初步证实了S.javanicum能够较好地耐受适当的高温(35℃)。研究对于了解S.javanicum对高温环境的耐受程度及对高温的适应性具有一定的理论意义,并对利用荒漠蓝藻治理荒漠化具有实际指导价值。     

控制水稻胚乳淀粉合成代谢若干关键酶基因对花后高温的响应表达

以稻米品质温度敏感型的早籼稻品种嘉早935为材料,利用人工气候箱控温试验和实时荧光定量PCR技术,探讨了不同灌浆温度(日均温分别为22和32 ℃)处理下胚乳淀粉分支酶(SBE)、淀粉去分支酶(DBE)和淀粉合酶(SS)的10个同工型基因(sbe1、sbe3、sbe4、pul、isa1、isa2、isa3、Wx、sss1和sss2a)的相对表达量差异及动态变化特征.结果表明: 淀粉合成相关功能基因对水稻灌浆期高温胁迫的响应表达方式存在明显差异,而且因同工型的类型而不同.在高温处理下,sbe1和sbe3的相对表达量显著下降,二者属于SBE类基因中对高温胁迫较敏感的主要同工型;DBE基因中,pul属于高表达的同工型,而且其对高温胁迫响应比isa1、isa2和isa3敏感;在Wx、sss1和sss2a中,sss2a的相对表达量显著低于sss1和Wx, 但sss2a和sss1对高温胁迫响应比Wx敏感,因此二者可能也是高温胁迫对胚乳淀粉结构进行调控的重要位点,尤其在水稻灌浆的中后期发挥重要作用.     

连续施肥对农田黑土微生物功能多样性的影响

应用Biolog Eco微平板培养法研究了中国科学院海伦农业生态试验站20余年连续不同施肥处理(对照、氮磷钾、氮磷钾+秸秆、氮磷钾+猪粪1、氮磷钾+猪粪2和氮磷钾+猪粪3)下土壤微生物代谢功能多样性的变化。结果表明:长期施肥条件下,单施化肥和有机肥与化肥配施对土壤细菌、真菌数量影响不明显,但高量有机肥与化肥配施可以显著增加放线菌数量。Biolog结果表明,施用有机肥的平均颜色变化率高于单施化肥和对照。Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均是有机肥和化肥配施高于化肥单施与对照。主成分分析结果表明,对照、NPK与其他几种处理有较明显的距离,说明有机肥的连年施用导致了土壤微生物代谢功能多样性的变化。     

Isolation of psychrotolerant anaerobic strain B-25 producing protease and its enzymatic properties

从公园池塘污泥中分离到一株性状优良、耐低温的厌氧蛋白酶产生菌B-25,经形态、生理生化特性、16S rDNA序列分析鉴定为双酶梭状芽孢杆菌(Clostridium bifermentans).对其最适产酶条件进行了初步研究,该菌培养96 h时酶活力达到高峰,最适初始pH为7.5,在16℃、22℃、30℃培养酶活较高,该酶不耐高温,60℃以上酶活全部丧失.     

BMMYA’平板-Fast blue RR顶层琼脂法高效筛选高酶活脂肪酶

建立了一种高效筛选高酶活或高产脂肪酶茵株的平板方法。该方法以华根霉（Rhizopus chinensis CCTCCM201021）脂肪酶基因proRCL在毕赤酵母中构建的基因突变文库为筛选对象,利用BMMYA’平板-Fast blue RR顶层琼脂法对其中高酶活或高产的脂肪酶突变株进行筛选,将待筛茵株接种至含有2％甲醇的BMMYA’平板上,30℃生长并诱导4～5d后,平板经脂肪酶致死温度65℃处理1h,冰浴、室温平衡后,向平板中倾入Fast blue RR顸层琼脂。2min内周围显示出明显的黑褐色的菌株为高酶活或高产突变株。该方法简便,快速,高效而且准确,筛选阳性率可达到90％。     

高温对共存种棉蚜与棉长管蚜死亡及繁殖的影响

棉蚜和棉长管蚜是棉花上的共存种,为探索其年内及年际间优势地位的不同是否与两者对高温的不同响应有关,室内研究了高温胁迫(32、34、36和38℃)对棉蚜和棉长管蚜死亡及繁殖的影响.结果表明:随着温度的升高和高温持续天数的延长,棉蚜和棉长管蚜累计死亡率均升高,棉长管蚜累计死亡率高于棉蚜;两种蚜虫的每日死亡率可用互补重对数模型较好地拟合,模型估计的棉蚜和棉长管蚜半数致死温度值随高温持续天数的延长而降低,棉蚜半数致死温度高于棉长管蚜;在32 ～ 38℃范围内,两种蚜虫的繁殖率随温度的升高而降低,棉蚜繁殖率显著高于棉长管蚜,表明在32℃以上高温条件下,棉蚜比棉长管蚜更具有竞争力.随着全球气候变暖,由于棉蚜比棉长管蚜更耐高温,推测未来棉蚜比棉长管蚜竞争优势更加明显.