转Bt基因作物毒素在土壤中降解特性的研究进展

总结了国内外转Bt基因作物在土壤中降解特性的研究结果,讨论了土壤有机、无机组分与毒素蛋白的关系,阐明了转基因毒素蛋白在土壤中的降解与影响因素,揭示了转Bt基因作物在土壤中降解的生态环境效应,并提出了今后应深入研究的问题和方向.     

产木质素降解酶类香菇菌株的筛选

采用PDA-Bavendamm平板和PDA-RB亮蓝平板对24个香菇菌株进行显色试验,得到Cr 26,Cr 241,Cr 8001,Cr 135,As 5.560,As 5.531等6个可以同时产漆酶和过氧化物酶的优良香菇菌株.对其进行液态产酶试验,结果表明,Cr 241是产木质素降解酶类活性最高的香菇菌株.     

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.     

茶叶微生物固态发酵中咖啡碱降解途径初探

为探究微生物作用下咖啡碱的降解产物与途径,将普洱茶发酵中筛选鉴定的Aspergillus sydowii NRRL250（聚多曲霉）、Aspergillus pallidofulvus NRRL4789、Aspergillus sesamicola CBS137324和Penicillium mangini CBS253.31等优势菌株分别接种至晒青毛茶进行单菌种固态发酵,并采用高效液相色谱（HPLC）测定咖啡碱、可可碱、茶碱的含量,探究微生物对咖啡碱代谢的影响;另外,基于UHPLC-QTOF-MS代谢组学技术,以灭菌处理组（ST组）和原料组（RM组）为对照,对聚多曲霉接种发酵样进行代谢组学分析。结果表明,A. pallidofulvus NRRL4789、A. sesamicola CBS137324和Penicillium mangini CBS253.31等优势菌株对咖啡碱等嘌呤类碱代谢均无显著影响,而在聚多曲霉接种发酵中,咖啡碱含量显著下降（P<0.05）,降幅达83.89%;茶碱含量显著增加（P<0.05）,发酵末期含量为(25.03±1.17) mg·g^-1;而可可碱保持基本稳定。由此可知,聚多曲霉对咖啡碱降解代谢有显著影响。采用UHPLC-QTOF-MS方法检出茶碱、3-甲基黄嘌呤、1,7-二甲基黄嘌呤等9种与咖啡碱降解相关的代谢物。在聚多曲霉作用下,茶碱、3-甲基黄嘌呤、1,7-二甲基黄嘌呤、7-甲基黄嘌呤含量显著提高（P<0.05）。茶碱、3-甲基黄嘌呤、1,7-二甲基黄嘌呤和1-甲基黄嘌呤与咖啡碱及其相关代谢物的N-脱甲基化途径相关。1,7-二甲基尿酸、1-甲基尿酸与咖啡碱相关代谢物的氧化途径相关。由此可知,聚多曲霉为降解普洱茶咖啡碱的优势菌株,且具有将咖啡碱转化为茶碱的潜在能力;在咖啡碱降解代谢过程中,存在聚多曲霉作用下的N-脱甲基化和氧化,并以N-脱甲基化为主。     

氧化-生物双降解地膜对棉花生长影响及降解效果

研究氧化-生物双降解地膜对棉花生长的影响及降解效果,为氧化-生物双降解地膜代替普通聚乙烯地膜的可行性及推广应用提供理论参考。试验采用2种不同配方的氧化-生物双降解地膜,以普通聚乙烯地膜作为对照,分析不同降解地膜对棉花生长及产量的影响,观测增温保墒效果,明确降解性能。结果表明：2种降解地膜对棉花生育期、农艺性状、产量性状和纤维品质未产生显著影响,籽棉产量和增温保墒效果与普通地膜基本相同;诱导期为39 d的2018新疆阿拉尔棉花1号降解膜降解率达47.3 %,显著高于其他处理,具有较高的应用价值。     

PBAT生物降解地膜与加厚型塑料地膜降解性能及对番茄生长的影响

为筛选出易降解或易回收,对环境污染小,适宜在番茄生产中应用的地膜,研究了PBAT生物降解地膜与0.012 mm加厚型塑料地膜的差异性,以0.010 mm普通塑料地膜作为对照,对比了各种地膜的降解周期,以及对番茄生长和产量的影响。试验结果表明:在影响植株长势方面,3种地膜对番茄植株株高、茎粗、叶片数的影响差异不显著;在影响作物产量方面,覆盖0.012 mm地膜的番茄产量最高,其次是PBAT生物降解地膜,覆盖0.010 mm塑料地膜番茄产量最低;在地膜降解性能方面,PBAT生物降解地膜降解性能较强,0.012 mm加厚型塑料地膜韧性强,不易破碎,有利于后期回收利用,0.010 mm塑料地膜韧性差,不利于回收;建议生产中根据实际气候、土壤、作物等条件选择适宜的PBAT生物降解地膜或加厚型塑料地膜。     

二氯喹啉酸降解菌嗜麦芽寡养单胞菌菌株J03生长特性及其对烟草和水稻的安全性

二氯喹啉酸被广泛用于稻田除草,其残留易对后茬作物烟草的生长造成危害。本课题组前期从福建烟区植烟土壤中分离获得的嗜麦芽寡养单胞菌Stenotrophomonas maltophilia菌株J03对烟草二氯喹啉酸药害具有较好修复作用。为明确该菌株生长特性及其对烟草和水稻的安全性,本研究测定了J03菌株对烟草和水稻种子萌发及幼苗生长的影响,同时测定了环境因子温度和酸碱度对J03菌株生长的影响。结果表明:经J03菌株处理的烟草和水稻种子,发芽率分别大于80%和95%,与空白对照无显著差异。J03菌株处理的烟苗株高、叶片数和地上部鲜重分别为2.82 cm、6.4片和6.08 g,均显著高于空白对照,其他生长参数与对照无显著差异;J03菌株处理的水稻幼苗的株高和叶面积与空白对照相比均无显著差异。J03菌株在4~40℃内均可生长,但最适生长温度为30~37℃;在pH值为5.0~9.0的LB培养基中均可生长,但最适生长pH值为6.0~8.0。综合研究表明,嗜麦芽寡养单胞菌菌株J03对烟草和水稻生长安全,且其在田间的适合度较高。     

糠菌唑在大鼠、小鼠、兔、狗和人肝微粒体中的立体选择性代谢

采用高效液相色谱-串联质谱 (HPLC-MS/MS) 手性色谱柱法定量分析肝微粒体中的糠菌唑,通过密度泛函理论计算光谱与振动圆二色光谱 (VCD) 和红外光谱 (IR) 比对,确定了糠菌唑4种对映体的绝对构型;以大鼠、小鼠、兔、狗和人肝微粒体为模型,研究了糠菌唑的立体选择性降解行为。结果表明:在供试肝微粒体中,4种异构体的降解均遵循一级反应动力学方程,且在人和小鼠肝微粒体中的代谢速率相对较慢。(2S, 4R)-和 (2R, 4S)-糠菌唑在5种供试肝微粒体中的立体选择性趋势一致,而 (2R, 4R)- 和 (2S, 4S)-糠菌唑只在兔肝微粒体中的降解有显著的立体选择性差异,在小鼠肝微粒体中几乎没有立体选择性。酶促反应动力学结果也证实了糠菌唑代谢的立体选择性,并显示 (2R, 4R)- 和 (2S, 4S)-糠菌唑在供试肝微粒体中的酶促反应趋势存在种属差异。     

双唑草腈在3种典型土壤中的降解

为明确双唑草腈在环境中的降解行为特性,采用室内模拟试验方法,分别研究了积水厌气、好氧和灭菌条件下,双唑草腈在紫色土、水稻土及红壤3种典型土壤中的降解特性。结果表明:双唑草腈在3种土壤中的降解均符合一级反应动力学方程,好氧条件下,其在紫色土、水稻土及红壤中的降解半衰期分别为13.4、10.1和31.1 d,且降解速率与土壤中有机质和黏粒含量呈正相关;不同条件下的降解速率依次为积水厌气 > 好氧 > 灭菌,说明双唑草腈在土壤中的降解一定程度上受水解和微生物活性的影响;在一定的土壤持水量范围内,双唑草腈在土壤中的降解速率随土壤含水量增加而加快。研究表明,双唑草腈在稻田淹水条件下施用降解较快,残留期较短。所得结果可为双唑草腈的合理使用及其环境安全性评价提供科学依据。     

山东大学揭示植物激素油菜素内酯调控气孔运动新机制

2020年2月12日,山东大学生命科学学院白明义研究组报道了植物甾醇类激素——油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)和过氧化氢(H2O2)相互依赖促进保卫细胞中的淀粉降解,进而促进气孔开放的研究结果。研究显示,野生型植物气孔中的淀粉在见光后迅速降解,而在BR缺失和不敏感突变体的气孔中淀粉大量富集,且见光后不能降解,使得气孔不能正常开放。