Bacillus sp.T124对六价铬的生物还原

为进一步了解菌株还原Cr （Ⅵ）的机理,从矿区周边重金属污染土壤中筛选出一株对Cr耐受的菌株Bacillus sp.T124,对该菌株去除Cr （Ⅵ）的效率和Cr （Ⅵ）的还原产物进行了研究。结果表明：Bacillus sp.T124可以有效去除Cr （Ⅵ）,在Cr （Ⅵ）初始浓度为100 mg·L^-1的LB培养基中48 h还原率达到43.2%。此外,在作为菌体电子供体的6种碳源（葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、乙酸钠和甘露醇）中,果糖对Cr （Ⅵ）的还原效果最好,在不同共存离子存在条件下,HCO₃^-的添加对Cr （Ⅵ）的生物还原抑制作用最明显。扫描电镜（SEM）的结果显示,经Cr （Ⅵ）处理后的细胞形态未发生明显变化;X射线衍射（XRD）和拉曼图谱的分析表明菌株对Cr （Ⅵ）的还原产物为Cr₂O₃;傅里叶红外光谱（FT-IR）的结果表明还原过程有烷基和羧基以及多糖的参与,并且通过X射线电子能谱（XPS）的分析确定了去除Cr （Ⅵ）的途径为生物还原而非生物吸附。研究表明,生物还原是Bacillus sp.T124去除Cr （Ⅵ）的主要途径,碳源和共存离子是Bacillus sp.T124对Cr （Ⅵ）还原过程中的关键因素。     

盐单胞菌合成纳米钯催化污染物的还原

从浙江舟山盐场筛选出一株盐单胞菌Halomonas salina JX-1，能够合成金属钯纳米颗粒，并应用于催化六价铬Cr(VI)的还原及有机偶氮染料甲基橙（MO）的脱色。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）等分析证实合成了零价纳米钯颗粒。对钯纳米颗粒合成条件的优化实验的结果表明，在菌量OD₆₀₀=1.0、无氯化钠、以甲酸为电子供体时，细菌还原钯的速率最快。电子穿梭体核黄素可加快钯离子还原成钯纳米颗粒。纳米钯颗粒在24 h内对Cr(VI)的还原率高达99%，在1.5 h内对甲基橙的降解率也几乎达到100%。综上，Halomonas salina JX-1合成的纳米钯颗粒对Cr(VI)及甲基橙都有很高的催化活性。     

腐生葡萄球菌合成纳米钯及其原位催化甲基绿还原

利用腐生葡萄球菌Staphylococcus sp. JJ-1合成钯纳米颗粒（Bio-Pd），并原位应用于甲基绿的催化还原。通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）等表征，表明合成了零价钯纳米颗粒，主要分布在细胞外表面，平均直径约为15～40 nm，晶型结构良好。Bio-Pd在1.5 h内对甲基绿还原达到99％。通过紫外-可见吸收光谱（UV-visible）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）等手段对甲基绿（MG）及还原产物进行分析，产物主要为4-(N，N-二甲基氨基)-4′-(N′，N′-二甲基氨基)二苯甲酮(DDBP)，4-(N-乙基-N，N-二甲基氨基)-4′-(N′，N′-二甲基氨基)二苯甲酮(ED-DBP)。 结果表明，腐生葡萄球菌Staphylococcus sp. JJ-1合成钯纳米颗粒并高效催化还原甲基绿。     

膨润土改性及对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

目的 提高膨润土对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。方法 采用氢氧化钠和壳聚糖对膨润土进行改性，分别得到碱改性膨润土（B-NaOH）、壳化膨润土（B-CS）和壳化碱改性膨润土（B-NaOH-CS）。以钠基膨润土（B）为对照，利用红外光谱仪、扫描电镜和比表面积分析仪表征3种改性膨润土的理化性质，研究其对Cr（Ⅵ）的吸附性能。结果 B-NaOH-CS中出现了强N—H吸收峰以及增强的C—H对称弯曲峰，同时B-NaOH-CS表面片状结构卷曲分散，层间孔隙增多，比表面积是其他膨润土的1.2倍以上。当Cr（Ⅵ）质量浓度为50 mg·L^-1时，B-NaOH-CS对Cr（Ⅵ）的平衡吸附量为1.03 mg·g^-1，分别是B-CS、B-NaOH的1.26、1.84倍。描述膨润土吸附Cr（Ⅵ）的动力学过程，准二级动力学模型优于准一级动力学模型；描述膨润土吸附Cr（Ⅵ）的热力学过程，Langmuir等温模型优于Freundlich等温模型。热力学参数△H>0、△G<0、△S>0，表明膨润土吸附Cr（Ⅵ）为吸热、自发、无序反应。B-NaOH在pH=7.0时对Cr（Ⅵ）的吸附量最大，B-CS、B-NaOH-CS在pH = 3.0时对Cr（Ⅵ）的吸附量最大。结论 B-NaOH-CS对Cr（Ⅵ）的吸附效果最好，改性膨润土对去除Cr（Ⅵ）污染有重要作用。     

人工湿地基质对磺胺甲恶唑和六价铬复合污染的吸附性能

为探明能够协同吸附磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazole，SMZ）和六价铬[Cr（Ⅵ）]的人工湿地基质种类，以蛭石、沸石、河砂、泥炭、水稻土、高炉渣、硅藻土、火山岩、钾长石和砾石10种基质作为吸附剂，采用批次吸附试验，研究SMZ和Cr （Ⅵ）单吸附和共吸附的吸附动力学、吸附等温线和pH响应变化。结果表明：准二级动力学模型能更好地描述SMZ和Cr （Ⅵ）在基质上的吸附过程（R²≥0.993），同时伴随体积扩散、大孔扩散和微孔扩散三个阶段（C_i>0），SMZ和Cr（Ⅵ）互相削弱了彼此的体积扩散和大孔扩散（P>0.05），降低Cr（Ⅵ）吸附量从0.51~0.97 mg·g^-1至0.48~0.49 mg·g^-1，但增加SMZ吸附量从0.35~0.54 mg·g^-1至0.45~0.51 mg·g^-1，SMZ和Cr （Ⅵ）以水稻土和火山岩动力学聚类变化较大。Freundlich模型能更好地描述SMZ和Cr （Ⅵ）（R²≥0.839）在各基质上的吸附行为，Cr （Ⅵ）对SMZ吸附以促进作用为主，SMZ对Cr （Ⅵ）吸附的影响因基质不同而存在差异，其中SMZ和Cr （Ⅵ）互相促进彼此在钾长石、高炉渣、火山岩、砾石的吸附容量，分别提升10%、10%、21%、25%和166%、71%、104%和658%，吸附等温线聚类变化较大。SMZ和Cr（Ⅵ）在各基质上的吸附量随pH递增而递减，酸性pH下泥炭和火山岩对SMZ和Cr（Ⅵ）的吸附量均高于其他基质，pH响应聚类变化较大。研究表明，钾长石、高炉渣、火山岩、砾石和泥炭有利于SMZ和Cr（Ⅵ）的协同吸附，是人工湿地控制SMZ和Cr （Ⅵ）复合污染的潜在基质。     

稻田不同轮作休耕模式下土壤反硝化功能基因群落结构

为了探索不同轮作休耕种植模式下稻田土壤氮素及相关微生物群落结构的变化，采用乙炔抑制法测定土壤反硝化潜势，利用高通量测序手段分析反硝化微生物群落多样性和组成，以传统种植模式紫云英-早稻-晚稻（A）为对照，比较分析4种轮作休耕种植模式：紫云英-早稻-玉米||甘薯（B）、油菜-甘蔗||春大豆（C）、紫云英-春大豆-秋大豆（D）和休耕（E）的土壤理化性状、土壤反硝化潜势及相关微生物组成变化。结果显示：4种轮作休耕模式的土壤反硝化潜势显著低于传统轮作模式，有效减少了土壤氮素气态损失；4种轮作休耕模式的nirK和nirS功能基因群落结构存在显著差异，其中nirK基因群落结构受轮作休耕模式的影响小于nirS功能基因；与传统种植模式相比，休耕模式更有利于nirS功能基因α多样性的积累；从nirS和nirK基因群落物种相对丰度来看，轮作休耕模式的优势物种丰度高于传统轮作模式，其中紫云英-早稻-玉米||甘薯（B）和休耕（E）的菌属丰度相对较高。并且影响反硝化潜势的关键菌属是大豆根瘤菌Bradythizobium（r² = 0.85，P <0.05）和unclassified_p_Proteobacteria（r² = 0.88，P <0.05）；相关性分析及冗余分析发现，pH、有效磷、速效钾、硝态氮（NO₃^--N）与反硝化潜势呈显著相关，而影响nirK和nirS功能基因群落结构的重要影响因子是含水率。结果表明：稻田适当采用水旱、旱旱轮作及休耕模式，会改变土壤的淹水环境，影响反硝化功能基因群落结构，有助于抑制土壤氮素的气态流失，促进土壤肥力提高及土壤结构改良，其中“紫云英-早稻-玉米||甘薯”和“休耕”种植模式效果最佳。     

一株Cr(Ⅵ)还原菌的筛选鉴定及其还原特性研究

从山西某铬渣堆场土壤中分离得到一株能还原Cr(Ⅵ)的细菌C2L,通过形态特征、生理生化反应和分子生物学鉴定确定该菌株为霍氏肠杆菌(Enterobacterhormaechei).该菌株能在较宽的pH 值(5~9)和温度(25~45 ℃)范围内还原Cr(Ⅵ),最佳反应条件为pH8和30 ℃.在Cr(Ⅵ)初始浓度为50、100、200、400、800 mg·L^-1时,C2L菌株对Cr(Ⅵ)的还原效率分别为99.3%、94.2%、85.6%、82.1%、58.2%.实验结果表明,该菌株在高Cr(Ⅵ)浓度下仍可表现出良好的还原能力,具有独特的还原Cr(Ⅵ)性能,在处理Cr(Ⅵ)污染土壤中存在极大的应用潜力.     

成型马尾松针对含铬废水中Cr（Ⅵ）的去除

以废弃的马尾松针为原材料，制备了易回收的成型马尾松针，并用于含铬（Cr）废水的吸附。通过磷酸与羧甲基纤维素钠反应将废弃马尾松针成型化，以重铬酸钾溶液作为模拟含铬废水，研究吸附剂投加量、pH、初始浓度等对成型马尾松针吸附Cr（Ⅵ）的影响。结果表明：成型马尾松针对水中Cr（Ⅵ）具有良好的去除效果，质量浓度为10 mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液，吸附剂投加量为10.0 g·L^-1时，Cr（Ⅵ）去除率达到99%；成型马尾松针对Cr（Ⅵ）的吸附是一个先快速吸附、后缓慢达到平衡的过程，对于10 mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液，最终吸附平衡时间为6 h。马尾松针对Cr（Ⅵ）的去除率随着pH的升高而降低，在pH 1~4时，去除率超过90%；成型马尾松针对Cr（Ⅵ）的吸附符合Freundlich模型，吸附过程可以由准一级动力学模型描述；成型马尾松针去除Cr（Ⅵ）的主要机制是静电吸附、氧化还原和络合作用。研究表明，成型马尾松针在去除Cr（Ⅵ）方面具有良好的潜力，可实现废弃生物质资源的循环利用和废水中有毒重金属去除的双重目标。     

胁迫条件下山新杨PdPapMYC2基因的组织表达模式

【目的】解明山新杨PdPapMYC2基因在生物胁迫、非生物胁迫及激素诱导下的组织表达模式。【方法】克隆山新杨PdPapMYC2基因，采用生物信息学技术分析其编码蛋白特性。采用qRT-PCR技术分析PdPapMYC2在山新杨顶尖、茎、叶和根等组织中的表达量，以及其在盐（NaCl）、碱（Na₂CO₃）和高渗透压（PEG6000）3种非生物胁迫处理，核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、链格孢菌（Alternaria alternata）和金黄壳囊孢菌（Cytospora chrysosperma）5种生物胁迫处理及脱落酸（ABA）、茉莉酸 （JA）和水杨酸（SA）3种激素诱导下的组织表达量变化。【结果】PdPapMYC2基因长1 944 bp，编码647个氨基酸，存在bHLH-MYC_N superfamily和bHLH_SF superfamily保守结构域。预测PdPapMYC2蛋白定位在细胞核；二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成，三级结构与拟南芥4rru.1.A模型的一致性最高。系统进化结果显示，PdPapMYC2与毛白杨PtMYC2的亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果显示，PdPapMYC2基因在山新杨顶尖、叶、茎和根中均有表达；与对照(CK)处理相比，在NaCl、Na₂CO₃和PEG6000胁迫处理下，顶尖部位PdPapMYC2的表达量均显著下调（P<0.05）；成熟叶中PdPapMYC2的表达量在NaCl胁迫时显著上调（P<0.05），在碱和高渗透压胁迫处理中下调；3种胁迫处理下其在根中的表达量均下调，但均未达显著水平。与对照(CK)处理相比，5种土传致病真菌胁迫48 h后，顶尖中PdPapMYC2表达量均下调，成熟叶中表达量仅在链格孢菌诱导下略上调，根部表达量在尖孢镰刀菌、金黄壳囊孢菌、链格孢菌和核盘菌作用下上调。JA诱导下PdPapMYC2在各组织中的表达量均显著上调（P<0.05），ABA和SA诱导下其在各组织中的表达量均下调。【结论】PdPapMYC2基因在山新杨多组织中表达，参与植物抵御逆境胁迫，并响应相关激素诱导。     

小麦条锈菌新菌系CYR34中CDK5基因的克隆及生物信息学分析

为探究细胞周期蛋白依赖性激酶（Cyclin-dependent kinase 5，CDK5）在小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）新菌系CYR34夏孢子萌发过程的毒性作用，以天水地区小麦条锈菌新菌系CYR34夏孢子标样为试材，通过RACE克隆 CDK5基因并对其进行生物信息学分析，获得长度为706 bp，编码190个氨基酸的cDNA序列。蛋白质结构预测显示，其二级结构主要以α-螺旋为主，且具有典型的STKC激酶结构域。同源性分析显示，CDK5与小麦杆锈菌（Puccinia graminis f. sp. tritici）中的CDK5亲缘关系较近。蛋白质互作数据库预测分析发现，CDK5可以与磷酸核酮糖3-差异构酶、荚膜生物合成蛋白、鸟苷酸激酶、丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶、16S rRNA 蛋白以及肌苷-5′-单磷酸脱氢酶6个蛋白互作关系；基因时序表达发现在孢子萌发0~6 h时，基因的表达量持续下调，6 h后表现为上调，萌发10 h后为对照的1.2倍，萌发14 h后基因的表达量达趋于平台期，为对照的1.36倍。综上所述，推测细胞周期蛋白依赖性激酶CDK5在小麦条锈菌（CYR34）夏孢子萌发过程中参与了适应环境的信号调控。