基于生物絮团技术的养殖系统细菌群落结构研究进展

笔者介绍了有关生物絮团细菌群落结构的研究进展，重点阐述了生物絮团形成不同阶段的细菌群落结构组成和多样性研究；分析了环境条件，即不同碳源和碳氮比(C/N)对生物絮团养殖系统水体和养殖对象肠道细菌群落结构组成和多样性的影响；并总结了生物絮团微生物群落的部分作用，包括具备脱氮功能，以及抑制病原菌的生长及繁殖。最后对生物絮团技术的发展方向进行了展望。可考虑在养殖中后期通过逐渐降低碳源添加量，将异养型生物絮团系统逐步驯化为硝化型生物絮团系统，或将该技术与生物膜技术结合运用。     

生物絮团中微生物群落的功能、结构及其调控研究进展

为了进一步了解生物絮团的本质,促进生物絮团技术的发展与应用,本文从生物絮团的功能、生物絮团的结构和生物絮团的人工调控等三个层次进行了分析,得出可通过改变碳源类型、碳氮比、温度、pH和溶解氧等条件,实施对养殖水体微生物群落结构的人工调控,从而达到净化养殖水体、实现养殖对象的生物防治和提高饲料利用率等目标。并指出生物絮团中微生物菌群间相互作用和种属动态变化及其精准调控仍有待深入研究。     

小球藻对罗非鱼养殖水体水质及细菌群落结构的影响

本研究通过向罗非鱼养殖水体中添加小球藻,旨在探究其对养殖水体N、P降解和微生物群落调控的最佳浓度。分别设置对照组(NC)、低浓度组(LC)、中浓度组(MC)和高浓度组(HC),探究不同浓度小球藻对罗非鱼养殖水体中N、P的改善效果,并采用16S rRNA高通量测序技术分析养殖水体细菌群落结构变化。与其他处理组相比,HC组水体N、P营养盐含量降低,对3种形态氮的降解速率NH₄⁺-N>NO₃^--N>NO₂^--N。与NC组相比,MC组和HC组的微生物多样性降低;各处理组变形菌门(Proteobacteria)相对丰度增加,拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度减少,且HC组拟杆菌门相对丰度最高,群落丰富度与NH₄⁺-N含量显著相关。小球藻可以吸收养殖水体中N、P营养盐,调节水体微生物群落结构,从而改善养殖水体水质状况,为养殖生产实践提供理论依据。     

不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性初探

旨在研究不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性差异。利用Biolog 技术对不同摄食状态下罗非鱼养殖水体微生物群落对六大类碳源利用情况及其微生物群落功能多样性与环境因子间的关系进行研究。结果显示：不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物对醇类和胺类的利用强度均存在显著性差异,对其他类碳源利用情况基本相同;RDA分析表明,NH4+-N、NO2--N、NO3--N是影响不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性差异的主要因素。结果表明：不同摄食状态的罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性存在一定差异。     

中华鳖养殖过程中浮游生物群落结构的演变

为研究中华鳖养殖过程中,池塘浮游生物群落结构的演变。在放养前、养殖中期和养殖后期3个阶段采集水样,进行理化、浮游生物检测与分析。结果表明：养殖后期NH₄⁺-N达2.38 mg/L,显著性高于养殖前和养殖中期。共检出浮游植物5门62种,种类组成以绿藻门、蓝藻门为主;浮游动物4类39种,以原生动物、轮虫为主。浮游植物生物丰度和生物量以绿藻为主,浮游动物以桡足类为主。养殖中期浮游植物、浮游动物平均丰度达到最高值,分别为4762600、1634 ind/L;养殖后期浮游植物、浮游动物生物量达到最高,分别为18.09、10.106 mg/L。养殖中期的浮游植物多样性指数(H)和均匀度指数(J)平均值分别为0.1779、0.0604,显著性低于养殖前;养殖中后期,纤维新月藻为绝对优势藻;中华鳖养殖前后浮游动物多样性指数(H)差异不显著。研究表明,中华鳖养殖过程中,池塘浮游植物群落结构变化较大,而浮游动物变化较小;养殖水体表现出先变差再逐渐变好的趋势,养殖中期水体稳定性差,需要进行积极调水。     

氮沉降对北方森林土壤微生物的影响研究进展

大气氮沉降导致土壤有效氮含量增加,将改变作为陆地生态系统重要组成部分的土壤微生物群落结构,尤其在高纬度氮限制地区,土壤微生物对这种变化更为敏感。北方森林地处高纬度地区,氮沉降将改变其土壤微生物的结构、功能和动态。为全面了解近年来氮沉降对北方森林土壤微生物的影响,笔者综述了氮沉降对北方森林土壤微生物量、群落结构和生物多样性、功能和酶活性等方面的影响。结果表明:(1)氮沉降减少了土壤微生物量;(2)氮沉降改变土壤中真菌与细菌,革兰氏阴性细菌(G-)与革兰氏阳性细菌(G+)之间的比值,而这种改变大多数是趋向于减小;(3)氮沉降加剧,将导致土壤微生物群落中贫营养微生物处于劣势地位,富营养微生物处于优势地位,间接地影响了微生物群落结构和生物多样性;(4)氮沉降抑制了微生物呼吸,但对于土壤酶的影响尚无统一规律;(5)氮沉降改变了微生物底物利用模式,导致土壤微生物对复杂有机物质的分解能力下降;(6)氮沉降导致固氮基因等功能基因相对丰度下降。     

健康与根结线虫病烟田根际土壤微生物群落对比分析

为了研究烟草根结线虫病与根际土壤微生物群落的关系,通过高通量测序研究了健康烟田和根结线虫病发病烟田根际土壤的微生物多样性、组成结构和功能变化。结果表明：健康烟田根际土壤微生物群落的Alpha多样性与发病烟田差异不显著,Beta多样性分析表明健康烟田样本与发病烟田样本分布基本一致。健康烟田与根结线虫发病烟田根际土壤细菌与真菌微生物群落在门水平上组成相似,但物种丰度存在差异,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)在健康烟田中占优势,而变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、子囊菌门(Ascomycoda)、球囊菌门(Mortierellomycota)在发病烟田中占优势。在属水平上,根际土壤细菌与真菌微生物群落组成也基本一致,但健康烟田与根结线虫发病烟田微生物物种丰度存在显著差异,Cylidrocapon、镰刀菌属(Fusarium)等致病菌在发病烟田中占显著优势。种水平上,健康烟田中的Actinoallomurus spadix和分枝节杆菌(Arhrobacter ramosus)与发病烟田组存在显著差异。通过根际土壤微生物功能预测分析发现,发病和健康烟田土壤真菌、细菌功能组成相似,但发病烟田样本功能丰度大于健康烟田。因此,烟草根结线虫病的发生与根际土壤微生物群落的组成和多样性无直接关系,而是可能与物种丰度及样本功能丰度密切相关。研究结果可为通过调控根际微生物群落结构来防治烟草根结线虫病提供理论依据。     

苏北不同地区藕虾种养模式浮游生物群落结构特征分析

藕虾种养是将莲藕种植和小龙虾养殖有机结合的一种生态种养模式，但小龙虾属于杂食性水产动物，因留塘虾的存在和养殖环境的不确定性，养殖户投料量难以精准确定。为改进藕虾种养策略并为藕虾种养参数提供理论依据，研究了苏北不同地区藕虾种养模式水体浮游生物群落结构特征。通过对泰州兴化、扬州宝应、淮安金湖、盐城盐都、徐州睢宁、宿迁中扬6个地区藕虾种养模式的水体理化指标和浮游生物种类与数量分析，并应用多样性指数法对养殖水体环境状况进行了生物学评价。扬州宝应地区共鉴定出浮游植物26属29种，平均密度和生物量分别为1.6×10⁶个/L和1.21 mg/L，绿藻门的密度最大。扬州宝应地区浮游植物Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数均高于其他5个地区，浮游生物群落结构及生物多样性复杂，水体环境状况更为稳定。苏北6个地区藕虾种养水体浮游生物群落结构存在一定差异，且扬州宝应地区的藕虾塘水体环境状况相对较好。     

化学固沙剂对退化沙地植物多样性与微生物多样性的影响

化学-生物固沙是一种有效固沙技术。为了解化学固沙剂对沙地植物多样性与微生物多样性的影响,以450、600、750 kg/hm²固沙剂和未喷施固沙剂(CK)为研究处理,生物、微生物多样性分析结果表明：应用固沙剂后群落重要值随着优势度增加而增加,随着优势度降低而降低;各处理均比对照群落高度、盖度、生物量有提高,表明应用固沙剂后对群落的生长具有促进作用,以600 kg/hm²处理最好。固沙剂喷施量的增加植物、微生物多样性都表现为减少,而植物、微生物优势度都表现为增加。植物多样性与微生物线性相关,同样植物优势度与微生物优势度存在线性相关。植物通过影响土壤环境,进而影响土壤微生物群落结构和多样性。     

生物炭不同施用量对烟草根际土壤微生物多样性的影响

为研究生物炭不同施用量对烟草根际土壤微生物多样性的影响。以烤烟品种云烟87根际土壤为研究对象,对不施用生物炭的对照处理,以及3个生物炭施用量递增处理的根际土壤ITS2区和16S r DNA-V4区进行高通量测序,对下机数据进行生物信息学分析,得到了各处理根际土壤微生物的OTU丰度、分布、α多样性、群落种类组成及丰度信息,并对群落组成及丰度分别进行了PCA聚类分析及UPGMA聚类分析。结果表明,在50~150 g/棵的施用范围内,增加生物炭的施用量提高了根际土壤细菌种类的多样性和分布的均匀程度,真菌则相反;施用生物炭50,100,150 g/棵处理后,变形菌门细菌的丰度相比不施用生物炭的对照稍有降低,分别降低了4.1%,2.7%,0.7%;酸杆菌门细菌的丰度相比对照分别增加了10.4%,8.1%,7.7%,蓝菌门细菌的丰度相比对照分别降低了11.4%,11.4%,11.2%,放线菌门细菌的丰度均低于对照,各处理间的芽单胞菌门细菌丰度差异甚微。施用生物炭50 g/棵处理后,接合菌门真菌丰度比对照(50.92%)下降了12.38%,之后随着生物炭施用量的提高,接合菌门真菌丰度逐渐上升至53.68%;与之相反,施用生物炭50 g/棵处理后,子囊菌门真菌丰度比对照(30.63%)升高了10.15%,之后随着生物炭施用量的提高,子囊菌门真菌丰度逐渐下降至29.11%;施用生物炭50 g/棵处理后,担子菌门和壶菌门真菌丰度基本不变,之后随着生物炭施用量的提高,担子菌门真菌丰度呈现出先上升后降低的趋势;各处理对球囊菌门真菌丰度影响不大。研究生物炭对烟草根际微生态的影响方式以及作用规律,可为生物炭在烟田的应用提供理论依据。     

不同浓度赖氨酸对猪IEC碱性氨基酸转运载体mRNA表达的影响

本研究通过建立猪肠粘膜上皮细胞（Intestinal epithelial cells, IEC）原代培养的方法,研究了赖氨酸对体外培养的猪小肠粘膜上皮细胞碱性氨基酸转运载体mRNA表达的影响。用机械刮取初生仔猪小肠粘膜加胶原酶Ⅱ消化的方法,成功地在体外培养了新生仔猪IEC;分别用浓度为0.5 mM、2 mM、8 mM赖氨酸处理细胞96 h,提取细胞总RNA,采用实时荧光定量PCR方法,检测了碱性氨基酸转运载体在不同处理细胞中的表达丰度。结果表明：高浓度的赖氨酸对CAT-1 mRNA的表达有上调作用,差异极显著(P<0.01),并且呈剂量依赖效应;不同浓度的赖氨酸对CAT-2 mRNA的表达影响不大,8 mM和2 mM赖氨酸组CAT-2 mRNA的表达丰度均有低于0.5 mM的趋势,但二者之间差异不显著(P>0.05);不同浓度的赖氨酸对y+LAT1 mRNA表达影响差异不显著(P>0.05);高浓度的赖氨酸可提高4F2hc mRNA的表达;0.5 mM和2 mM赖氨酸组4F2hc mRNA的表达丰度均低于8 mM,且差异显著(P<0.05);0.5 mM和2 mM赖氨酸组之间差异不显著(P>0.05)。     

大豆半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因GmCYS2的功能鉴定

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin, CYS)在结瘤, 根瘤发育和衰老过程中起重要作用。本研究克隆了1个大豆CYS家族基因GmCYS2, 氨基酸序列比对及进化树分析表明, GmCYS2与木豆(Cajanus cajan) CYS相似性最高。在体外对该基因编码蛋白进行了表达和纯化, 重组蛋白GmCYS2的酶活性抑制实验显示, 该蛋白对L类和B类组织蛋白酶的抑制活性明显高于对H类组织蛋白酶, 并且在30 d根瘤提取物中的抑制活性高于在60 d根瘤提取物中。此外, 构建GmCYS2的植物表达载体, 通过百脉根毛根转化法获得转GmCYS2基因的超表达复合体植株。GmCYS2的超量表达增加了百脉根的结瘤数目, 并且上调共生标记基因的表达。结果说明GmCYS2蛋白具有一定的酶活性抑制作用, 并且正调控百脉根共生结瘤过程。     

投喂皇竹草和生物絮团草鱼稚鱼生长性能的对比及营养成分评价

为了评价生物絮团作为草鱼稚鱼饵料的营养价值,以草鱼（Ctenopharyngodon idellus）稚鱼为研究对象,以皇竹草（Pennisetum sinese）为对照,养殖60天后测定草鱼稚鱼的生长指标、肌肉营养成分组成与含量。结果表明：生物絮团组草鱼平均尾末质量与皇竹草组相比提高了1.14倍,生物絮团组草鱼的体长、成活率和肥满度均优于皇竹草组。生物絮团组和皇竹草组的草鱼肌肉常规营养成分中的粗蛋白和碳水化合物差异显著（P＜0.05）,但粗脂肪和灰分含量基本一致。另外,生物絮团组和皇竹草组草鱼肌肉氨基酸中均含有16种常规氨基酸和4种鲜味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸),其常规氨基酸总质量分数分别为（17.1±1.24）%和（16.803±1.030）%,氨基酸各组成成分均无显著变化;生物絮团组草鱼肌肉中多不饱和脂肪酸（PUFA）和高不饱和脂肪酸（HUFA）总数分别为（32.2±4.05）%和（34.61±4.08）%,极显著高于皇竹草组（P＜0.01）。可见,生物絮团养殖模式不仅能提高草鱼稚鱼的生长性能,而且能在不改变肌肉氨基酸组成和鲜味的条件下明显提高其肌肉中营养价值中的不饱和脂肪酸含量,因此,生物絮团可以作为草鱼稚鱼的一种新型优质饵料。     

种苗处理对麦冬生长的影响及其控病效果研究

为了明确种苗处理对麦冬生长的影响及其控病效果,指导麦冬优质安全生产。以川麦冬为供试材料,采用田间小区试验,研究了6种药剂3种种苗处理方式对麦冬种苗成活、生长和产量的影响,以及对炭疽病、根腐病的控病效果。结果表明木霉T23制剂、多抗霉素和噁霉灵处理种苗,可显著提高麦冬种苗成活率,促进麦冬分蘖、增加块根数、使块根伸长增粗,提高麦冬产量10%以上。对麦冬炭疽病以叶面喷施多抗霉素、噁霉灵的效果较好,防治效果分别为60.17%和58.25%;对麦冬根腐病以木霉T23、多抗霉素浸苗,或以噁霉灵、木霉T23灌根的效果均较好,其防治效果分别为70.06%、65.17%、72.87%和70.14%。综上,木霉23制剂、多抗霉素和噁霉灵处理种苗,可有效控制炭疽病、根腐病为害,促进麦冬生长,提高麦冬产量,在麦冬生产上具有良好的应用前景。     

饲料型刺槐微体快繁技术研究

以从韩国引进的四倍体饲料型刺槐为材料,研究了添加在培养基中不同激素组成、浓度、培养条件等因素对其增殖快繁、生根、移栽的影响。结果表明：MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.05mg/L、蔗糖30g/L,培养温度25--27℃,光强1500LX左右,每天光照12h,对嫩梢增殖最有利。1/2MS+NAA0.5mg/L,蔗糖20g/L,温度25-27℃,光强2500LX,光照12h,培养20d,生根率可达81%。     

豆米轮作对春玉米土壤固氮细菌群落结构及多样性的影响

为探明大豆-玉米轮作对土壤固氮细菌的影响，以玉米连作为对照(MMM)，以nif-H基因为指示，采用高通量测序技术，分析大豆-玉米2年轮作周期(MSM)和大豆-玉米-玉米3年轮作周期(SMM)下土壤固氮细菌群落结构及多样性。结果表明：大豆-玉米轮作下0～20、20～40 cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮均显著增加。固氮细菌的Chao1指数和ACE指数在0～20、20～40 cm土层均为轮作高于对照，轮作下MSM显著高于SMM;Shannon指数和Simpson指数在0～20 cm土层轮作显著高于MMM;20～40 cm土层MSM显著高于MMM。在门水平上，MSM和SMM的0～20、20～40 cm土层变形菌门的相对丰度均高于MMM。在属水平上，2个轮作类型0～20 cm土层的慢生根瘤菌属、弗兰克氏菌属和纤毛菌属相对丰度显著较高；20～40 cm土层慢生根瘤菌属、伪食酸菌属、地杆菌属和固氮弧菌属相对丰度显著较高；MSM 0～20、20～40 cm土层慢生根瘤菌属、甲基孢囊菌属和固氮弧菌属较SMM均提高。方差分析表明，固氮细菌丰度指数（Chao1和ACE指数）与有机质、碱解氮...     

灌区尺度氮磷的迁移转化特征分析

为了解中国土壤中残留农业面源污染物的迁移转化规律及其特征,以前郭灌区典型灌域为研究对象,通过10组试验处理与小区田间试验,在不同深度提取水样,进行水质观测和数据处理,主要对铵氮、硝氮以及磷酸盐在土壤剖面上的迁移转化规律展开分析研究。结果表明,各试验小区表层水的氨氮浓度在施肥后的一段时间内有一个峰值出现,并随后呈现衰减趋势,在灌水量和施肥量越大的情况下,随水向下迁移的铵氮量越大（灌水量NI处理比SI处理多2.2 kg/hm2,施肥量NF处理比SF处理多1.5 kg/hm2）,在施肥越均匀的情况下,随水向下迁移的铵氮量越小（F1处理比F2处理少0.7 kg/hm2）;各试验小区表层水的硝氮浓度具有与铵氮相似的变化趋势,在灌水量越大、施肥量越大及施肥越不均匀的情况下,进入地下水的硝氮量皆越大（灌水量NI处理比SI处理多1.12 kg/hm2,施肥量NF处理比SF处理多0.55 kg/hm2,施肥比例F1处理比F2处理多0.4 kg/hm2）,对地下水造成的污染也越大;各试验小区表层水的磷酸盐浓度在第一次施肥（底肥）呈现一个极大的峰值,然后迅速回落并持续稳定在一个较小的水平内（不超过2.5 mg/L）。     

玉米-大豆轮作及氮肥施用对土壤细菌群落结构的影响

在大豆开花期分别对3个施氮水平下(0、50和100 kg hm^-2)大豆连作(大豆-大豆-大豆)、玉米-大豆轮作I (大豆-玉米-大豆)及玉米-大豆轮作II (玉米-玉米-大豆),应用PCR-DGGE技术研究了玉米-大豆轮作及施氮对土壤细菌群落结构变化的影响。结果表明,随着施氮水平的提高,3种种植方式土壤中细菌群落多样性、丰富度均呈减少趋势。高氮处理(100 kg hm^-2)明显降低了大豆连作、玉米-大豆轮作II根际土壤细菌群落多样性及丰富度,玉米-大豆轮作I根际土壤细菌群落多样性及丰富度略有降低。玉米-大豆轮作I种植方式可减轻氮肥对其根际细菌群落多样性和丰富度的影响,但施氮明显改变了其细菌群落结构。玉米-大豆轮作II中大豆根际土壤细菌群落结构较为稳定,受氮肥影响较小。在3种种植方式的土壤中,分布着酸杆菌门、变形菌门及厚壁菌门细菌,其中前两门菌群占主导地位。     

气候变化背景下土壤微生物与植物物种多样性关联分析

气温升高和大气氮沉降是全球气候变化的两种重要情景,其变化将导致植物物种多样性和土壤微生物多样性的改变。对植物物种多样性而言,气候变暖和大气氮沉降增加对其影响表现为直接影响(通过改变植物物候期、影响植物分布及群落组成)和间接影响(通过影响植物生长的环境因子和土壤理化性质)。对土壤微生物多样性而言,气候变暖和大气氮沉降主要改变微生物的土壤环境、微生物种类和数量,直接或间接地影响其多样性。此外,在对全球变暖和氮沉降的响应方面,植物物种多样性和微生物多样性存在关联,即全球变暖和氮沉降通过改变植物物种多样性而影响土壤微生物多样性,微生物也将通过种间关系反作用于植物物种多样性。本文根据气候变化对栖息地环境的影响,选择温度和大气氮沉降这两种指标,探讨植物物种多样性和土壤微生物多样性对气候变化的响应,分析植物物种多样性和土壤微生物多样性之间的内在关联,旨在为植物和微生物多样性保护提供参考。