Effective alleviation of Cd stress to microbial communities in mining reclamation soils by thiourea-modified biochar amendment

Reclaimed soils in mining area usually display low fertility and present Cd stress. The amendment of modified biochar effectively fixes Cd in soils,enhances soil fertility, and reduces Cd stress in soil microorganisms. However, the effect of thiourea-modified biochar(TBC) on microbial adaptability to Cd stress in mining reclamation soils is still unclear. The present work studied the Cd immobilization and microbial community changes in a mining reclamation soil displaying extreme Cd contaminatio...     

复合干热胁迫下黄土高原夏季植被脆弱性评估

随着气候变化的加剧,高温干旱事件频发,对植被健康生长造成了严重影响。针对相关性方法难以准确刻画复合干热胁迫下植被脆弱性的问题,利用1982—2015年去趋势和标准化的归一化植被指数（detrended and standardized normalized difference vegetation index,SNDVI）、标准化降水蒸散发指数（standardized precipitation and evapotranspiration index,SPEI）和标准化气温指数（standardized temperature index,STI）,构建基于Vine Copula的复合干热胁迫下植被脆弱性评估模型,量化黄土高原不同土地利用类型和气候区植被对高温干旱的响应关系。结果表明：1）黄土高原大部分区域SNDVI与SPEI呈正相关关系,与STI呈负相关关系,草地SNDVI与SPEI、STI的相关性最高,其次为耕地,林地最低;2）相对于单一干旱或高温事件,复合干热事件进一步加剧了植被脆弱性,复合干热胁迫下黄土高原6、7、8月植被损失概率分别为0.51、0.57和0.55,较高的区域集中在陕西北部、宁夏、甘肃东部和内蒙古等地区;3）黄土高原地区不同植被类型对复合干热的脆弱性各异,脆弱性从大到小依次为草地、耕地、灌木、林地。研究结果有助于深入了解植被对气候极端事件的响应,支持应对气候变化的陆地生态系统风险管理。     

Rapid Mining of Novel α-Glucosidase and Lipase Inhibitors from Streptomyces sp. HO1518 Using UPLC-QTOF-MS/MS

A rapid and sensitive method using ultra-high performance liquid chromatography/quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-QTOF-MS/MS) was applied for the analysis of the metabolic profile of acarviostatin-containing aminooligosaccharides derived from Streptomyces sp. HO1518. A total of ninety-eight aminooligosaccharides, including eighty potential new compounds, were detected mainly based on the characteristic fragment ions originating from quinovosidic bond cleavages in their molecules. Following an LC-MS-guided separation technique, seven new aminooligosaccharides (10–16) along with four known related compounds (17–20) were obtained directly from the crude extract of strain HO1518. Compounds 10–13 represent the first examples of aminooligosaccharides with a rare acarviostatin II02-type structure. In addition, all isolates displayed considerable inhibitory effects on three digestive enzymes, which revealed that the number of the pseudo-trisaccharide core(s), the feasible length of the oligosaccharides, and acyl side chain exerted a crucial influence on their bioactivities. These results demonstrated that the UPLC-QTOF-MS/MS-based metabolomics approach could be applied for the rapid identification of aminooligosaccharides and other similar structures in complex samples. Furthermore, this study highlights the potential of acylated aminooligosaccharides with conspicuous α-glucosidase and lipase inhibition for the future development of multi-target anti-diabetic drugs.     

河西走廊产区酒球菌酯酶活性对葡萄酒酯类香气物质的影响

试验以2株本土O. oeni GF-2、ZX-1和商业菌株VP41为供试菌株,在模拟酒中动态监测苹果酸-乳酸发酵过程中菌株的C2、C4、C6酯酶活性,分析比较不同初始pH值、乙醇浓度、SO2添加量和发酵温度对菌株产酶规律的影响;通过微酿试验探讨供试菌株对霞多丽干白葡萄酒香气品质的影响。结果表明,在不同p H值条件下,本土O.oeni菌株的酯酶活性明显高于商业菌株VP41,其中ZX-1的最大酯酶活性比VP41的高出约63.42%;乙醇浓度8%时,所有供试菌株均具有最大酯酶活性,且本土O.oeni菌株具有更强的产酶能力;在不同SO2添加量影响下,2株本土O.oeni的酯酶累积活性均显著高于VP41(P0.05);18、22℃发酵温度下,GF-2的酯酶活性显著高于菌株VP41(P0.05)。供试菌株的总酯酶活性依次为ZX-1、GF-2、VP41;最佳产酶条件均为乙醇浓度12%、p H值3.6、SO2添加量30 mg/L、发酵温度22℃,其中以ZX-1的酯酶活性累计量最高(620.97m U/m L)。与商业菌株VP41相比,经本土GF-2、ZX-1菌株发酵的酒样具有更浓郁的果香和良好的余香持久性。综合分析,本土与商业O.oeni菌株均可以成功完成苹果酸-乳酸发酵,尤其是ZX-1菌株具有较强的产酯酶能力,可有效提升霞多丽干白葡萄酒中的果香和花香类化合物含量,明显增强酒体的地域风格和典型性。     

基于生物酶法的酰基化桑椹花青素的制备与特性

为尽可能减少花青素的降解,提高其稳定性,采用生物酶法,对桑椹花青素进行酰基化修饰,并与非酰基化花青素进行对比研究。运用单因素试验筛选脂肪酶、反应溶剂和酰基供体,分析对花青素酰基转化率的影响。确定酰基化反应的优化条件为南极假丝酵母脂肪酶为酰基化催化酶、吡啶为催化反应溶剂、苯甲酸甲酯为酰基供体,酰基化效果最好,转化率最大为13.5%。采用傅里叶红外、高效液相色谱对产物进行分析,经鉴定,酰基化产物为单酰基或多酰基花青素。此外,研究了酰基化对花青素稳定性和抗氧化性的影响。酰基化可提高花青素的热稳定性、光稳定性和耐酸碱稳定性。相同温度下,酰基化花青素保留率提高约5.0%,光照6d后,酰基化花青素的保留率仍高达96.1%。酰基化可以显著增加花青素体外抗氧化性,增强DPPH自由基清除能力,总还原能力比非酰基化花青素提高30%,金属离子螯合能力高达90%。酰基化花青素肿瘤细胞活性抑制率可达81%,而非酰基化花青素仅为50%。该研究为花青素稳定性提高和性能改善提供参考的理论依据。     

复合井修复地下水硝酸盐污染的效果

为探寻更适用于农田周边硝酸盐污染地下水的原位生物修复技术,该研究构建了A、B、C3套试验装置,分别刻画管井(A)、大口井与管井组成的复合井(B、C)。基于3套物理试验模型,定量对比分析了管井与复合井修复地下水硝酸盐污染的效果。结果表明:受水力停留时间的影响,相同流速条件下,A、B、C三套修复系统的硝酸盐负荷分别介于75～100、100～125、125～150 mg/L之间;在允许硝酸盐负荷范围内,去除率均可达到95%以上,且不会出现亚硝酸盐累积及氨氮超标现象,表明了复合井修复系统的可行性,可以实现地下水开采与修复同步进行,提高了地下水水源地供水安全保证率。     

氮肥减量配施有机肥对苹果产量品质及土壤生物学特性的影响

为改善当前苹果园不合理施肥现状,探究适合苹果园提质增效的施肥方案,以红富士苹果为试材,设置常规施肥、优化减氮、有机肥替代25%氮肥、有机肥替代50%氮肥4个处理,其中后3个处理的总施氮量一致,为常规施肥的一半,试验连续进行两年后测定果实产量、品质、土壤微生物量碳氮以及土壤酶活性。结果表明:优化减氮处理产量与常规施肥差异不显著,氮肥偏生产力是常规施肥的2倍以上;有机肥替代50%氮肥处理的产量最高,比常规施肥处理增加5.4%。优化减氮处理和有机肥替代氮肥处理的果实可溶性糖和糖酸比均显著高于常规施肥;施用有机肥的处理可滴定酸显著低于施化肥处理,糖酸比相反;有机肥替代50%氮肥处理的品质最佳,可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比分别比常规施肥高1.8%、2.7%、16.9%。土壤微生物量碳氮、土壤酶活性与土层深度及有机肥的施用有关,特别是在20～40 cm土层深度,有机肥替代氮肥处理的土壤微生物量碳氮、土壤β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶活性均显著高于常规施肥处理,且两两之间呈显著或极显著正相关关系。因此,在陕西省苹果园可以推荐常规施氮量减少一半的情况下用有机肥替代50%氮肥,以节省化肥、增加产量、改善品质、提升土壤质量,促进果园的可持续发展。     

耐镉阿氏芽孢杆菌缓解水稻受镉胁迫的研究

为了探究阿氏芽孢杆菌T61缓解水稻受镉胁迫的效应,运用96孔板法、电感耦合等离子体质谱法、比色法测定菌株T61的镉耐受性、镉去除率和植物促生性;利用绿色荧光蛋白标记的T61,观察菌株在水稻上的定殖;利用蘸根法施加T61菌剂,观察其降低水稻籽粒镉积累的效应。结果表明：菌株T61对Cd²⁺的最大耐受浓度达到500 μmol·L^-1;在含镉液体培养基中培养24 h后,菌株T61对Cd²⁺的去除率超过50%。菌株T61可以合成植物促生性物质吲哚乙酸（6.2 μg·mL^-1）和铁载体（46.6 μmol·L^-1）,并具有溶磷能力（37.1 μg·mL^-1）。菌株T61可以在水稻根和茎上定殖。大田条件下,T61菌剂可以降低营养期水稻茎叶丙二醛含量和抗氧化酶活性,并使水稻728B和NX1B籽粒中的镉含量分别降低13.5%和11.2%。研究表明,阿氏芽孢杆菌T61是一株具有植物促生性的耐镉细菌,可以缓解某些水稻品种遭受的镉胁迫,在镉污染稻田的微生物修复方面具有一定的应用前景。     

磷酸氨基酸盐对Cd污染土壤的淋洗效果

为减少淋洗修复对土壤环境的影响,从12种不同磷酸氨基酸盐中筛选出了淋洗效率较高且价格低廉的最佳淋洗剂[Gly][H₂PO₄],探究了淋洗时间、淋洗剂浓度、液土比和pH对淋洗效果的影响,并对淋洗后土壤理化性质的变化进行了研究。结果表明：当淋洗剂浓度为0.3 mol·L^-1、液土比为4、淋洗时间为60 min时,淋洗剂[Gly][H₂PO₄]对Cd的去除率最高可达55.4%。淋洗后土壤有机质、总氮、总磷、速效钾含量上升,土壤脱氢酶和β-葡萄糖苷酶活性先降低后升高。在淋洗后第28 d时,两种酶的活性与原土相比,分别升高了61.3%和37.3%。在淋洗废液中添加Ca（OH）₂,当其浓度为20 g·L^-1时,废液中Cd去除率为96.57%,达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的排放要求（<0.1 mg·L^-1）。因此,[Gly][H₂PO₄]可作为环境友好型淋洗剂用于Cd污染土壤的修复。     

不同遮阴处理下施肥对水稻生长及生理特性的影响

太阳辐射减弱是气候变化的重要特征之一,研究太阳辐射减弱对水稻生产的影响,探讨通过施肥能否减缓太阳辐射减弱对水稻生长及生理代谢影响,具有重要的生产实际意义。采用田间模拟试验探讨了不同生育期遮阴条件下施用复合肥和施用硅肥对水稻生长和光合生理特性的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴（S0,遮阴率为0）、开花-成熟期遮阴（S1,遮阴率为64%）和分蘖-成熟期遮阴（S2,遮阴率为64%）;施用复合肥（N-P₂O₅-K₂O）设3水平,即100（F1）、200 kg·hm^-2（F2）和300 kg·hm^-2（F3）;施用硅肥设3水平,即不施硅（R0）、钢渣200 kg·hm^-2（R1）和钢渣400 kg·hm^-2（R2）。结果表明,遮阴降低水稻株高、叶面积指数（LAI）和胞间CO₂浓度（Ci）,降低产量。与S0对比,S1、S2分别降低产量43.99%和54.24%。S1增加净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,降低叶绿素含量（SPAD值）,S2则增加SAPD值和Tr,降低分蘖数、Pn和Gs;施用复合肥可提高水稻株高、分蘖数、SPAD值、Pn和Tr,降低Ci和Gs。与F1相比,F2处理下LAI降低10.13%,F3则增加12.13%。与F2相比,F3处理下株高、分蘖数、SPAD值、Pn增加1.28%、8.21%、4.16%、7.64%,Tr则降低0.64%;施用硅肥可提高LAI、Pn、Gs和Tr,降低SPAD值和Ci。与R0相比,R1处理下株高和分蘖数减少1.27%和5.00%,R2处理下则增加0.50%和13.77%。研究认为,模拟太阳辐射减弱条件下,施用复合肥300 kg·hm^-2和硅肥400 kg·hm^-2,可有效减缓遮阴对水稻植株生长和光合作用的不利影响,保持较高产量。