菌株Trametes hirsuta zlh237发酵液对污染土壤中多环芳烃的降解及群落结构分析

[目的]利用中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室分离获得的菌株Trametes hirsuta zlh237,研究生物强化(接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液)对污染土壤中3种多环芳烃(PAHs)[Phenanthrene、Pyrene和Benzo[a]pyrene(BaP)]的降解效果,为该菌株在PAHs污染土壤中的应用提供科学依据.[方法]采用高效液相色谱(HPLC)检测7个处理土壤(接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液的Phenanthrene、Pyrene和BaP污染土壤分别标记为PheBA、PyrBA和BaPBA,接种灭菌发酵液的污染土壤分别标记为Phe、Pyr和BaP,原始土壤标记为CK)中3种PAHs含量,利用ABTS法检测土壤中漆酶活性,并运用高通量测序技术分析修复后土壤中细菌群落结构的变化.[结果]菌株T.hirsuta zlh237在3种PAHs污染土壤中均能生长,接种菌株发酵液15 d后,3种PAHs均有一定降解,其中BaP降解效果最佳,降解率达33.99%;且菌株T.hirsuta zlh237在3种污染土壤中均能分泌漆酶.高通量测序Alpha多样性指数分析结果表明,污染土壤接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液后,Chao1指数和Shannon指数显著增加(P<0.05),不同处理土壤样品的Chao1指数和Shannon指数排序均为:PheBA>PyrBA>BaPBA>CK>Phe>Pyr>BaP.Beta多样性的主成分分析(PCA)结果表明,接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液能改变污染土壤细菌群落结构组成;在门分类水平上,污染土壤样品中变形菌门(Proteobacteria)为优势门;在属分类水平上,接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液的污染土壤样品中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势菌属,接种灭菌发酵液的污染土壤Phe和Pyr样品中苯基杆菌属(Phenylobacterium)为优势菌属,而BaP样品中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌属.[结论]菌株T.hirsuta zlh237发酵液在PAHs污染土壤中能分泌漆酶,对3种PAHs均有一定的降解效果,且能改变污染土壤细菌群落结构组成,在一定程度上对PAHs污染土壤有较好的修复效果.     

磷灰石等改良剂对铜污染土壤的修复效果研究——对铜形态分布、土壤酶活性和微生物数量的影响

通过田间小区试验,研究了磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉对Cu污染土壤中Cu形态分布、土壤酶活性和微生物数量的影响。结果表明:改良剂的处理减少了离子交换态Cu的百分含量,增加了碳酸盐、铁锰氧化物、有机结合态Cu的百分含量,但对残留态Cu百分含量影响不大。磷灰石、石灰、木炭显著提高了土壤过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性和土壤pH,但对脲酶活性影响较小。改良剂不同程度地增加了土壤细菌和真菌数量,且细菌和真菌数量均与土壤pH呈正相关关系,特别是真菌,与pH的相关系数达0.90。pH是影响Cu化学形态、土壤酶活性和微生物数量的主要因素,磷灰石、石灰和木炭显著提高了土壤pH,降低Cu的活性,增加了土壤酶活性和微生物数量,对Cu污染土壤具有较好的修复效果。     

高温胁迫对文冠果主要抗氧化酶活性的影响

以文冠果水培枝为试验材料,对6个高温梯度、4种培养液处理条件下其叶中多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶活性(CAT)进行测定与分析。结果表明:(1)文冠果的POD酶当温度在35℃时酶活性出现一明显峰值;CAT酶当温度在45℃时酶活性出现一个明显峰值;SOD酶在温度为35℃和45℃时先后出现明显峰值;(2)POD和CAT酶在植物体内起作用的温度范围不同,温度在45℃之前,CAT酶起主要作用,温度高于45℃后,POD酶起主要作用;(3)不同铜、锌元素的水培液处理对SOD活性影响均达到显著水平,即处理4-[Cu(1)Zn(1)]对SOD活性影响极其显著,其显著性大小依次为:4-[Cu(1)Zn(1)]、3-[Cu(1)Zn(0)]、2-[Cu(0)Zn(1)]。保护酶系统酶活性与文冠果的生理代谢以及抗逆性有关,旨在为文冠果抗逆性机理的深入研究提供依据。     

两种唐松草鉴定为小麦叶锈菌的转主寄主

 引起小麦叶锈病的小麦叶锈菌(Puccinia triticina)是转主寄生菌,其转主寄主主要为唐松草属(Thalictrum)种类,也包括扁果草属(Isopyrum), 牛舌草属(Anchusa), 铁线莲属(Clematis)和蓝蓟属(Echium)的个别种类。然而,迄今,中国仅有亚欧唐松草和瓣蕊唐松草被报道为小麦叶锈菌转主寄主。本文对采集于陕西的东亚唐松草(T. minus var. hypoleucum)、甘肃的贝加尔唐松草(T. baicalense),通过人工接种小麦叶锈菌确定它们是否能够作为小麦叶锈菌的转主寄主。同时,本文作者收集自然条件下贝加尔唐松草组织上受侵染产生的锈子器样品,通过其ITS区序列分析以确定小麦叶锈菌的有性循环是否在田间条件下发生。结果表明,小麦叶锈菌的担孢子均可侵染东亚唐松草和贝加尔唐松草,完成其性子器和锈子器阶段,产生的锈孢子可侵染感病小麦产生夏孢子堆,从而证实东亚唐松草和贝加尔唐松草均可作为小麦叶锈菌的转主寄主。来自贝加尔唐松草22个锈子器样品的ITS区序列比对,表明其与NCBI网上提交的小麦叶锈菌享有95%~96%的序列同源性。由此推测,自然条件下,中国小麦叶锈菌可能侵染感病唐松草完成有性循环。     

四种改良剂对铜和镉复合污染土壤的田间原位修复研究

研究了石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石对冶炼厂周边Cu、Cd污染土壤的原位修复效果。以黑麦草(Lolium perenne L.)作为田间修复植物,采用植物重金属吸收性、土壤重金属化学提取性及土壤溶液重金属浓度变化等作指标来评价修复效果,并研究了黑麦草对Cu、Cd的吸收与土壤、土壤溶液中Cu、Cd含量的相关性。结果表明,石灰高添加剂量(石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%)处理黑麦草对重金属的富集效果最好,显著降低了重金属毒性,促进了黑麦草的生长及其对重金属的富集;石灰和磷灰石各添加剂量均显著降低了污染土壤交换态Cu含量;石灰、磷灰石和蒙脱石各添加剂量均显著提高了土壤溶液pH并显著降低了其Cu、Cd浓度。黑麦草地上部、根中Cu浓度与土壤交换态Cu及土壤溶液Cu浓度呈显著或极显著正相关关系。     

幼穗分化期喷施表油菜素内酯（epi-BR）对水稻穗部性状的影响

以5个水稻品种为材料,在水稻幼穗分化的苞分化期（T1）、枝梗分化期（T2）、颖花分化期（T3）、花粉母细胞形成及减数分裂期(T4)和花粉充实完成期（T5)分别喷施低浓度（C1：0.005mg/L）、中浓度（C2：0.010mg/L）和高浓度（C3：0.015mg/L）的表油菜素内酯（epi-Brassinosteroid,简写为epi-BR）,研究其对水稻穗部性状的影响。结果表明,喷施不同浓度的epi-BR后,穗长和穗粒数均显著高于对照（CK）,穗长不同浓度epi-BR处理间差异不显著,穗粒数C2、C3处理间差异显著。施用不同浓度的epi-BR对一次枝梗结实率的影响未达显著水平,但中浓度的epi-BR可显著提高二次枝梗结实率,进而显著提高整穗的结实率。喷施epi-BR可显著降低千粒重（包括一次枝梗和二次枝梗千粒重）,且epi-BR浓度越高,降低千粒重的效果越明显。喷施epi-BR可显著降低着粒密度,且低浓度epi-BR和中浓度epi-BR的降低效果比高浓度epi-BR更为明显。在幼穗分化的不同时期喷施epi-BR后对穗长的促进效果T4>T1>T5>T3>T2,对穗粒数的促进效果T1>T3>T2>T4>T5,对结实率的促进效果以T4时期施用最为明显,对枝梗数和千粒重性状的影响不同施用时期间差异不大,施用时期越延后降低着粒密度的效果越明显。epi-BR的施用浓度与施用时期间具有互作效应,本研究针对不同穗部性状的调控效果,确定了效应最大时的施用浓度与施用时期组合。     

纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性影响

通过室内培养实验,研究了纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性的影响.结果表明,施加纳米羟基磷灰石显著提高了土壤pH,其中3%和5%添加剂量处理60d后使土壤pH分别提高了1.23个和1.35个单位;纳米羟基磷灰石显著减少了毒性较强的离子交换态Cu/Cd的含量,增加了毒性中等的碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及毒性最低的残留态Cu/Cd含量,使Cu/Cd由植物可利用态向潜在可利用态转变;纳米羟基磷灰石不同程度地提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性.3种酶活性与Cu/Cd形态分布的相关性表明,过氧化氢酶和酸性磷酸酶对土壤重金属Cu/Cd活性变化比较敏感,可以作为重金属Cu/Cd污染土壤的评价指标.     

减氮后中日粳稻品种杂交后代株型、产量和米质的变化及其相互关系

【目的】研究氮肥减施后中日粳稻品种杂交构建的重组自交系(RIL)群体株型、产量和米质性状的变化规律及其相互关系。【方法】以中国东北地区典型的直立穗型水稻辽粳5号与日本的优质米水稻秋田小町（弯曲穗型）杂交构建的RIL群体为试材,在高氮和低氮两种施肥模式下,调查株型、产量及米质性状,分析三者间的关系,探讨高产、稳产、高食味值类型株系的共同特征。【结果】氮肥减施后RIL群体齐穗期提前,株高降低,剑叶、倒2叶、倒3叶叶片变窄变短,剑叶基角变小,倒3叶基角变大,结实率、千粒重、经济系数增大,单株穗数减少,产量下降,糙米率和精米率提高,食味值提高。在两种施肥模式下,高产高食味值类型株系与低产低食味类型株系的显著区别是植株较高,叶片长,穗子长,一次枝梗结实率高,着粒密度较小;高产稳产类型株系的共同特征是剑叶较窄、剑叶基角较大;高产稳产高食味值类型株系的共同特征是剑叶和倒2叶较窄。【结论】株型特征可以用来间接选择高产、稳产、高食味值的水稻品种。     

喷施表油菜素内酯对籼稻和粳稻花时的影响

以6个籼稻品种和6个粳稻品种为试验材料,于调查花时性状的前日17:00、当日6:00及8:00分别喷施低浓度（0.01mg/L）、中浓度（0.10mg/L）和高浓度（1.00mg/L）的2,4-表油菜素内酯（epi-BR）,以喷施不含epi-BR的水溶液为对照,调查6个与花时有关的性状在不同处理间的差异,包括始花时、盛花时、终花时、从始花时到盛花时的时间（简称始-盛时间）、从盛花时到终花时的时间（简称盛-终时间）、开花持续时间（简称始-终时间）。结果显示,不同浓度的epi-BR对供试品种的始花时、盛花时和终花时提前均有促进作用。籼稻品种中,0.10mg/L浓度的epi-BR促进花时提前的效果最明显,而粳稻品种中,1.00mg/L浓度的epi-BR促进花时提前的效果最明显。籼稻上施用高浓度（1.00mg/L）、中浓度（0.10mg/L）的epi-BR可显著缩短始-盛时间;粳稻上只有施用高浓度（1.00mg/L）的epi-BR才能缩短始-盛时间。与对照相比,施用epi-BR可显著延长盛-终时间和始-终时间。供试籼稻品种以调查花时性状的当日6:00喷施epi-BR促进花时提前的效果最为明显,供试粳稻品种以调查花时性状的前日17:00喷施促进花时提前的效果最好。供试籼稻品种比粳稻品种对epi-BR的响应更为敏感。促进籼稻花时提前的最佳处理是调查花时性状的当日6:00喷施中浓度（0.10mg/L）的epi-BR,促进粳稻花时提前的最佳处理是调查花时性状的前日17:00喷施高浓度（1.00mg/L）的epi-BR。     

磷灰石等改良剂对重金属铜镉污染土壤的田间修复研究

通过田间小区试验,研究了磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉5种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤的改良效果。结果表明,石灰、磷灰石、木炭、猪粪降低了土壤溶液中重金属Cu、Cd的含量,提高了土壤溶液的pH,但改良效果随着时间的推移不断降低。磷灰石、石灰、木炭的加入显著降低了有效态Cu含量,但对有效态Cd含量影响较小。与猪粪相比,磷灰石、石灰、木炭显著增加了黑麦草生物量,提高了对重金属Cu、Cd的吸收能力,对该污染土壤的修复具有实践应用价值。