Response of soil enzyme activities to litter input changes in two secondary Castanopsis carlessii forests in subtropical China

酶在土壤有机质分解中起重要作用。为深入了解全球变化背景下森林凋落物产量的改变对森林生态系统过程的影响, 以亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人促更新次生林(米槠人促林)和米槠次生林为研究对象, 设置凋落物加倍(DL)、凋落物去除(NL)和对照(CT) 3种处理, 探讨土壤6种胞外酶活性的变化。研究结果表明: 米槠次生林中土壤纤维素水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酚氧化酶(PhOx)和过氧化酶(PerOx)活性高于米槠人促林, 而酸性磷酸酶(AP)和β-葡萄糖苷酶(βG)活性没有差异; NL和DL处理均降低了两种不同更新方式森林土壤的AP、βG和NAG活性, CBH和PerOx活性均无显著变化, 而PhOx活性仅在DL处理后降低; 除NAG活性外, 米槠人促林的AP、βG、PhOx活性在凋落物处理后下降的幅度均高于次生林; Pearson相关分析和冗余分析表明, 土壤酶活性与土壤含水量、碳(C)、氮(N)含量和微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量显著相关。因此, 凋落物输入的改变(无论增加和减少), 引起了土壤含水量、C、N以及MBC和MBN含量的下降, 进而可能会导致亚热带米槠次生林和米槠人促林土壤某些胞外酶(如AP、βG和NAG)活性降低。从土壤酶活性角度看, 米槠次生林比米槠人促林更有利于亚热带森林生态系统C、N养分循环。     

STEME系统:一种助力体内定向进化的新工具

通过定向进化(directed evolution)可以快速进行蛋白工程改良及重要基因功能研究,以获得新型农艺性状突变体。近期,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队和李家洋团队合作构建了新型的饱和靶向内源诱变编辑器(saturated targeted endogenous mutagenesis editors, STEMEs),并在植物中实现了基因的定向进化和功能筛选。该系统融合了现有的2种单碱基编辑技术,成功实现在植物体内同时诱导C:G>T:A、A:T>G:C双碱基编辑,通过靶向OsACC羧基转移酶结构域编码序列定向进化出水稻除草剂抗性植株。这种在体内进行基因定向进化的新方法,对于今后农作物重要农艺性状的筛选和功能基因研究具有重要作用。本文对STEME系统的组成、编辑效率和应用原理进行介绍,并与已有的定向进化方法进行比较,为加速作物种质资源创新研究提供参考。     

添加厨余垃圾对剩余污泥厌氧消化产沼气过程的影响

为提高剩余污泥厌氧消化的沼气产量和甲烷含量,研究了厨余垃圾的不同添加量对剩余污泥厌氧消化性能的影响。结果表明,在35℃下,随着剩余污泥中厨余垃圾添加量的增加,厌氧消化系统中碳氮质量比（C／N）、胞外多聚物（EPS）等生理生化指标均有不同程度的改善。其中当剩余污泥与厨余垃圾质量比为2：1时,混合有机废弃物中沼气产量和甲烷含量均达到最大值,每克挥发性固体（VS）产生了156．56mL沼气,甲烷体积分数为67．52％,分别比剩余污泥单独厌氧消化时的产气量提高了5倍和1．5倍。     

白腐菌胞外提取液与纤维素酶对玉米秸秆的协同酶解研究

通过评价几株白腐菌固体发酵不同时间的胞外提取液与纤维素酶同时加入对玉米秸秆酶解产糖的影响,得到一个较高糖化效果的胞外降解体系,并对其相关影响因素进行研究,进而初探其协同酶解的机制.结果表明,Echinodontium taxodii 2538固体培养5 d的胞外提取液与纤维素酶形成的胞外降解体系的协同酶解效果较好,酸处...     

Effect of natural toxins and adipokinetic hormones on the activity of digestive enzymes in the midgut of the cockroach Periplaneta americana

This study examined the effect of two natural toxins (a venom from the parasitic wasp Habrobracon hebetor and destruxin A from the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae), and one pathogen (the entomopathogenic fungus Isaria fumosorosea) on the activity of basic digestive enzymes in the midgut of the cockroach Periplaneta americana. Simultaneously, the role of adipokinetic hormones (AKH) in the digestive processes was evaluated. The results showed that all tested toxins/pathogens elicited stress responses when applied into the cockroach body, as documented by an increase of AKH level in the central nervous system. The venom from H. hebetor showed no effect on digestive enzyme activities in the ceca and midgut in vitro. In addition, infection by I. fumosorosea caused a decrease in activity of all enzymes in the midgut and a variable decrease in activity in the ceca; application of AKHs did not reverse the inhibition. Destruxin A inhibited the activity of all enzymes in the midgut but none in the ceca in vitro; application of AKHs did reverse this inhibition, and no differences between both cockroach AKHs were found. Overall, the results demonstrated the variable effect of the tested toxins/pathogens on the digestive processes of cockroaches as well as the variable ability of AKH to counteract these effects.     

六种蛋白酶酶解效果的研究

本实验利用六种蛋白酶(1、2、3、4、5、6号蛋白酶)分别对豆粕、玉米芽粕、花生粕、菜籽粕、酒糟、黄粉虫、地鳖虫进行酶解,以肽含量为指标研究六种蛋白酶的酶解效果.结果显示,3号蛋白酶对酒糟、黄粉虫、地鳖虫酶解效果明显,酶解液肽含量最高可达12.6 mg·L-1、17.66 mg· L-1和36 mg·L-1;4号蛋白酶对豆粕酶解效果明显,酶解豆粕肽含量达到17.47 mg·L一1;5号蛋白酶对花生粕酶解效果明显,酶解花生粕肽含量最高可达18.45 mg·L1;六种蛋白酶均能酶解菜籽粕,酶解液肽含量均在15 mg·L-1以上,且差异不大.     

稻草还田方式对双季水稻产量和土壤碳库管理指数的影响

采用田间定位试验,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、稻草切碎全量还田+化肥(SNPK)和稻草全部烧灰还田+化肥(SINPK)4个处理,研究不同稻草还田方式对双季稻产量和土壤碳素形态、碳库管理指数的影响.结果表明:2010—2011年两年四季的水稻平均产量SNPK与SINPK处理基本持平,但均显著高于NPK处理,增幅为5.7%～7.3%.与NPK和SINPK相比,SNPK能显著提高早稻产量,增幅在3.8%～8.8%.与单施化肥和稻草烧灰还田相比,SNPK提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数,总有机碳、活性碳、矿化碳和碳库管理指数分别提高了1.8%～2.0%、5.9%～6.5%、16.0%～41.6%和7.3%～7.8%.土壤碳库管理指数与早、晚稻产量呈显著抛物线关系,相关系数分别为0.999和0.980.SNPK能显著提高翌年早稻产量及土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数.     

倍增CO2分压对水稻和矶子草冠层光合潜力的影响

倍增CO2分压增高水稻的光饱和光合速率、表观量子产率和光能转换效率,而在倍增CO2分压下矶子草的相关光合参数降低,既水稻对高CO2分压表现为正响应,而矶子草在高CO2下光合作用下调。在倍增CO2分压下,水稻的Rubisco羧化速率和氧化速率均见增高,而矶子草在高CO2分压下,Rubisco羧化速率降低,而氧化速率略见增高。倍增CO2分压并不明显改变水稻的不包括光呼吸的CO2补偿点г^*,但矶子草г^*略见增高。在高CO2分压下可能改变矶子草Rubisco生化特性。倍增CO2分压降低两种供试植物的光下呼吸速率。水稻在倍增CO2分压下其Rubisco最大羧化速率(Vc max)和最大电子传递速率(Jmax)分别增高9．3％和20．7％,而矶子草在高CO2分压下则分别降低5．7％和3％。在倍增CO2分压下水稻的净光合量增高约5％,而矶子草则降低13％,植物种的不同特性可能影响植物在倍增CO2下的碳积累。随着全球气候变化和大气CO2,分压增高,将有利于发挥水稻高光合产率的优势,由于矶子草在高CO2分压下碳积累减少,从而可能限制其生长。大气CO2分压增高可能改变目前的水稻与杂草的生态关系而有利于控制杂草和改善田间耕作。     

水稻苗期耐旱性基因位点及其互作的分析

随着全球水资源的日益贫乏和旱灾的日趋严重,水稻耐旱性的研究越来越重要,对籼稻窄叶青8号（ZYQ8）和粳稻京系17（JX17）以及由它们构建的加倍单倍体（DH）群体,参照国际水稻研究所的耐旱鉴定方法,在苗期进行断水,调查期耐旱性,利用该群体的分子连锁图谱进行数量性状座位（QTL）区间作图分析,共检测到2个耐旱的QTL（qDT-5和qDT-12),分别位于第5染色体的GA41-GA257之间的和第12染色体的RG457-Y12817R之间,这两个QTL的加性效应均来自ZYQ8的等位基因,用Epistat软件检测到2个单位点,即GA257和Y12817R,与区间作图分析的结果一致,Epistat还检测到与GA257互作的3个位点（RG541、G318和G192,分别位于第1、4和8染色体上）和与Y12817R互作的1个位点（CT234,位于第3染色体上）。     

番茄复三螺旋基因响应外源激素和非生物胁迫的研究

复三螺旋(double trihelix)基因在植物形态建成和植株抗逆性方面发挥关键作用。该研究以番茄自交品种AC⁺⁺为试验材料,运用生物信息学方法与qRT PCR技术对5个复三螺旋成员(SlGTL1~SlGTL5)在番茄体内不同器官的表达模式、以及基因对激素与非生物胁迫的响应进行表达分析,以探讨番茄复三螺旋基因的功能。结果表明：(1)生物信息学分析显示,番茄中含有5个复三螺旋基因(SlGTL1~SlGTL5);进化树分析表明,番茄复三螺旋基因具有物种特异性。(2)qRT PCR分析显示,番茄SlGTL3基因在根和茎中特异表达,其他4个基因均在果实中较高表达,表明不同番茄复三螺旋基因的表达具有组织特异性。(3)激素诱导表达结果显示,SlGTL1只响应ABA(1种)激素,而SlGTL5基因可响应4种激素,且速度较快。(4)非生物胁迫诱导证实,SlGTL3、SlGTL5基因可响应盐胁迫,SlGTL3~SlGTL5基因可响应极端温度,SlGTL3和SlGTL4基因可响应机械损伤;SlGTL1、SlGTL4和SlGTL5可响应脱水胁迫。研究认为,SlGTL3的功能可能与植株形态建成和非生物胁迫有关,其他4个基因的功能可能与果实的发育有关;推测SlGTL1可能与ABA信号途径有关,SlGTL5快速响应多种激素,可能位于信息传递的节点,其功能可能与信号传递有关。