大肠杆菌多重耐药株与敏感株蛋白质组差异分析

【目的】研究临床分离的大肠杆菌多重耐药株(R)与大肠杆菌标准株ATCC 25922(S)蛋白质差异表达情况,为进一步研究大肠杆菌耐药机理奠定基础。【方法】采用串联质谱标签(tandem mass tag,TMT)法结合平行反应监测(parallel reaction monitoring,PRM)技术,对大肠杆菌R和S株的全菌体蛋白进行定量蛋白质组学研究,筛选大肠杆菌多重耐药株(S)与敏感株(R)之间的差异表达蛋白,并对其生物信息学进行分析。【结果】共筛选出300个差异表达蛋白(Fold change≥1.3,P0.05),其中上调167个,下调133个,涉及的耐药相关通路主要包括细菌趋药性、ABC转运蛋白、β-内酰胺抗性等;PRM成功定量到13个差异蛋白,且PRM验证结果与TMT定量结果一致。【结论】筛选出多个与大肠杆菌耐药性相关的差异表达蛋白和通路。     

灌草立体配置对退化草地土壤水分和养分的影响

【目的】比较灌草立体配置模式下3种不同生境的土壤水分、养分和植物根系相关参数的差异,探究灌草立体配置30年对退化草地土壤水分和养分以及植物根系的影响,为黄土高原水土保持和生态恢复提供理论依据。【方法】以位于黄土高原云雾山国家草原自然保护区种植30年的人工柠条和野山桃搭配灌丛带样地为研究对象,采集灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部不同土层的土样和植物根系,比较3种位置下土壤水分、养分含量和植物根系特征的差异,并分析了根长与土壤水分和养分含量的相关性。【结果】在0～80 cm土层,灌丛带内部的土壤含水量明显高于灌丛带边缘和灌丛带外部。在0～80 cm土层,随着土层深度增加,灌丛带3个位置土壤全氮、碱解氮和有机碳含量均呈下降趋势,而全磷含量变化不明显;在同一土层,灌丛带内部的全氮、碱解氮和有机碳含量均明显高于灌丛带边缘和灌丛带外部。在灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部3个位置,植物根系生物量呈减小的趋势。从垂直分布来看,灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部0～15 cm土层的植物根系生物量分别占0～40 cm土层植物根系生物量的90.86%,90.79%,92.91%,说明植物根系生物量主要集中分布于0～15 cm土层。3个取样位置中,灌丛带内部植物根长、根表面积和根体积均最大。相关性分析表明,灌丛带植物根长与0～20 cm土层的土壤含水量,0～40 cm土层土壤有机碳和全氮、0～80 cm土层碱解氮均呈显著或极显著正相关。【结论】在黄土高原退化草地上进行灌草立体配置可以促进植物根系生长,提高土壤水分和养分含量,有利于退化草地的恢复。     

文冠果枝叶生长与叶幕微气候的关系研究

【目的】探索叶幕微气候因子对文冠果枝条生长发育和光合同化能力的影响,为文冠果树体的整形修剪提供理论依据。【方法】在山东东营选择20株6年生文冠果树,调查其冠层内东西南北4个方向,每方向上层和下层、外侧和内侧4个区域,共16个小区域的温度、湿度、光照等微气候因子,再分别测定各区域文冠果枝叶量及叶片光合色素、光合产物和氮含量,并将其与微气候因子进行相关性分析。【结果】文冠果叶幕内不同区域温度和湿度均无显著差异,但不同区域光照强度差异显著,除北向上层外侧光照强度略低于下层外侧外,其余各方向均有上层外侧最高、下层内侧最低的现象,两区域差异达260.0%。树冠东、南方向1年生枝条数量、长度、基径均大于西、北方向;树冠上层1年生枝条数量少于下层,而上层1年生枝条长度、基径均大于下层;树冠外侧新枝数量和叶片数量均多于内侧,下层叶片数量多于上层,但上下层新枝数量无明显差异。5月为树冠内新枝数量和叶面积增长最快的时段,树冠上层新枝数量和叶面积增长快且明显大于下层,与光照强度增长规律一致。树冠内叶片叶绿素和类胡萝卜素含量均有西、北方向高于东、南方向的规律;可溶性糖含量、淀粉含量和碳氮比均有外侧大于内侧,东、南方向大于西、北方向,且东、南方向各区域差异较大的规律。光照与文冠果树冠枝、叶生长指标和叶片生理指标相关性较大,且与多数树体枝、叶生长指标和叶片生理指标均呈显著正相关关系,但与光合色素含量无显著相关性。【结论】适当对东、南方向和上层、外侧的枝条加以疏除,可以增强透光性,能使树体生长更为均匀,为文冠果产量提高奠定基础。     

林麝肺源ST1249型铜绿假单胞菌的分离鉴定及其全基因组序列分析

【目的】对分离自林麝化脓肺脏的1株疑似铜绿假单胞菌(PA)进行鉴定,并分析其致病和耐药机制,为林麝PA感染化脓性疾病的防控奠定基础。【方法】将病原菌分离纯化后,依次进行生化试验、16S rRNA序列分析、药敏试验和小鼠致病性试验,并通过全基因组测序,对分离菌株进行群体进化和物种分型分析以及基因功能注释。【结果】分离自林麝化脓肺脏的1株疑似铜绿假单胞菌经鉴定与PA相符,命名为FMDP001。药敏试验显示其对阿莫西林、头孢曲松、氨曲南、多粘菌素B和林可霉素耐药;对小鼠半数致死量为9.4×10~5 CFU/mL。全基因组序列分析显示该菌基因组大小为6 955 100 bp,序列类型为ST1249,与B136-33株同源性最高,且两菌株基因组平均核苷酸一致性(ANI)值达98.93%;全基因组中共有357个序列编码FMDP001与致病性相关的基因,根据功能分为黏附、铁摄取、胞外毒性蛋白和调控系统;84个序列编码耐药基因,其中多药耐药外排泵为主要成分。【结论】从林麝化脓肺脏中分离到1株致病性较强的PA,并获得ST1249型林麝源PA的全基因组序列,序列显示该菌携带大量药物外排泵及生物膜形成相关基因,决定其具有多重耐药特性,哌拉西林等可作为该类型PA感染的临床用药。     

丹江口水源涵养区绿色高效农业技术创新集成与示范——模式设计、技术集成与机制创新

2017年5月,中国农业科学院科技创新工程协同创新任务“丹江口水源涵养区绿色高效农业技术创新集成与示范”正式启动。项目在农业绿色高效生产、种养耦合、生态循环、面源污染控制、多功能田园生态系统构建等方面开展协同创新。按照单一技术规范化、复合技术集成化、体系技术系统化的思路,任务创新集成水源涵养区生物多样性利用与农业种植结构调整、主要农产品全产业链绿色高效生产、种养循环新模式、生态型高效设施农业、农村生活污染物控制等环节的十大关键技术,总结形成一套水源涵养区绿色高效农业全域综合性的技术解决方案,可为其他同类地区提供可复制、可推广的经验、模式和示范样板,为保障南水北调水质安全,推动水源涵养区农业绿色发展、农民增收及区域脱贫攻坚提供有效的科技支撑。     

丹江口水源涵养区退耕还草土壤线虫群落变化特征

为评估丹江口水源涵养区退耕还草的土壤生态效应,2017年9月,选取3块同一土壤类型、退耕3年的紫花苜蓿（Medicago sativa）草地作为退耕还草的代表样地,以相邻未退耕的玉米（Zea Mays）田为对照,比较分析退耕还草土壤线虫群落的变化特征。结果表明：退耕还草样地0~10 cm土层含水量显著提高15.86%（P<0.05）,pH值显著降低5.06%（P<0.05）;10~20 cm土层pH值显著降低4.57%（P<0.05）,有效磷含量显著降低26.83%（P<0.05）。退耕种植紫花苜蓿草地共鉴定出土壤线虫18 307条,49个属,未退耕玉米田共鉴定出土壤线虫10 706条,45个属,退耕还草后土壤线虫c-p类群由短世代型向长世代型转移,土壤环境受到扰动降低,土壤线虫群落的多样性和稳定性增加,结构指数（SI）和富集指数（EI）表明退耕还草提高了土壤健康程度,同时降低了土壤所受的干扰程度。土壤线虫数量与土壤pH值、含水量、全氮和硝态氮含量呈极显著相关（P<0.01）;食细菌线虫和食真菌线虫相对丰度与土壤有效磷含量呈极显著相关（P<0.01）,植物寄生性线虫和捕/杂食线虫相对丰度与有机碳和铵态氮含量呈极显著相关（P<0.01）,与全氮含量呈显著相关（P<0.05）。研究表明,退耕还草改变了土壤pH值及全氮、有效磷养分含量,改变了土壤线虫群落结构和多样性,提升了土壤健康水平。     

菌糠多糖对铜离子胁迫下水稻种子萌发的影响

为探究茶树菇菌糠多糖浸种对铜离子胁迫下水稻生长发育的影响,通过水培试验法研究不同浓度(1、10、100、1000、2000mg·L~(-1))茶树菇菌糠多糖对铜离子胁迫下水稻种子萌发及相关生理代谢指标的影响。结果表明:随着培养液中铜离子浓度的升高,水稻种子受到的毒害作用增强,发芽势和发芽率受到抑制,水稻幼芽根长变短,细胞质膜受损,相对电导率和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量上升,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性下降。添加不同浓度的茶树菇菌糠多糖可以在一定程度上缓解水稻种子受铜离子的毒害作用,提高水稻种子的发芽势和发芽率,这一效应在水稻幼芽根部体现得尤为明显。同时,多糖添加可以修复细胞质膜的损伤,降低可溶性糖、可溶性蛋白和MDA的含量,提高抗氧化酶活性。研究表明,茶树菇菌糠多糖可以有效缓解铜离子胁迫下水稻种子萌发的不利影响,综合考虑,当茶树菇菌糠多糖浓度为1000 mg·L~(-1)时,效果最佳。     

富里酸对土壤中DnBP的降解及微生物活性的影响

为探究富里酸对有机污染物DnBP的降解和土壤微生物活性的作用,采用土壤培养试验,研究了FA对土壤中DnBP的降解动力学过程及土壤微生物活性的影响规律。结果表明,FA的添加缩短了DnBP的降解半衰期,FA各处理组的半衰期为对照处理的48.1%~67.7%;FA促进了土壤的基础呼吸,40mg g-1处理组促进作用最强,最大CO2释放量为空白对照组的40.87倍;而过氧化氢酶活性则表现出了低浓度FA(10~20mg g-1)促进,高浓度FA(40~160mg g-1)抑制的变化趋势;FA对土壤脱氢酶活性主要表现为促进作用,40~160mg g-1FA对脱氢酶活性促进作用显著。相关分析结果表明FA用量与土壤中DnBP降解率呈正相关,与过氧化氢酶活性呈极显著负相关,与土壤呼吸强度、脱氢酶活性呈极显著正相关。通径分析结果表明FA用量与土壤中DnBP降解率之间有较强的直接效应,还与土壤呼吸强度、土壤酶之间存在间接效应,从而影响DnBP的降解。     

土壤有机碳时空变化研究进展与展望

土壤有机碳不但是土壤肥力形成、粮食生产和土壤健康的基础,而且在全球碳平衡中起着关键的作用,因此,明晰土壤有机碳时空变化规律对于保障土壤健康和粮食安全、发挥土壤生态系统服务功能和应对气候变化等均具有重要意义。本文首先介绍了土壤有机碳时空变化的主要驱动因素和估算方法,随后分析了全球及国家等相对较大尺度上土壤有机碳时空变化研究的主要进展,最后从土壤有机碳模型结构改进、驱动数据分辨率提升、不确定性量化评估等方面综合分析了未来土壤有机碳时空变化研究需亟待解决的重要科学问题。     

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。