固定化微生物技术及其在污染土壤修复中的应用

固定化微生物技术是一种新的生物处理技术,与普通生物处理法相比有许多优点.本文对固定化微生物的制备方法、固定化微生物的载体、固定化微生物的反应特性以及固定化微生物技术在污染土壤治理中的应用和研究进展状况进行了综述,并对其今后的发展方向作了探讨.     

盐碱地白刺不同部位微生物群落高通量分析

【目的】研究新疆盐碱环境中耐盐植物白刺的根际土壤和叶片内生微生物群落的结构丰富度和多样性。【方法】运用Novaseq测序平台对白刺根际土壤和叶片进行16SrDNA-V4区和ITS1区测序。经FLASH进行拼接,经过Qiim过滤叶绿体和线粒体序列,得到的序列在97%的序列相似性水平上聚类成为操作分类单元(OTUs)。对序列数据进行生物信息学分析,评价物种的Chao1指数、shannon指数以及Alpha多样性。【结果】白刺根际土壤细菌优势菌群为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes);真菌优势菌群为子囊菌门(Ascomycota)。叶片内生细菌优势菌群为蓝细菌门(Cyanobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);真菌优势菌群为子囊菌门(Ascomycota),白刺不同部位的微生物菌群数量和多样性有显著差异(P<0.05),白刺各样地之间微生物群落构成差异明显。【结论】白刺不同部位微生物群落的丰富度和多样性分布。     

播期、播量和施氮水平对‘西农109’小麦生长及产量的影响

对在陕西省和安徽省审定的冬小麦品种西农109进行栽培技术措施探索,为其在关中地区乃至黄淮南片冬麦区的推广提供技术支撑。试验于2018-2020年在陕西省宝鸡市陇县的西北农林科技大学旱地农作物试验示范基地开展,通过探索不同播期、播量以及氮肥水平处理条件下对冬小麦西农109农艺性状和产量及品质的调控影响,综合分析得出：10月10日播种、157.5 kg/hm²的播量与144～168 kg/hm²氮肥水平栽培措施更适宜西农109小麦增产提质。     

丛枝菌根真菌改善镉胁迫下植物根系和土壤微环境的效应

为探究Cd胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)对植物根系和土壤微环境的影响,以黑麦草为供试植物、变形球囊霉(Glomus versiforme)为供试AMF,以Cd浓度(0、10、20、30 mg·kg^-1)和是否对黑麦草接种AMF为双因素,设计8个处理,开展盆栽试验。结果显示:随着Cd浓度增加,AMF侵染率和孢子数量显著(P<0.05)降低。相同Cd浓度下,接种AMF显著(P<0.05)改善了黑麦草的根系构型(根系总长度、根系总投影面积、根系总体积、根尖数、根分叉数)。在相同Cd浓度下,接种AMF显著(P<0.05)增加了土壤中真菌、细菌和放线菌的数量,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量,以及土壤多酚氧化酶活性,和土壤易提取球囊霉素相关土壤蛋白和总球囊霉素相关土壤蛋白含量。这说明,接种AMF能够通过改善植物根系和微生物环境、提高土壤相关酶活性和球囊霉素含量等,增加植物抗性。     

白柿在广东地区的引种表现及栽培技术

【目的】研究小生境下园林绿化植物叶际细菌群落结构及其多样性,了解小生境下相似环境条件 与植物自身特性对微生物群落的影响,为园林植物的健康管理及叶际细菌资源的挖掘提供参考。【方法】应用 高通量测序技术,探究大理大学校园 50 m 半径圆内朝向东边的 3 种主要园林植物 （枇杷树 Eriobotyra japonica、 广玉兰 Magnolia grandifl ora 和大青树 Ficus altissima）的叶际细菌群落结构及其多样性。【结果】 3 种园林植 物的叶际细菌多样性从高到低依次为枇杷树、广玉兰和大青树;不同植物的叶际细菌优势门类均为变形菌门 （Proteobacteria）,第一优势细菌属不同,但排名前五的细菌属均为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、甲基杆 菌属（Methylobacterium）、螺状菌属（Spirosoma）、薄层菌属（Hymenobacter）和无色菌属（Achromobacter）。 3 种植物的叶际细菌群落结构存在较大差异,但同一植物不同大小叶片间的细菌群落相似,其中,仅在枇杷树和 广玉兰叶片上分布的细菌群落门和属最多,表明常绿阔叶植物的叶际细菌群落相较于落叶阔叶植物更多样、复杂。 【结论】不同园林植物的叶际细菌群落组成和多样性存在较大差异, 植物自身特性是造成这种差异的首要原因, 植物叶际细菌 资源的挖掘有待加强。     

流式细胞术在农业研究领域中的应用

流式细胞术是一种对悬浮于流体中的微小颗粒进行计数和分选的生物学技术,基于流式细胞仪通 过检测散射或者偶联荧光信号快速、准确、客观、高通量获得悬浮微粒（通常是细胞、细菌等微小颗粒）一系 列重要的生物物理、生物化学相关特征参量,可以根据预选的参量范围对细胞、细菌等微小颗粒进行自动分析 和对特定群体进行分选。流式细胞术在许多科学领域特别是生物技术和医学领域应用广泛,虽然在农业研究中 的应用开始得比较晚,但目前已取得巨大进展。随着流式细胞仪性能的不断提高,标记方法和检测技术的不断 开发与完善,流式细胞术的应用前景将越来越广阔,在农业领域也将发挥越来越重要的作用。介绍了流式细胞 术的工作原理和流式细胞仪功能分类,综述了流式细胞术在农业研究领域中的应用,如对农作物基因组和原生 质体分析以及抗逆研究,对动物免疫、微量元素分析、精子质量和性别控制以及毒素毒性分析,对病原菌和病 毒分析研究等方面的应用和研究进展,展望该研究领域的发展前景,为流式细胞术在农业领域的潜在应用提供 新的思考方向。     

作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高响应的研究进展

在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO₂浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO₂浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO₂和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO₂浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO₂浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO₂浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在：高温和高CO₂浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO₂浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO₂浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO₂浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO₂升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO₂浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。     

微生物在不同pH下对水稻土胶体中砷释放的影响

为探讨水稻土胶体与类金属砷（As）的生物地球环境行为,本研究对比分析了微生物在初始pH=3和初始pH=7的不同酸碱条件下对土壤胶体负载As释放的作用差异,并揭示其内在机制。结果表明：在pH=3条件下微生物作用相对较弱,对胶体悬液pH与Eh影响较小,与无菌对照组相比,溶液中Fe²⁺与As含量均有所提高,且释放的As主要为氧化态As（Ⅴ）;在pH=7条件下微生物活性较强,至28 d时可使胶体悬液pH升至8.12,Eh降至-55 mV,形成强还原环境,铁还原溶解量明显增多,Fe²⁺含量是无菌对照组的2.79倍,并且胶体中吸附态As随着Fe的还原溶解而释放,主要为还原态As（Ⅲ）。相关性分析表明,土壤胶体中As的释放与铁氧化物的还原转化有关,溶液中As释放量与Fe²⁺含量呈显著正相关关系,尤其在中性条件下As（Ⅲ）含量与Fe²⁺极显著正相关（r=0.798**,P<0.01）。研究表明,在中性环境条件下较强的微生物活性可提高土壤胶体中铁氧化物的异化还原,同时增强As的释放与转化。     

生物炭固定化微生物修复污染土壤研究进展

生物炭固定化微生物技术具有高效、成本低和环境友好性的优点,在土壤修复中展现出巨大的应用潜力,成为目前的研究热点。本文在系统总结国内外生物炭固定化微生物技术修复污染土壤的最新研究进展基础上,重点分析了生物炭作为载体的适宜性,探讨了微生物筛选的重要性,对比分析了固定化方法（如吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等）,探究了不同环境因素对生物炭固定化微生物技术修复污染土壤效果的影响,揭示了生物炭与微生物修复重金属和有机污染土壤过程中多种作用机制的协同效应,既包括生物炭作为固定化载体对微生物的保护及快速定殖作用,也包括生物炭对污染物的吸附作用,还包括微生物对污染物的降解作用。最后,对该技术在土壤污染修复中的应用提出了展望和建议。     

土壤病原微生物检测技术研究进展

病原微生物如细菌、病毒、真菌等广泛存在于土壤环境中,其严重威胁着全球公共卫生安全。发展病原微生物快速检测技术,对于减少病原菌扩散传播、防控传染性疾病、维护生物安全具有重要意义。本文对病原微生物检测技术的最新研究进展进行了综述,包括显色培养技术、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、分子生物学技术、拉曼光谱技术、流式细胞技术和生物传感器等,并对其原理、应用及优缺点进行了全面比较。最后,对病原微生物检测技术的未来发展提出展望,旨在促进土壤环境病原微生物的快速检测和生物风险防控。