瘤胃微生物在木质纤维素价值化利用的研究进展

瘤胃是反刍动物消化的第一个腔室，各种微生物（细菌、真菌和原生动物）相互作用将木质纤维素植物生物降解为易于代谢的化合物。瘤胃也是目前自然界公认的木质纤维素高效降解和利用的天然反应器，其真菌和细菌可分泌多种木质纤维素降解酶，在木质纤维素生产生物燃料和化学用品方面具有潜在的价值。因此，本研究在瘤胃内木质纤维降解的微生物及其降解木质纤维素相关酶的基础上，重点综述了瘤胃微生物在木质纤维素生物转化为乙醇、生物化学（有机酸）及沼气等方面的研究进展，旨在为瘤胃微生物和瘤胃酶在木质纤维素价值化利用方面的研究和应用提供新的方法和思路。     

植物根系对土壤团聚体形成作用机制研究回顾

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤水力侵蚀的微观描述即为土壤团聚体的破裂过程。研究表明:植物根系可以改变土壤的力学以及水文特征,促进土壤团聚体的形成和稳定。因此,对近20年国内外的相关研究成果进行较为系统的回顾,从根系对土壤团聚体的物理、生物、电化学作用3个研究视角,分析了植物根系对土壤团聚体形成的作用机制,提出了现有研究中存在的问题及研究趋势,这对深入认识植物根系对土壤团聚体的影响及其作用机制、发展根-土相互作用的土壤侵蚀过程模型具有重要的意义。     

鸡粪除臭菌的分离筛选及除臭效果分析

以鸡粪堆肥为材料,筛选高效除臭菌株并构建复合菌系,为鸡粪的无害化处理提供具有除臭功能的菌种资源。首先,采用驯化富集法、平板稀释法、产气试验、除氨试验、除硫化氢试验以及纤维素降解试验筛选出鸡粪堆肥中的除臭菌;其次,通过16S rRNA基因测序鉴定菌株;最后,通过拮抗试验构建除臭菌系。研究分离得到5株具有除臭功能的菌株,分属于芽孢杆菌属(MS03,Bacillus sp.)、贝莱斯芽孢杆菌(MS07,Bacillus velezensis)、耐寒短杆菌(MS11,Brevibacterium frigoritolerans)、木糖葡萄球菌(MS42,Staphylococcus xylosus)和变异棒杆菌(MS82,Corynebacterium variabile)。复合菌系C2(MS03+MS07)和C4(MS03+MS82)的综合除臭率均高于60%,且明显高于单株菌株及其他复合菌系。研究表明,这两个由不同除臭菌组合而成的复合菌系在无害化处理鸡粪方面具有较大的潜力和应用前景。     

菜地土壤中纤维素降解菌的筛选及其产酶条件优化

利用传统的微生物学方法,从菜地土壤中筛选出高产纤维素酶的菌株,并对其产酶条件进行优化。结果表明,从4种菜地土壤中共分离获得16株纤维素降解菌,其中生菜地土壤中获得的菌株最多,白菜地土壤中获得的菌株最少;在16个菌株中,从油菜地中分离纯化的1个菌株具有最强的纤维素降解能力;对该菌株的产酶条件优化发现,以麸皮作为唯一碳源、培养温度35℃、培养时间96 h时酶活力最高。     

牦牛瘤胃微生物抗生素抗性基因对3种外源性刺激因子的响应

通过给牦牛投喂硫酸头孢喹肟(CEF)、盐酸二氟沙星(DIF)和黄曲霉毒素B1(AFB1),并进行瘤胃微生物宏基因组测序,旨在揭示这3种外源性刺激因子对抗生素抗性基因(ARGs)种类、抗性类型、抗性机制等的影响,对于深入研究微生物抗性组特征和抗性机制具有重要价值。选取15头牦牛,随机分5组。Cef组和Dif组分别根据说明书推荐剂量按体重计算、灌服CEF 1 mg·kg^-1和DIF 1 mL·kg^-1;E1组和E2组分别按采食量投喂AFB120、60μg·kg^-1;C组为对照组。处理7 d后,采集瘤胃液,提取DNA,Illumina HiSeq测序,对reads counts进行标准化得到TPM值,并进行方差分析。结果显示,对照组共获得132种ARGs,分属30种抗性类型,其中,四环素类tetQ和tetW基因丰度较高;Cef组tetW基因丰度增加(P<0.05),Dif组tetQ丰度增加(P<0.05);Cef组四环素类和头孢菌素类抗性基因丰度增加(P<0.05),Dif组四环素类和氨基香豆素类抗性基因丰度增加(P<0.05),E1组氨基香豆素和青霉烯类抗性基因丰度增加(P<0.05),E2组青霉烯类、头孢菌素类等9类抗性基因丰度均增多(P<0.05);Dif组Erm基因23S核糖体RNA甲基转移酶丰度增加(P<0.05),E2组中ATP结合盒超家族等3种抗性机制相关基因的丰度增加(P<0.05);3种因子均显著增加四环素类ARGs宿主的种类。结论:瘤胃是蕴含丰富ARGs的储藏库,其中,四环素类抗生素抗性基因tetQ和tetW是主要的ARGs。不仅CEF和DIF使部分ARGs的种类、抗性类型以及耐药机制相关酶等的丰度升高,增加瘤胃微生物的耐药性,而且AFB1也具有类似作用,且高剂量AFB1对抗性类型的影响范围较抗生素大。这3种因子还导致携带四环素类ARGs宿主微生物的种类数量增加,从而强化横向转移机制,加快ARGs传播,增强微生物对四环素类的耐药性。     

岩石-土壤-四川牡丹元素迁移体系中的微生物效应

[目的]研究四川牡丹岩土环境背景以及微生物在元素迁移过程中的作用,为了解营养元素的表生地球化学行为规律及微生物在元素迁移体系中的作用提供理论依据。[方法]利用ICP-OES测定四川牡丹生境母岩、土壤以及种子的大量(P,S,K,Ca,Na,Mg,Al)、微量(Fe,Mn,Cu)营养元素含量,同时利用Illumina高通量测序技术测定根际土壤中细菌、真菌的组成和结构。[结果](1)四川牡丹生长土壤以弱碱富钙为主要特征,元素组成基本保留了母岩特征;(2)元素从母岩到土壤中的迁移富集系数排序为:CaNaSPMgKAlFeMnCu,植物吸收系数排序为:PSKCuMgCaNaMnFeAl;(3)碱土金属淋溶率和铝铁率对土壤细菌的多样性(Alpha)影响显著,但对真菌的影响不显著;(4)P,Mn的迁移主要受母岩控制,而Ca,Mg,Fe,S等元素的迁移富集受到了微生物的影响。[结论]细菌和真菌在元素迁移体系中的作用相似,主要参与Fe,S,Mg,Ca的相关反应过程。     

松毛虫赤眼蜂携带球孢白僵菌防治亚洲玉米螟技术研究与应用

高效的载菌技术是提高载菌赤眼蜂防治效果的重要基础。本研究对比了不同吸附助剂对松毛虫赤眼蜂羽化时间、羽化量、存活时间及载菌量影响，证明了不同助剂及吸附球孢白僵菌分生孢子后对赤眼蜂无不利影响。试验结果表明，0.1%（w/v）淀粉溶液作为吸附助剂可显著提高赤眼蜂的载菌量，达3.6×10⁴孢子/蜂以上，并应用该助剂建立了赤眼蜂高效携带白僵菌方法。从被害株数、蛀孔数、活虫数和僵虫数4个方面测定了载菌赤眼蜂田间防治玉米螟效果。结果表明，载菌赤眼蜂较单一使用赤眼蜂防治效果显著提高，被害株数、蛀孔数和活虫数均显著降低，分别降低了28.1%、22.8%和24.5%，并且载菌赤眼蜂处理组中僵虫数量显著高于单独使用赤眼蜂处理组，说明载菌赤眼蜂对玉米螟具有协同防控作用。利用该方法进行玉米螟田间防治，能够降低防治成本，提高防治效率，节约劳动力，具有巨大的应用和推广价值。     

秸秆复合有机酿热物对大棚土壤环境的影响

为解决黑龙江省早春大棚土壤温度低及设施土壤环境恶化问题,以‘千禧’番茄为材料,研究秸秆+牛粪(NGH)、秸秆+马粪(MGH)、秸秆+羊粪(YGH)、单一秸秆(JG),以未进行反应堆技术为对照(CK),对早春大棚‘千禧’番茄土壤温度、土壤理化性状、酶活性及微生物群落结构的影响。结果表明,与对照相比,各处理降低了土壤pH,提高了土壤温度、土壤EC、碱解氮、速效钾、有机质含量及土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性。经过秸秆生物反应堆处理的20 cm土层温度有明显的提升,其中秸秆+羊粪处理在反应启动后提升土壤温度效果最好;秸秆+羊粪(YGH)处理提高了土壤速效磷含量,是对照的2倍;秸秆+羊粪(YGH)处理土壤中4种酶活性均处于最高水平,分别比对照提高了91.9%、220%、18.5%、7.3%。各处理微生物多样性指数均显著高于对照,变化规律一致为秸秆+羊粪(YGH)>秸秆+牛粪(NGH)>秸秆+马粪(MGH)>秸秆(JG)>对照(CK);秸秆+羊粪(YGH)及秸秆+牛粪(NGH)处理对糖类、氨基酸类、酯类、醇类、胺类、酸类6类碳源的利用能力最强,显著高于其他处理和对照。应用主成分分析和聚类分析方法将大棚番茄土壤分为4个等级,秸秆+羊粪(YGH)处理为第一级,秸秆+牛粪(NGH)处理为第二级,秸秆+马粪(MGH)及单一秸秆(JG)处理为第三级,对照(CK)为第四级。应用秸秆复合有机酿热物生物反应堆促进了土壤环境的改善,以秸秆+羊粪(YGH)作为复合有机酿热物效果最佳。     

祁连山不同植被类型土壤微生物群落多样性差异

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有重要的地位。以祁连山中段不同海拔的4种植物群落,即垫状植被(cushion plants,CP)、高寒草甸(alpine meadow,AM)、沼泽化草甸(swamp meadow,SM)和高寒灌丛(alpine shrub,AS)作为实验样地,采用BIOLOG技术,探讨了土壤微生物群落多样性在不用海拔梯度形成的植被条件下的变化特征。结果表明,反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为:沼泽化草甸高寒草甸高寒灌丛垫状植被,沼泽化草甸土壤微生物群落代谢活性最高;高寒草甸和沼泽化草甸土壤微生物群落碳源利用模式相似,土壤微生物群落的Shannon-Wiener物种丰富度指数(H)与土壤有机碳和全氮显著相关(P0.05),Simpson优势度指数(D)和Mc Intosh指数(U)与土壤全氮显著相关(P0.05);冗余分析表明,土壤有机碳、p H和全氮可能是土壤微生物利用碳源的控制因子。研究结果为进一步探讨高寒草甸与土壤微生物之间的关系奠定了基础。