东北沼泽湿地土壤中氨氧化微生物活性和丰度研究

为了研究东北典型沼泽湿地——三江湿地和扎龙湿地表层土壤中氨氧化微生物的活性和丰度,采用氯酸盐抑制亚硝酸盐氧化菌(Nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和氨苄青霉素抑制氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)以及荧光定量PCR的方法,分析了生长季和非生长季氨氧化微生物的活性和丰度的关系。结果表明:在不同类型的湿地土壤中,pH值显著地影响湿地土壤中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)的潜在氨氧化活性(Potential ammonia oxidation activity,PAO)(P0.01)。AOA的丰度值与PAO_(AOA+AOB)呈显著正相关(r=0.96,P0.05),而与PAO_(AOA)不存在相关性(P0.05)。三江湿地的毛苔草和小叶章土壤中的PAO_(AOA+AOB)、PAO_(AOA)、AOA丰度与AOB丰度,并无显著差异。研究表明植被的差异并没有影响土壤中氨氧化微生物的潜在氨氧化活性以及氨氧化微生物的丰度,但在抑制AOB活性之后毛苔草土壤中的PAO出现了显著的下降(P0.05),表明AOB在毛苔草土壤中的氨氧化过程中发挥着重要作用。     

氮素水平对潮土氨氧化微生物和硝化作用的影响

为了明确不同氮素水平对土壤硝化作用和氨氧化微生物的影响,特别是高氮水平下氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的响应特异性,以潮土为供试土壤,以尿素和硫酸铵作为氮源,设置5个氮素水平(以N计,分别为0、150、300、600、1 200 mg·kg^-1,相应地,记为N0、N150、N300、N600、N1200),进行28 d的微宇宙培养,研究不同氮素水平下尿素和硫酸铵对土壤AOB、AOA丰度和土壤硝化作用的影响。结果表明,添加氮肥显著(P<0.05)降低了土壤pH值,至培养结束时(28 d),土壤pH值随氮素水平增加而降低。培养结束时,各加氮处理的土壤$NH_{4}^{+}$-N含量都处于较低水平(0.72~2.01 mg·kg^-1)。与N0处理相比,添加尿素或硫酸铵增加了AOB amoA基因拷贝数,且AOB amoA基因拷贝数随氮素水平增加而增加;但施用氮肥对AOA amoA基因拷贝数无显著影响。土壤平均净硝化速率随氮素水平的增加而增加,且同一氮素水平下,尿素处理的土壤平均净硝化速率高于硫酸铵处理。相关关系分析发现,土壤$NO_{2}^{-}$-N+$NO_{3}^{-}$-N含量与AOB amoA基因拷贝数呈显著(P<0.05)正相关关系,与AOA amoA基因拷贝数无显著相关性,说明AOB在潮土硝化作用中起主导作用。综上,高氮水平并未抑制潮土的硝化作用,反而促进了土壤硝化作用,且该过程主要由AOB主导。研究结果可为潮土上氮肥的科学管理提供理论基础。     

模拟水位下降与刈割对高寒湿地土壤氨氧化与反硝化微生物的影响

湿地土壤是温室气体重要的源和汇,认识湿地生态系统氮循环过程有助于预测氮循环对未来气候变化的响应与反馈机制。为探讨硝化作用和反硝化作用对土壤水位变化和刈割的响应机制,依托于2013年在青藏高原东部若尔盖泥炭地南部湿地设置的野外实验,通过在样地周围挖掘不同深度的排水沟模拟水位下降,结合刈割处理,研究水位下降和刈割对泥炭地土壤氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和反硝化细菌(Denitrifying bacteria)丰度的影响。2014年7月取样分析结果表明:水位下降显著降低土壤含水量,水位下降与刈割均显著降低土壤呼吸;氨氧化及反硝化微生物功能基因丰度在各处理间无显著差异,但刈割及其与水位下降的交互作用显著影响AOA-amo A与AOB-amo A基因丰度比。刈割处理显著增加AOB-amo A基因相对丰度,但对AOA-amo A基因丰度无显著影响,揭示AOB可能在湿地土壤硝化过程中占主导地位。土壤nir S基因丰度显著高于nir K基因,表明nir S基因对水位下降及刈割的响应更为敏感。随着土壤水位的下降,刈割促进了由AOB主导的氨氧化过程,而反硝化微生物丰度的增加削减了氨氧化产物硝酸盐的积累,继而降低了土壤硝酸盐含量。     

双价转基因抗虫棉花对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构及丰度的影响

采用末端片段多态性分析(T-RFLP)和实时定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)方法,研究了不同生长时期双价转基因抗虫棉花和亲本非转基因棉花(对照)土壤氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)群落结构和丰度的变化,以探讨双价转基因抗虫棉花种植对土壤氨氧化微生物的影响。结果表明,双价转基因抗虫棉花土壤中AOB和AOA优势种群与对照相同,且随生长时期无显著变化,但在各自样品中所占比例不同。不同生长时期双价转基因抗虫棉花土壤AOB的Shannon指数和Evenness指数均与对照无显著差异,AOA的Shannon指数与对照也无显著差异,而苗期时Evenness指数显著低于对照(P0.05),其他3个生长时期差异均不显著。qPCR分析表明,除花铃期双价转基因抗虫棉花土壤AOB丰度高于对照外,其他3个生长时期均低于对照,而AOA丰度在4个生长时期均低于对照。吐絮期时,双价转基因抗虫棉花与对照土壤AOB和AOA丰度均差异显著(P0.05)。双价转基因抗虫棉花对土壤AOB和AOA群落结构组成无显著影响,但降低了AOB和AOA的数量,双价转基因抗虫棉花对土壤微生物的某些类群可能存在潜在影响。     

秸秆及其生物质炭输入对毛竹林土壤氨氧化微生物与氮循环相关酶活性的影响

【目的】探讨不同外源碳(玉米Zea mays秸秆及其生物质炭)输入对亚热带毛竹Phyllostachys edulis林土壤氨氧化微生物和氮循环相关酶活性的影响,以揭示其对土壤硝化作用的生物学机制。【方法】以亚热带毛竹林为研究对象,设置3个处理：对照(不施用)、施用玉米秸秆(5 t·hm^-2)和施用玉米秸秆生物质炭(5 t·hm^-2),进行为期1 a的野外试验。于试验的第3个月和第12个月采集土壤样品,利用荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)及高通量测序技术分析不同处理下毛竹林土壤氨氧化微生物群落结构特征、酶活性与总硝化速率的变化规律。【结果】与对照相比,秸秆及其生物质炭处理显著改变了土壤氨氧化细菌(AOB)丰度和群落结构(P<0.05),而对氨氧化古菌(AOA)丰度和群落结构无显著影响;秸秆处理显著提高土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属Nitrosospira的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性以及总硝化速率,而生物质炭处理则使其显著降低(P<0.05)。相关性分析表明：氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属的相对丰度、蛋白酶...     

不同林分土壤中氨氧化微生物的群落结构和 硝化潜势差异及其驱动因子

[目的]探究人为干扰较多的果园和观赏林土壤中氨氧化微生物的群落结构和硝化潜势差异及影响因素,为深入了解不同林分氮循环规律提供参考依据.[方法]以四川省南充市6种林分土壤(凤垭山和西山森林土壤及枇杷园、竹林、梨园、芭蕉园土壤)为研究对象,进行硝化潜势测定,以及基于氨氧化微生物amoA基因的荧光定量PCR和测序分析,并耦合土壤理化性质进行冗余分析.[结果]土壤有机质、总氮和硝态氮(NO3--N)含量及硝化潜势在不同林分土壤中差异显著(P<0.05,下同),土壤硝化潜势在7.01~59.88 mg/(kg·d),以森林土壤的硝化潜势最高,改耕为单一果林和观赏林后硝化潜势显著降低.6种土壤的氨氧化古菌(AOA)丰度(1.88×108~10.8×108 copies/g干土)均高于氨氧化细菌(AOB)(2.87×107~27.6×107 copies/g干土),AOA/AOB丰度比值为1.25~15.00,且该比值与土壤有机质含量呈显著负相关.相关性分析结果表明,土壤有机质和总氮含量与AOA菌群结构分别呈极显著(P<0.01)和显著相关,而土壤有机质含量与AOB菌群结构呈显著相关.冗余分析结果表明,不同土壤中AOA和AOB群落结构有所差异,6种土壤中的主导AOA菌群隶属于陆地分支Group 1.1b的54d9-like cluster,AOB的主导菌群隶属于Nitrosospira cluster 3.[结论]在土壤理化性质和硝化潜势显著差异的不同林分土壤中,氨氧化微生物群落结构存在明显的分异特征,土壤总氮和有机质为其主导驱动因子.     

硝化抑制剂与生物炭配施对水稻土氮素转化及氮肥利用率的影响

以酸性和中性水稻土为供试土壤,通过盆栽试验研究3,4-二甲基吡唑磷酸盐(3, 4-dimethylpyrazole phosphate, DMPP)与玉米秸秆生物炭配施对水稻土氮素转化及氮肥利用率的影响。试验设置4个处理:对照(CK)、DMPP、DMPP+300℃生物炭(DMPP+300BC)、DMPP+500℃生物炭(DMPP+500BC)。结果表明:与单施DMPP处理相比,DMPP配施500℃生物炭使中性水稻土中水稻籽粒产量和氮肥利用率分别提高8.5%和10.6%(P0.05),但对酸性水稻土作用效果不显著。DMPP配施生物炭能够有效延长硝化抑制时长,在水稻培养42 d后,土壤铵态氮(NH_4~+-N)含量高于单施DMPP处理;DMPP配施生物炭能够有效抑制NH_4~+-N向硝态氮(NO_3~--N)转化,且对中性水稻土的效果优于酸性水稻土,500℃生物炭的效果优于300℃生物炭。水稻培养21 d后,与单施DMPP处理相比,DMPP配施300℃和500℃生物炭使酸性水稻土反硝化活性分别降低了45.4%和80.9%(P0.05),并显著高于中性水稻土。水稻培养21 d内,与单施DMPP相比,DMPP配施生物炭对2种水稻土氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea, AOA)丰度没有显著影响,但提高了酸性水稻土中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria, AOB)的丰度,而中性水稻土中AOB的丰度显著降低(P0.05)。本研究结果表明,DMPP配施500℃生物炭能够通过延长硝化抑制时长和降低中性水稻土中AOB的丰度来抑制硝化作用,提高水稻籽粒产量和氮肥利用率。     

O3浓度升高对麦田土壤氨氧化细菌、氨氧化古菌和硝化细菌数量的影响

硝化作用在氮循环过程中至关重要,包括氨氧化作用和亚硝酸盐氧化作用,通过氨氧化反应和亚硝酸盐氧化反应将N素转化为植物可利用的NO3-形态。利用开顶式臭氧气室(OTCs,open-top chambers)试验平台,通过大田模拟熏气试验,结合Real-timePCR探讨大气O3浓度升高对麦田土壤氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)及硝化细菌(NOB)数量的影响。结果表明,AOB、AOA和NOB对O3胁迫的反应不一样,AOB基因拷贝数基本上随着O3浓度的升高呈现出降低的趋势,而AOA和NOB基因拷贝数随O3浓度的升高变化不明显。冬小麦拔节期,当O3浓度为40、80、120nmol·mol-1时,20～40cm土层的AOB基因拷贝数分别比对照处理降低39.8%、51.2%和59.4%。AOB和NOB基因拷贝数灌浆期多于收获期,0～10cm土层多于10～20cm。AOA基因拷贝数随季节的变化不大。O3胁迫可通过影响AOB、AOA和NOB的数量和活性来影响土壤的硝化反应,从而影响土壤的氮素循环过程。     

橘园绿肥种植对土壤氨氧化微生物的影响

本研究以当阳凤凰山长期定位施肥柑橘试验基地为平台,进行了自然生草（NG）、人工种植光叶苕子（LP）以及光叶苕子混播于自然生草（NL）等三种绿肥处理,通过植物群落调查、土壤理化性质测定,以及 qPCR和 Illumina Miseq高通量测序的方法,阐明橘园土壤氨氧化微生物AOA和AOB的功能基因丰度和群落结构对不同绿肥种植处理的响应特征,并探讨植物群落和土壤理化因子对它们的影响。研究结果表明：相比于NG,人工种植绿肥（LP和NL）对AOA和AOB数量的影响不一,LP降低了AOA和AOB的 amoA 基因拷贝数,NL 降低了 AOA-amoA 但增加了 AOB-amoA 基因拷贝数;LP 和 NL 中 AOA 的 Ace 指数和 Chao指数显著高于NG,LP中AOB的Shannon指数显著高于NG,三个处理的β多样性差异显著;三种绿肥种植处理下AOA共获得119个OTU,优势门和属分别是泉古菌门和 norank—Crenarchaeota,其中 norank—Crenarchaeota 在 NG 中的相对丰度显著高于 LP 和 NL;AOB 共获得142 个 OTU,优势门和属分别是变形菌门和亚硝化螺菌属,其中亚硝化螺菌属的相对丰度在不同处理中有显著差异,其 LP 中最高,为45.87%;Mantel检验和冗余-层次分割分析结果表明,氨氧化微生物的丰度、多样性和组成受到绿肥种植后的植物因子（如群落高度、盖度、多样性、地上生物量和地下生物量、根系碳氮含量等）和土壤因子（如pH、土壤含水量、总碳、总氮、铵态氮、硝态氮和速效磷含量等）的共同影响。该研究说明在橘园种植绿肥可改变地上植物群落特征和土壤理化性质,从而使土壤中氨氧化微生物的数量和群落结构发生变化,其中光叶苕子混播于自然生草的生草模式可明显增加土壤氨氧化微生物量,促进土壤的硝化作用和改善果园生态环境,因此,实际应用中可优先考虑此模式。     

长期施用生物炭对土娄土土壤理化性质及微生物的影响

为了研究生物炭对土壤改良的影响是否具有长期效应,对施用不同量生物炭0 kg/hm(CK),1 000 kg/hm(T1),5 000 kg/hm(T2),10 000 kg/hm(T3) 4 a之后的土娄土进行氮素和碳素质量分数测定和土壤氨氧化菌、反硝化细菌的定量分析。结果表明：与未添加生物炭的土壤（CK）相比,在冬前分蘖期和拔节期T2和T3处理下的氨氧化菌丰度显著高于CK;在冬前分蘖期、拔节期和成熟期生物炭处理下的反硝化细菌丰度显著高于CK。土壤铵态氮质量分数在分蘖前期、拔节期和成熟期的T3处理下显著高于CK;土壤硝态氮质量分数在拔节期和成熟期的T2和T3处理下分别显著高于CK;土壤碱解氮质量分数在越冬期和拔节期分别是CK和T3达到最高水平,且显著高于其他处理;土壤全氮质量分数在分蘖前期和开花期的T3和T1处理下达到最高水平,均显著高于CK;土壤有机碳质量分数在拔节期、开花期和成熟期的T3处理下达到最高水平,且显著高于CK,但CK和T1、T2之间无显著差异。可见,施用生物炭1 000 kg/hm(T1)和5 000 kg/hm(T2)4 a之后,与CK相比土壤氮素和碳素的提高不明显;生物炭处理与CK相比,添加生物炭提高土壤中反硝化细菌丰度;施用生物炭10 000 kg/hm(T3)显著提高土壤中氨氧化菌丰度。     

氮、磷、钾配施及其与铜、硼配施对大豆产量的影响

采用田间小区试验,研究浙春3号大立在不同的氮、磷、钾配施及其与铂或硼配施条件下产量构成因子的变化及各因子之间的相关性。结果表明,氮、磷、钾与硼或钼配施促进了大豆株高的增长,增加了大豆的百粒重、总英数和单株籽粒重,提高了大豆的产量;大豆产量与大豆植株的生物量、株高、单株籽粒重、百粒重和总英数达到显著的正相关,与经济系数及有效分枝数为负相关,氮、磷、钾与硼或钼配施主要通过大幅度提高生物学产量而最终提高籽粒产量;在试验土壤条件下,氮、磷、钾之间的配施比以2：l：l处理的大豆产量最高;氮、磷、钾对大豆产量影响大小的顺序为N＞K＞P。     

膜技术分离黄蘑多糖的工艺研究

介绍了膜技术分离、分级、纯化、浓缩黄蘑多糖的工艺;讨论了各个因素对膜分离状况的影响,并确定出较优工艺参数,得到了各级多糖的产品。     

激素间相互作用对植物茎伸长生长的调控综述

植物茎的伸长受多种内外因素的调节和控制,其中内部的内源植物激素如赤霉素、生长素等的调控起重要作用,且内源激素不但通过内源激素水平调控,而且还通过激素间的相互作用调节和控制茎的伸长。笔者介绍了各种内源植物激素(如生长素与赤霉素、生长素与油菜素内酯,赤霉素与油菜素内酯,生长素与乙烯等)之间的相互作用调控植物茎的伸长生长的研究概况。     

武汉市科教区冬春季PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子分析

2006～2007年冬春季在武汉市湖北大学校区连续采集气溶胶样品,并用离子色谱分析了气溶胶中水溶性无机成分的含量。结果表明,PM2.5和PM10中总水溶性无机离子年平均浓度分别为3.98和6.79μg/m3,其中4种主要的水溶性无机离子Na+、Ca2+、SO42-和NO3-,共占PM2.5和PM10总水溶性离子浓度的79%、85%。Mg2+、Ca2+、F-、SO42-、Na+和Cl-主要集中在细粒子中,NH4+和NO3-主要集中在粗粒子中。NH4+和SO24-在PM2.5和PM10中的相关系数R=0.987、0.983,主要以NH4NO3、(NH4)2SO4和NH4HSO4的方式存在。离子来源分析显示,固定排放源(燃煤)对水溶性组分的贡献要高于移动排放源(机动车)的污染贡献,而局地二次扬尘及建筑扬尘也是大气细粒子中水溶性组分的一个重要来源。     

邻苯二甲酸酯对小麦幼苗生理指标的影响

[目的]研究邻苯二甲酸酯对小麦幼苗生理指标的影响。[方法]在不同浓度和不同时间处理条件下研究邻苯二甲酸酯对小麦幼苗叶片的可溶性糖（WSS）、叶绿素、脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）含量及过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的影响。[结果]在邻苯二甲酸酯胁迫下,不同生理指标所表现出的抗性能力不同。当邻苯二甲酸酯浓度为96μg/kg时,POD、CAT活性及Pro、MDA含量都开始表现出显著抗性反应,抵抗环境胁迫;当邻苯二甲酸酯浓度为384μg/kg时,WSS含量略有下降,虽然不显著,但小麦幼苗细胞可能受到了严重伤害,并且影响到了细胞的正常生理代谢。[结论]该研究为进一步了解邻苯二甲酸酯对小麦幼苗危害的影响机制奠定了基础,为降低土壤邻苯二甲酸酯污染及保障粮食生产的安全性提供了理论依据。     

一氧化氮在兔球虫感染中作用的研究

通过腹腔注射的途径给予感染斯氏艾美耳球虫(Eimeria stiedai)的家兔不同浓度的NOS底物L-精氨酸(L-Arg)和iNOS抑制剂L-氨基胍(L-AG),对球虫感染家兔诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活性、血清中NO的浓度、每克粪便的球虫卵囊数(OPG)及肝的剖检和镜下病变进行了研究。结果表明:感染E.stiedai后,家兔肝匀浆的iNOS活性和血清中NO浓度逐渐升高,感染对照组、添加L-Arg组、L-AG组3组均在感染后第12 d达到最高值,而后逐渐下降,于23 d左右下降到感染前的水平;L-Arg可增强肝的iNOS活性,使其释放大量NO,产生对球虫的抑制或杀伤作用,减轻球虫感染引起的病变;而L-AG则抑制肝的iNOS活性,使生成的NO减少,对球虫的抑制作用减弱甚至消失,从而加重球虫感染引起的病变。结果提示:NO及iNOS确实参与了家兔E.stiedai的感染过程,并且NO具有一定的抑制或杀伤兔球虫的作用。     

不同配比菜粕发酵的抗营养因子脱除效果比较

设置8个不同处理的菜粕固态发酵过程,经过72 h发酵,比较不同处理发酵产物的硫苷、异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮等3种主要抗营养因子的含量,从而筛选一个最低抗营养因子含量和最高营养提升率的处理.结果表明,处理七(菜粕20 kg、菠萝汁7.5 kg、活化剂0.01 kg、菌种0.10 kg、水2.25 kg)的总脱除效果最好,硫苷、异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮的脱除率分别为97.79％、100％和100％,而主要营养成分粗蛋白和小肽的含量相应提升了3.71％和195.16％.     

粘帚霉生防菌株发酵液对大豆幼苗中几种防御酶活性的影响

采用盆栽试验法研究了用粘帚霉生防菌株发酵液处理后的大豆叶片组织内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性变化。结果表明:3个菌株的发酵液处理大豆叶片后,4种酶的活性在大豆叶片中都有明显提高,但不同菌株发酵液处理后的酶活性提高程度不同,酶活高峰出现的时间也不同。处理后第1 d,PAL活性达到高峰,处理后第4 d,PPO活性达到最大值,处理后第5 d,SOD活性和POD活性达到高峰,说明不同的酶在大豆体内发挥作用的时间不同。粘帚霉生防菌株可通过诱导植株防御酶系活性的提高增强植株的抗病性。     

植物的伤卫信号分子——系统素

综述了植物体内信号分子系统素(STM)的分子结构、生物活性、生理功能及其作用机理。     

APS对感染CDV犬血常规及抗氧化能力的影响

[目的]探讨黄芪多糖（APS）对感染犬瘟热病毒（CDV）犬血常规及抗氧化能力的影响。[方法]选择45d健康、未接种犬瘟热疫苗的幼犬19只,随机分为5组,其中Ⅰ组为空白对照组,Ⅱ组为人工染毒阳性对照组,III组为APS治疗组,IV组为APS与常规治疗结合组,V组为常规治疗组。自人工染毒当日进行治疗,连续治疗5d。各组分别于人工感染前1d及感染后第3、6天于前臂头静脉采血,进行血常规、血清SOD活性和MDA含量测定。[结果]经CDV感染后,血液中RBC、WBC、GRA、Hb含量及SOD活性均降低,MDA含量增加,均显著低于对照组（P〈0.05）。经治疗的各组中,APS和常规治疗对RBC、WBC、GRA、Hb含量及SOD活性均有不同程度的改善,但以APS和常规治疗相结合效果最明显,但与空白对照组仍存在显著差异（P〈0.05）。[结论]APS和常规治疗均可提高人工感染CDV犬的抗氧化能力,但以中西药结合效果较好。