Reducing residues of tetracycline and its resistance genes in soil-maize system and improving plant growth:Selecting the best remediation substance

Tetracycline(TC)and tetracycline resistance genes(TRGs)in plant edible tissues pose a potential risk to the environment and then to human health.This study used a pot experiment to investigate the effects of different remediation substances(worm castings,fungal chaff,microbial inoculum,and biochar)on the physiological characteristics of maize and the residues of TC and TRGs in the soil-maize system under TC stress.The results showed that TC significantly inhibited growth,disrupted the antioxidant defense system balance,and increased proline and malondialdehyde contents of maize plants.Tetracycline residue contents were significantly higher in root than in shoot,and followed the order root>stem-leaf>grain,which was consistent with the distribution of bioconcentration factors in the different organs of maize plants.The TC residue content in the soil under different treatments was 0.013–1.341 mg kg-1.The relative abundances of different antibiotic resistance genes in the soil-maize system varied greatly,and in maize plants followed the order intI1>tetW>tetG>tet B>tetM>tetX>tetO.In the soil,tetX had the highest relative abundance,followed by tetG and tetW.A redundancy analysis(RDA)showed that TC was positively correlated with TRGs.The addition of different remediation substances alleviated the toxicity of TC on maize physiological characteristics and reduced the TC and TRG residues in the soil-maize system,with biochar being the best remediation substance.These results provide new insights into the effect of biochar on the migration of TC and TRGs from soil to plants.     

基于卟啉和半导体单壁碳纳米管的场效应气体传感器检测草莓恶疫霉

草莓恶疫霉会引起草莓革腐病和冠腐病，影响草莓的经济效益，但感染恶疫霉早期植株没有明显的症状，无法被及时准确地诊断，因此迫切需要低成本诊断方法实现早期预防。草莓植株感染恶疫霉会释放一种独特的有机挥发性气体4-乙基苯酚，可作为该疾病快速诊断的标志性气体。本研究使用半导体单壁碳纳米管（Single-Wall Carbon Nanotube，SWNT）和场效应传感器（Field Effect Transistor，FET）制备半导体场效应气体传感器（SWNT/FET），进而修饰对4-乙基苯酚灵敏度高、选择性好的金属卟啉MnOEP获得MnOEP-SWNT/FET。通过拉曼光谱、紫外光谱、伏安分析法研究MnOEP-SWNT/FET，分析理化性能及优化检测条件，提高MnOEP-SWNT/FET对4-乙基苯酚的气体敏感性能。在最优检测条件下，MnOEP-SWNT/FET对0.25%~100%的4-乙基苯酚饱和蒸汽（20 ℃），检出限为0.15%的4-乙基苯酚饱和蒸气（S/N =3），测定不同浓度的相对标准误差低于10%。通过测定实际样本，表明MnOEP-SWNT/FET检测草莓健康植株会存在假阳性，但对感染恶疫霉的草莓植株有较高的检测精度。     

鄱阳湖湿地不同环境条件土壤AM真菌群落特征及其影响因素

丛枝菌根(AM)真菌可以与湿地植物共生，并在湿地生态系统的修复与维护过程中具有重要作用。然而，不同环境条件下湿地土壤AM真菌群落分布特征及其影响因素仍然有待明晰。选择鄱阳湖湿地不同水位条件(高水位和低水位)2种典型植物群落(南荻和水蓼)为研究对象，运用高通量测序技术探究水位和植被类型对鄱阳湖湿地土壤AM真菌群落结构和多样性的影响，比较不同环境条件下AM真菌群落结构和多样性差异，分析其与土壤理化性质的关系。结果表明，AM真菌OTU数为21～38,水位和植被类型影响鄱阳湖湿地土壤AM真菌OTU数，高水位下AM真菌OTU数高于低水位，水蓼群落高于南荻群落。被鉴别出的菌属为Glomus、Claroideoglomus和Paraglomus,其中，Glomus是优势属，占比85%以上，其相对丰度在高水位下显著高于低水位(p<0.05),南荻群落高于水蓼群落。AM真菌多样性指数(Simpson和Shannon指数)受水位和植被类型以及二者交互影响(p<0.01),低水位下不同群落之间的AM真菌多样性指数无显著差异，而高水位下水蓼群落AM真菌多样性指数显著高于南荻群落(p<0.05...     

不同施肥水平对青稞豌豆混作根际土壤真菌群落结构及多样性的影响

采用真菌ITS区的Illumina MiSeq高通量测序技术，并结合NMDS、RDA和Mantel test分析，探讨青稞单作(Q)、豌豆单作(W)、青稞豌豆混作(Q×W)3种模式在不施肥(0NP)、低氮磷(LNP)、高氮磷(HNP)3种施肥水平下根际土壤真菌群落结构组成及多样性的差异，同时测定其土壤理化性质，并与根际土壤真菌群落结构进行了相关性分析。结果表明：青稞、豌豆在3种种植模式下土壤均呈碱性，且在不同施肥水平下土壤理化性质差异显著。不同试验处理下共检测到18个真菌类群，子囊菌门(Ascomycota，63.5%~78.5%)、被孢霉门(Mortierellomycota，3.6%~14%)、担子菌门(Basidiomycota，1.1%~6.9%)为共有优势类群，在属水平上，Penicillium、Mortierella在青稞豌豆混作根际土壤中相对丰度最高，可能是驱动土壤有机氮、磷转化为无机氮、磷的主要真菌群落。Bipolaris、Blumeria、Fusarium、Cladosporium为土壤真菌群落丰度最高的4种潜在致病菌属，在青稞豌豆混作根际土壤中的相对丰度低于青稞单作和豌豆单作，混作模式在不同施肥水平下4种具有潜在致病性的真菌间相对丰度存在显著差异；在LNP、HNP水平下混作模式根际土壤中的真菌丰富度(ACE、Chao1)和多样性(Shannon、Simpson)指数均低于青稞单作，混作模式在LNP水平下丰富度(ACE、Chao1)指数显著低于0NP水平，但多样性(Shannon、Simpson)指数高于0NP水平；从不同试验处理属水平下真菌群落相对丰度来看，混作模式可显著增加根际土壤中有益菌群的相对丰度，通过根际土壤微生物优势种群及α多样性分析，青稞豌豆混作模式较青稞单作、豌豆单作可增加根际土壤中属水平下Penicillium、Mortierella等具有溶磷、氨化作用菌群的相对丰度，降低Bipolaris、Blumeria、Fusarium、Cladosporium等潜在致病菌群的相对丰度；相关分析表明，速效氮、速效磷、有机质是影响混作模式根际土壤真菌群落结构差异的主要驱动因子。     

腐植酸对漆酶诱导雌激素自聚合动力学的影响

本文选择17β-雌二醇（E2）、17α-炔雌醇（EE2）和双酚A（BPA）作为环境中3种典型的代表性雌激素，采用批量平衡试验方法，研究了腐植酸（HA）对变色栓菌（Trametes versicolor）漆酶诱导雌激素转化动力学、产物分布和作用机制的影响。结果表明：漆酶在3 h内对3种雌激素的去除率均高于95%，E2、EE2和BPA的转化动力学常数（k）分别为2.48、2.03 h^-1和1.45 h^-1。添加HA有效抑制了E2 （k=1.04 h^-1）和EE2 （k=0.64 h^-1）的转化，但促进了BPA的去除（k=3.13 h^-1），漆酶诱导HA和长链BPA自聚物发生共聚合反应，所形成的BPA-HA共聚物快速降低了长链BPA自聚物的产量，从而消除了其对漆酶催化活性和稳定性的抑制作用。产物鉴定证实了雌激素的转化产物主要为二聚体、三聚体和四聚体等低聚物。雌激素和HA的共聚合机制分为2个步骤：首先，雌激素和HA被漆酶单电子氧化，该过程形成大量的活性自由基中间体；随后，这些不稳定的活性自由基中间体通过C-C、C-O-C或C-N-C键共价结合，生成多种结构复杂的雌激素自聚物和共聚物。研究表明，HA能够影响漆酶诱导雌激素自聚合，形成更加复杂的共聚合产物，从而消除环境雌激素污染、封存有机碳。