接种异常毕赤酵母对干玉米秸秆与废弃白菜混贮品质的动态影响及微生物群落结构分析

为提升干玉米秸秆与废弃白菜的混贮品质,研究接种异常毕赤酵母(Pichia anomala)对干玉米秸秆与废弃白菜混贮发酵品质的动态影响.试验设置无添加剂对照组(ME)和微生物处理组(PA),连续恒温贮存发酵170 d,间隔一定时间分析感官质量、有机组分和发酵品质,并利用高通量测序技术考察发酵过程中细菌群落的动态变化.结果显示:与ME组相比,贮存170 d期间PA组中的干物质、粗蛋白、可溶性碳水化合物和乳酸含量显著增加(P 0.05),p H值、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著降低(P 0.05),乳酸/乙酸和乳酸/总有机酸比值得到优化.细菌群落结构显示:PA组中门水平优势菌为厚壁菌(Firmicutes)和变形菌(Proteobacteria),属水平优势菌为乳杆菌(Lactobacillus)和类乳杆菌(Paralactobacillu).接种异常毕赤酵母能使肠杆菌(Enterobacter)、假单胞菌(Pseudomonas)和黄杆菌(Flavobacterium)等腐败菌的相对丰度逐步降低,130 d时肠杆菌消失,有益乳酸菌的总丰度始终保持在50%以上.本研究表明接种异常毕赤酵母能改善干玉米秸秆与白菜的混贮发酵品质,使干秸秆能保质贮存近半年时间,结果可为其资源化利用提供原料保障.(图5表5参38)     

纤维素酶对干玉米秸秆/白菜废弃物混贮品质的影响及细菌群落解析

为实现干秸秆的跨季节保质贮存,并改善其湿法贮存品质,研究纤维素酶添加量对干玉米秸秆(DMS)与白菜废弃物(CW)混贮发酵品质的影响,解析贮存过程中细菌菌群的动态演替规律.设置对照组(ME,无酶添加)、低剂量组(CA,添加量0.1%)和高剂量组(CB,添加量0.3%),18±1℃恒温密闭贮存170 d,间隔一定时间分析有机组分含量和发酵品质,并利用Miseq高通量测序技术研究细菌多样性的动态变化.结果表明,与ME组相比,CA组和CB组在贮存170 d期间的可溶性碳水化合物含量显著升高,酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、纤维素、综纤维素含量及p H值均显著下降;30-60 d期间CA组和CB组的氨氮/总氮值显著下降,90 d后有升高趋势.贮存170 d期间CA组和CB组中乳酸含量显著增加,乳酸/乙酸比值和乳酸/总有机酸比值得到优化,提高了乳酸发酵程度,改善了发酵品质.细菌群落分析显示,DMS与CW两种废弃物原料有乳酸菌互补性,有利于混贮发酵反应快速启动;加入纤维素酶后的CA组和CB组中门水平优势菌Firmicutes和Proteobacteria及属水平优势菌Paralactobacillus和Lactobacillus相对丰度提高,Enterobacter等腐败细菌于130 d时消失,有益乳酸菌的总丰度始终保持50%以上(除90d的CA组).总之,干玉米秸秆和白菜废弃物密闭混贮能确保干秸秆贮存近半年不变质,添加纤维素酶效果更佳,结合酶成本等因素,生产实践中推荐添加量为0.1%(原料鲜重的0.1%).     

添加乙酸对干玉米秸秆与白菜废弃物混贮品质的影响

为促进干秸秆的跨季节贮存及尾菜资源化利用,利用青贮原理将干玉米秸秆与白菜废弃物进行混合贮存发酵,探讨不同添加量乙酸对二者混贮发酵品质的影响,并通过Miseq高通量测序技术解析发酵过程中的微生物多样性.设置ME组(无乙酸添加)为对照组,AA组(添加量0.3%)和AB组(添加量0.6%)为2个乙酸处理组,18±1℃恒温密闭混贮60 d,间隔30 d分析其化学组分、发酵品质及微生物多样性.结果表明,AA组贮存60 d时的干物质、可溶性碳水化合物和粗蛋白含量均显著高于ME组,酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量显著下降,半纤维素、纤维素和综纤维素含量显著增加. AB组在30 d和60 d时pH均显著低于ME组,乳酸含量在30 d时显著增加,60 d时显著降低.AA组和AB组中乳酸/乙酸、乳酸/总有机酸及氨氮/总氮值均低于ME组.混贮发酵期间ME组、AA组和AB组的门水平细菌主要为Proteobacteria和Firmicutes,属水平细菌包括Lactobacillus、Paralactobacillus、Enterobacter、Pediococcus、Flavobacterium、Chryseobacterium、Pedobacter、Sphingomonadaceae、Erwinia等,其中Lactobacillus、Paralactobacillus和Enterobacter为优势菌.与ME组相比,AA组和AB组中腐败菌Enterobacter丰度呈下降趋势;2个乙酸处理组的总乳酸菌丰度高于ME组,但乳酸菌多样性较ME组有所减少,主要包括Lactobacillus、Paralactobacillus和Pediococcus等乳酸菌属.总之,干玉米秸秆与白菜废弃物能以适宜比例混贮60 d不变质,尽管添加乙酸后的乳酸发酵强度有所抑制,但低剂量乙酸更有助于保存干物质、可溶性碳水化合物、粗蛋白、综纤维素等有机组分,建议乙酸添加量为0.3%.     

温度对干玉米秸秆与废弃白菜混贮发酵品质的影响和微生物菌群解析

为研究干玉米秸秆和废弃白菜在不同季节温度条件下的混合贮存品质差异性,参考西北地区气候条件设置低温(-3±1℃,LX)、室温(18±1℃,RX)和中温(34±1℃,MX)3个处理组,连续混贮90 d,间隔一定时间分析感官质量、有机组分和发酵品质,并利用Illumina Miseq高通量测序技术考察混贮发酵期间微生物菌群的动态变化.结果表明,混贮30 d时,RX和MX组中干物质和乳酸含量显著高于LX组(P 0.05),氨态氮/总氮和可溶性碳水化合物、纤维素含量显著低于LX组(P 0.05).贮存90 d时,RX组的中性洗涤纤维含量、pH值及氨态氮/总氮均显著低于LX和MX组(P 0.05).贮存3个月期间,RX组的乳酸/乙酸和乳酸/总有机酸比值始终高于LX组和MX组,乳酸发酵强度较高;3个处理组的生物降解潜力均高于原料,丁酸含量很低,感官质量均为优等,费氏评分等级为好或很好,均达到优良贮存品质.微生物群落结果显示,3个处理组中门水平优势菌为变形菌(Proteobacteria)和厚壁菌(Firmicutes),且LX和RX组中的厚壁菌门相对丰度较原料明显升高;属水平优势菌为肠杆菌(Enterobacteriaceae)、乳杆菌(Lactobacillus)、肉食杆菌(Carnobacterium)及明串珠菌(Leuconostoc),且LX和RX组中的肠杆菌等腐败菌相对丰度低于MX组,乳杆菌、明串珠菌和肉食杆菌等乳酸细菌的相对丰度高于MX组.本研究表明在室温(18±1℃)条件下混贮更有利于提高乳酸发酵强度,抑制腐败菌生长,从而使有机酸和有机组分得到优化重组,实现较高贮存品质.结果可为干玉米秸秆和废弃白菜在不同季节的处理利用提供理论基础.(图5表9参36)     

玉米秸秆和白菜废弃物在不同贮存条件下的微生物群落

采用Illumina Miseq高通量技术分析不同温度和贮存方式下玉米秸杆(IO)和白菜废弃物(IA)贮存30 d时的微生物群落.设置低温(O)、中温(R)和高温(H)3种温度;每种温度条件均设有秸杆单贮(O)、白菜单贮(A)和二者混贮(X)3个处理组.结果显示,IO原料附着细菌主要包括变形菌门(Proteobacteria)(65.26%)和厚壁菌门(Firmicutes)(33.78%),IA主要包括Proteobacteria(80.23%)和拟杆菌门(Bacteroidetes)(18.57%).贮存30 d后在属水平上,IO主要包括肠杆菌(Enterobacter)(47.11%)、肉食杆菌(Carnobacterium)(27.71%)和泛菌(Pantoea)(10.14%)等;IA主要包括假单孢菌(Pseudomonas)(48.40%)、Pantoea(17.10%)和黄杆菌(Flavobacterium)(16.26%)等;IA中几乎不含乳酸菌,IO中乳酸菌丰度约28.71%.IO组低、高温单贮时主要包括Enterobacter(21.76%和35.87%)、Carnobacterium(40.42%和27.29%)和Pseudomonas(18%和26.99%),中温单贮时主要包括Enterobacter(66.72%);IA中、高温单贮时主要包括乳杆菌(Lactobacillus)(80.07%和74.63%),低温单贮时主要包括Lactobacillus(28.43%)、耶尔森氏鼠疫杆菌(Yersinia)(19.50%)和Enterobacter(17.13%);二者低、中温混贮时主要包括Lactobacillus(52.03%和53.52%)、Enterobacter(5.98%和11.65%)和Carnobacterium(12.98%和10.65%),高温混贮时主要包括Enterobacter(70.57%).综上表明,高通量测序技术全面反映了IO和IA在不同贮存条件下细菌群落的组成及丰度信息,白菜中高温单独贮存、秸秆/白菜中低温混合贮存时乳酸菌占优势.     

玉米秸秆和白菜废弃物在不同贮存条件下的微生物群落北大核心CSCD

采用Illumina Miseq高通量技术分析不同温度和贮存方式下玉米秸杆（IO）和白菜废弃物（IA）贮存30 d时的微生物群落. 设置低温（O）、中温（R）和高温（H）3种温度;每种温度条件均设有秸杆单贮（O）、白菜单贮（A）和二者混贮（X）3个处理组. 结果显示,IO原料附着细菌主要包括变形菌门（Proteobacteria）（65.26%）和厚壁菌门（Firmicutes）（33.78%）,IA主要包括Proteobacteria（80.23%）和拟杆菌门（Bacteroidetes）（18.57%）. 贮存30 d后在属水平上,IO主要包括肠杆菌（Enterobacter）（47.11%）、肉食杆菌（Carnobacterium）（27.71%）和泛菌（Pantoea）（10.14%）等;IA主要包括假单孢菌（Pseudomonas）（48.40%）、Pantoea（17.10%）和黄杆菌（Flavobacterium）（16.26%）等;IA中几乎不含乳酸菌,IO中乳酸菌丰度约28.71%. IO组低、高温单贮时主要包括Enterobacter（21.76%和35.87%）、Carnobacterium（40.42%和27.29%）和Pseudomonas（18%和26.99%）,中温单贮时主要包括Enterobacter（66.72%）;IA中、高温单贮时主要包括乳杆菌（Lactobacillus）（80.07%和74.63%）,低温单贮时主要包括Lactobacillus（28.43%）、耶尔森氏鼠疫杆菌（Yersinia）（19.50%）和Enterobacter（17.13%）;二者低、中温混贮时主要包括Lactobacillus（52.03%和53.52%）、Enterobacter（5.98%和11.65%）和Carnobacterium（12.98%和10.65%）,高温混贮时主要包括Enterobacter（70.57%）. 综上表明,高通量测序技术全面反映了IO和IA在不同贮存条件下细菌群落的组成及丰度信息,白菜中高温单独贮存、秸秆/白菜中低温混合贮存时乳酸菌占优势. （图9 表3 参37）     

新型己酸菌强化对人工窖泥培养过程中原核微生物群落结构及酸、酯含量的影响

人工窖泥对于浓香型白酒的生产酿造起着至关重要的作用.前期研究中首次分离到能够利用乳酸合成己酸的新型产己酸菌,一种瘤胃梭菌(Clostridium sp. CPC-11,CGMCC No. 9926),该菌属于瘤胃菌科(Ruminococcaceae)中Clostridium cluster Ⅳ的一个新种.在此基础上,通过16S rDNA高通量测序技术(MiSeq)结合有机酸与酯类含量分析研究CPC-11在强化人工窖泥的制作过程中对窖泥微生物群落结构和理化指标的影响.结果显示,经35 d培养,窖泥微生物群落多样性显著降低,表明窖泥中杂菌不断减少,有益菌不断增加.其中,芽孢乳杆菌科(Sporolactobacillaceae)与瘤胃菌科(Ruminococcaceae)成为最主要的优势类群,丰度分别为66.2%和22.8%.窖泥中己酸的含量在前21天不断升高,但在35 d时显著下降(P 0.05);乳酸和乙醇呈不断升高趋势,而乙酸则缓慢下降,丁酸未有显著改变.酯类分析显示,四大酯类(乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙脂和己酸乙酯)积累量均呈不断增加趋势.冗余分析(RDA)结果显示,窖泥中己酸含量与瘤胃梭菌(Clostridium cluster IV)呈正相关,与芽孢乳杆菌呈负相关;乳酸含量与芽孢乳杆菌、乳酸杆菌呈正相关.本研究表明新型己酸菌的强化可以在35 d内使己酸菌的相对丰度保持在22.8%,并显著提高己酸乙酯在窖泥中的累积量,促进窖泥快速成熟;结果可为改进人工窖泥的制作方法和提高人工窖泥的品质提供理论依据.(图5表3参31)     

浓香型白酒中优势乳酸菌和酵母菌间的相互关系

为了更深入地认识白酒发酵机理,探究多粮浓香型白酒中优势乳酸菌和优势酵母菌的相互作用关系及代谢模型,利用五粮粉为培养基,测定分离自酒醅中的2株优势乳酸菌和2株优势酵母菌纯培养及其共培养中菌株的理化指标、活菌数以及主要挥发性代谢产物的变化.结果显示,Saccharomyces cerevisiae J7产乙醇(56.7 g/L)和酯类物质多,Lactobacillus buchneri R62和Lactobacillus acetotolerans R73产乳酸较多,峰值分别达到11.79和11.64 g/L;共培养时,S.cerevisiae J7显著抑制两株乳酸菌的生长和乳酸合成;两株乳酸菌对Pichia membranifaciens J42的生长和乙醇合成有抑制作用;从挥发性代谢产物可知,P.membranifaciens S42与乳酸菌共培养时,乳酸乙酯含量显著增加.本研究表明浓香型白酒酒醅中的乳酸菌和酵母菌存在相互作用,并且共培养时生成了乳酸乙酯;结果可为白酒发酵提供理论基础.(图5表2参22)     

内生真菌对杉木凋落叶质量损失和养分含量的影响

为探讨内生真菌在凋落叶分解过程中的作用,将自杉木分离纯化的3株真菌青霉属(Penicillium)CG2 (A菌)、黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)AY13(B菌)和踝节霉菌(Talaromyces)AJ14(C菌)作为分解菌株,以菌丝、灭菌发酵液以及单菌和混菌的方式添加到装有杉木凋落叶的盆钵中,同时设置未添加真菌的对照(CK)处理,研究杉木凋落叶在不同菌株调控下10 d、30 d、60 d、90 d以及120 d内的分解动态.结果显示,A菌液处理在120 d内凋落叶质量损失率最高,而AC菌丝处理60 d时与对照存在显著差异(P 0.05),比对照高23.97%. 60 d时凋落叶碳含量在A菌丝处理下与对照有显著差异(P 0.05),比对照低16.74%,而B菌丝处理90 d时含量最低,比对照低21.13%;大部分菌丝、菌液处理下氮含量较对照增加,其中A菌液处理下与对照有显著差异(P 0.05),比对照高17.05%;与氮元素相似,磷含量同样增加,A菌丝处理与对照有显著差异,比对照高46.67%;而钾含量在C菌液处理下比对照低28%,与对照存在显著差异(P 0.05);90 d时碳氮比在A菌丝和B菌丝处理下数值最低,分别比对照低25.54%和25.11%,且都与对照有显著差异(P 0.05),而A菌丝处理60 d时碳磷比最低,与对照有显著差异(P 0.05),比对照低43.05%.上述结果表明,3株内生真菌对杉木凋落叶质量损失率、养分含量的影响不同,A菌株影响明显,这对杉木菌肥的选育有参考价值.     

改性纳米碳黑修复镉污染土壤对蚯蚓的毒理效应

为评估改性纳米碳黑(modified nano-carbon black,MCB)应用于镉(Cd)污染土壤修复对蚯蚓的毒理效应,通过土壤培养试验和体外毒性试验比较纳米碳黑(nano-carbon black,CB)与MCB、Cd与MCB+Cd/MCB-Cd处理对蚯蚓个体存活率、生理生化指标、体腔细胞存活率和DNA损伤的差异.结果显示:(1)CB本身对蚯蚓个体及体腔细胞毒性较小.(2)与CB相比,施加1.5%MCB显著促进了蚯蚓体内过氧化氢酶(CAT)活力,降低了还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值(P 0.05),且100 mg/L MCB悬浮液比CB悬浮液对体腔细胞的DNA损伤程度更大.(3)土壤Cd含量为5.31 mg/kg时对蚯蚓个体存活率和CAT活力无显著影响,显著增加了乳酸脱氢酶(LDH)活力,降低了GSH/GSSG值(P 0.05).培养液Cd浓度为2.3 mg/L时对体腔细胞存活率和DNA损伤无显著影响.(4)MCB+Cd处理显著降低了土壤中Cd有效态含量(P 0.05),但没有显著降低蚯蚓对Cd的吸收;MCB+Cd处理与对照相比,蚯蚓个体存活率14 d显著下降32.1%(P 0.05),28 d下降51.9%,与单一Cd处理相比CAT活力显著抑制(P 0.05);MCBCd吸附产物处理组与对照组相比,体腔细胞存活率显著下降16.4%(P 0.05),与Cd处理相比体腔细胞DNA损伤程度显著增加(P 0.05).由于MCB对蚯蚓个体和体腔细胞的生理生化指标影响增强,并且Cd被MCB吸附后对蚯蚓体腔细胞存活率和DNA损伤影响加剧,因此需慎重选择MCB应用于土壤重金属污染修复.(图5表2参33)     

菲降解菌的筛选鉴定及其降解酶基因的研究

经过富集从活性污泥中筛选出两株菲降解菌WSCII和WSCIII,经16SrDNA鉴定,它们分别属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonassp. )和假单胞菌属(Pseudomonassp. ),在28℃下4d内对菲( 0. 6g/L)的降解率分别达到了70. 9%和78. 1%;在LB、萘和菲为碳源的培养条件下,测得菌体的双加氧酶比活力不同.在菲的诱导下,两株菌的双加氧酶比活力最高,而以LB和萘为碳源时酶的比活力较低,其中WSCII在萘中不能生长;这表明该酶在两菌中皆为底物诱导表达.以其它菌的萘双加氧酶基因大亚基片段做模板制备异源探针,与两菌总DNA进行斑点杂交;结果表明,这两株菌可能含有不同的菲双加氧酶基因.利用简并引物进行PCR扩增菲双加氧酶,结果仅能从WSCIII的总DNA中扩增得到目的片段,序列分析证明,该基因与已报道的(P. putidaNCIB9816 -4, AF491307 )双加氧酶同源性最高为98%. 图5参10     

马铃薯根际与非根际土壤微生物群落结构及多样性特征

利用Illumina-MiSeq高通量测序技术对马铃薯根际与非根际土壤中细菌的16Sr DNA基因V3-V4区片段和真菌18S r DNA基因V4区片段进行了测序,研究马铃薯根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤养分之间的关系,为马铃薯健康种植提供理论数据。结果表明,(1)马铃薯根际土壤pH显著低于非根际(P0.05),根际土壤电导率、有机碳、全氮、速效氮和速效磷均显著高于非根际(P0.05),而根际土壤全磷与非根际差异不显著(P0.05)。(2)马铃薯根际土壤细菌和真菌均匀度指数(Simpson)、多样性指数(Shannon-Wiener)、ACE、Chao1均显著高于非根际(P0.05);而根际土壤细菌和真菌覆盖度(Coverage)、Simpson指数与非根际差异不显著(P0.05)。(3)马铃薯根际和非根际土壤细菌群落中,优势类群主要是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),还包括浮霉菌门(Planctomycetaceae)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia),其中根际土壤细菌酸杆菌门相对丰度高于非根际,变形菌门相对丰度低于非根际。根际和非根际土壤真菌群落中,优势类群主要是子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),还有结合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、新丽鞭毛菌门(Neocallimastigomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、芽枝菌门(Blastocladiomycota)。(4)主成分分析(PCA)表明,马铃薯根际和非根际土壤细菌和真菌群落具有很好的相似性,并且细菌群落产生明显的分离效应。Pearson相关性分析表明,马铃薯土壤细菌和真菌Coverage、ACE与土壤养分均没有显著相关性(P0.05);土壤pH与土壤细菌和真菌多样性呈负相关,土壤电导率和全磷与土壤细菌和真菌多样性均没有显著相关性(P0.05)。(5)冗余分析(RDA)显示,7个土壤环境因子分别解释了细菌86%和真菌82%的总特征值,说明土壤环境因子对马铃薯土壤细菌和真菌多样性有显著影响,其中对土壤细菌和真菌多样性影响较大的有有机碳和全氮,而pH对土壤细菌和真菌多样性影响为负。由此可知,土壤pH值是马铃薯根际土壤微生物多样性的重要影响因子。     

硫酸粘菌素对土壤反硝化细菌nirS、nosZ基因多样性的影响

建立室内的土壤硫酸粘菌素暴露胁迫模型,采用末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术分析不同浓度硫酸粘菌素残留对土壤反硝化细菌的影响。结果表明,每个处理组nirS、nosZ基因的分类操作单元(Operational Taxonomic Units,OTU)总数均比对照组低,且nirS基因呈现剂量依赖效应;各组优势细菌nirS基因主要集中在10个片段中,nosZ基因主要集中在18个片段中,nirS基因较nosZ基因丰度变化大;多样性指数分析表明,nirS基因Shannon指数在7 d时,高浓度组较对照组差异显著(P0.05); Simpson指数在各浓度处理组较对照组差异均显著(P0.05); Pielou指数在7 d、49 d时,高浓度处理组与对照组差异显著(P0.05); nosZ基因Shannon指数在35 d时,中浓度组与对照组差异显著(P0.05); 49 d时,低浓度组与对照组差异显著(P0.05); Simpson指数在21 d、35 d时,低浓度组与对照组差异显著(P0.05); Pielou指数在各处理组之间差异均不显著(P0.05)。当药物含量≥5 mg·kg~(-1)时,反硝化细菌的均匀度、群落多样性降低,优势度升高,群落结构特征均发生改变,其中对nirS基因影响显著。nirS基因更适合作为硫酸粘菌素污染的指示基因。     

投喂不同密度卤虫无节幼体对灰海马幼体生长和存活的影响

为比较投喂不同密度卤虫对灰海马幼体生长和存活的影响,共设3个卤虫无节幼体密度组[5(A)、10(B)和20(C)个/mL],用初始密度为2尾/L的灰海马幼体进行为期50 d的养殖研究.结果显示,总体而言,3个饵料密度对灰海马幼体的存活、生长有显著影响(P<0.05).在前10 d,3组海马间的成活率和生长速度差异均不显著(P>0.05);d20～50,B、C两组海马的成活率均显著高于A组(P<0.05),而B、C两组之间无显著差异(P>0.05).d 20时,B、C两组的生长速度显著快于A组(P<0.05);d 30往后,A、C两组的生长速度开始加快,随后3组海马生长速度间的差距进一步缩小,直至A组的体质量和体高超过B组和C组(P<0.05),而B、C两组间的差异显著性消失(P>0.05).随着投放卤虫密度的增加,各时间点水体的pH和溶氧含量呈显著下降的趋势(P<0.05);C组氨态氮含量显著高于A组和B组(P<0.05);除第24 h外,3组间亚硝态氮的含量差异不显著.综合结果表明,卤虫的最适投喂密度应随着灰海马的生长进行适时调整.从初孵至d 10,饵料密度以10个/mL最佳;从d 10起,将饵料密度上调至20个/mL;d 30后当海马密度降至0.5～1尾/L时,卤虫密度可降至10个/mL左右.图2表1参21     

汞和硒对剑尾鱼Na+/K+-ATPase活性的影响

应用浸浴法研究汞(Hg)对剑尾鱼(XiphophorushelleriHeckel)鳃和肝脏Na /K ATPase活性的影响以及硒(Se)对机体Na /K ATPase汞中毒的保护作用.结果表明,Hg和Se对剑尾鱼96hLC50分别为0.84mg/L和6.64mg/L.Hg对剑尾鱼鳃和肝脏Na /K ATPase活性的影响相似,与对照组相比,处理d1时低浓度Hg组鳃和肝脏ATPase活性没有明显变化(P>0.05),但高浓度Hg组ATPase活性变化显著(P<0.05),至d3和d5时,酶活性均极显著下降(P<0.01),鱼鳃和肝脏酶活性分别下降32%和60%,表明Hg处理对鳃和肝脏Na /K ATPase活性具有抑制作用.单独加Se组鱼鳃和肝脏Na /K ATPase活性在d3和d5显著提高(P<0.01).Hg Se组与Hg组相比,酶活性有明显差异(P<0.05或P<0.01),Se对剑尾鱼Hg中毒具有保护作用.剑尾鱼鳃和肝细胞Na /K ATPase活性可作为对水环境汞污染效应环境风险评价(ERA)的有效生物学标记.表2参16     

汞暴露对斑马鱼肠道菌群结构和肝脏抗氧化指标的影响

汞是水体中广泛分布的重金属,严重地威胁了鱼类健康。关于汞对鱼类的影响,特别是针对肠道菌群结构和肝脏抗氧化酶活性,人们还不甚了解。该研究分别收集未暴露(对照组)及暴露于氯化汞(HgCl_2,下文均简称"HGC",30μg·L~(-1))24 h后(处理组)的成年斑马鱼,解剖肠道和肝脏,提取肠道细菌DNA和肝脏上清液。利用第三代测序技术对肠道菌群16S rDNA全长序列进行高通量测序,通过生物信息学分析,研究肠道菌群多样性和优势菌群(丰度前10)相对丰度,揭示它们在对照和处理组间的差异。以斑马鱼肝脏重要氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)水平作为生化指标,检测HGC暴露对其酶活水平的影响。结果显示:该研究共得到71 472条原始序列,保留69 344条高质量序列用于后续分析。相比对照,HGC暴露处理后显著降低了斑马鱼肠道菌群多样性(ACE,P=0.004 6;Chao1,P=0.008 7;Shannon,P=0.017 0);优势菌群中,梭杆菌门Fusobacteria(P=0.000 0)、变形菌门Proteobacteria(P=0.000 2)、厚壁菌门Firmicutes(P=0.015 3)等7个门及鲸杆菌属Cetobacterium(P=0.000 0)、鞘脂单胞菌属Sphingomonas(P=0.000 2)、芽孢杆菌属Bacillus(P=0.006 8)等7个属斑马鱼肠道优势细菌的相对丰度在HGC暴露后发生了显著上升或下降(P0.05),其中梭杆菌门及鲸杆菌属、链球菌属Streptococcus和气单胞菌属Aeromonas的细菌相对丰度发生显著上升,而厚壁菌门、变形菌门及鞘脂单胞菌属、芽孢杆菌、解脲芽孢杆菌属Bacillus urealyticus和肠球菌属Enterococcus的细菌相对丰度发生显著下降。此外,HGC暴露后,斑马鱼肝脏GSH-Px、CAT、SOD活性及MDA水平发生显著上升或下降(P0.05),其中,GSH-Px、SOD活性以及MDA水平发生显著上升,而CAT活性发生显著下降(P0.05)。研究结果不仅丰富了人们对汞暴露影响斑马鱼肠道菌群和肝脏抗氧化酶的认识,也为更全面了解水体重金属污染物对鱼类的影响提供了有价值的微生物学及抗氧化酶酶学信息。     

幼年大熊猫断奶前后肠道微生物与血清生化及代谢物的变化

采集3只幼年大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)在断奶前后15 d的粪便(N=24)和血清样品(N=24),基于高通量测序技术、生化和液相色谱-质谱检测,对其肠道菌群、血清生化指标和代谢物质的组成变化进行研究.结果显示,断奶后大熊猫肠道菌群丰富度下降,肠道内细菌由Firmicutes变为Proteobacteria为主要门.在细菌属水平,Escherichia-Shigella、Streptococcus、Clostridium、Enterococcus和Lactobacillus的相对丰度显著下降,但Pseudomonas、Leuconostoc和Sphingobacterium则上升(LDA4).肠道真菌由Ascomycota和Basidiomycota变为Basidiomycota和Zygomycota为主要门.在真菌属水平,Microidium的相对丰度显著下降,但Cystofilobasidium、Guehomyces和Cryptococcus显著上升(P 0.05).此外肌酸激酶和乳酸脱氢酶断奶后显著下降,而总胆红素则上升(P 0.05).断奶前后发现有54个(正模式)和46个(负模式)显著性差异代谢物(P 0.05),如Heme和Allantoic acid等,这些差异物质和肌酸激酶和乳酸脱氢酶有显著相关性(P 0.05).本研究表明断奶后大熊猫肠道中高丰度的纤维素或半纤维素降解菌种类增加,为研究大熊猫肠道微生物对竹子的利用提供数据支撑;肌酸激酶、乳酸脱氢酶和总胆红素可作为大熊猫断奶时健康状况的备选标志生理指标,有助于大熊猫断奶过程中健康状态的维护.(图6表3参43)     

苏云金芽孢杆菌BtZ01对小鼠胚胎和胚后发育的影响

为了探讨苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)Bt Z01对小鼠胚胎发育和胚后生长发育的影响,将48只孕鼠随机分组,试验组饲喂浓度分别为106CFU·m L-1、108CFU·m L-1、5×109CFU·m L-1的Bt Z01菌液,并设灭菌水为对照组。采用行为致畸学方法检查Bt Z01对小鼠胚胎和胚后发育的影响并制作脏器切片,测量脏器指数等指标。结果表明,与对照组相比,各试验组小鼠在胚胎和胚后发育各阶段体重和体长无显著差异(P0.05),胚胎畸形发生率无增加,骨骼染色观察发现高剂量组小鼠后囟门显著大于其他3组(P0.05)。18 d与48 d小鼠部分脏器指数存在显著差异,但病理切片观察发现仅高剂量组肾脏有病变发生。试验结果表明,苏云金芽孢杆菌Bt Z01在浓度为108CFU·m L-1及以下时对小鼠胚胎发育及胚后生长发育无不良影响。     

草鱼肠道纤维素酶产生菌主要种类的分离与鉴定

从我国特有的草鱼肠道内分离到纤维素酶产生菌,其中4株具有较高的纤维素分解能力,测量了其羧甲基纤维素酶(CMCase)、棉花酶和滤纸酶(FPase)活性,并进行了种类鉴定.结果表明,草鱼肠道具有一定的纤维素分解能力,可能来自于肠道细菌所产生的外源性纤维素酶的协同作用;草鱼肠道内纤维素分解菌具有较高酶活性;不同菌株所产生的相同纤维素酶的活性存在差异;其中,X7的CMCase活性最高,达0.83 U/mL,X5的棉花酶活性最高,达0.87U/mL,X8的FPase活性最高,达0.54 U/mL.4种菌株的菌落形态有差异,经16S rRNA基因鉴定,X5、X6、X7为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis),X8为阿氏肠杆菌(Enterobacter asburiae).图6表3参19     

稻虾共育田酰胺类除草剂胁迫对克氏原螯虾幼虾生长发育的影响

采用静水生物试验法,研究酰胺类除草剂在稻田常规使用浓度(丙草胺0.0021 mL·L-1;丁草胺0.0045 mL·L-1)下对克氏原螯虾生长发育的影响.结果表明,丙草胺和丁草胺对幼虾成活率无显著影响(P>0.05),幼虾体质量损失率显著高于对照组(P<0.05).丙草胺组幼虾淀粉酶(1 d、3 d)和脂肪酶(6 d)活性显著低于对照组(P<0.05).丁草胺组幼虾胰蛋白酶(1 d)活性显著低于对照组(P<0.05).至11 d时,3组之间幼虾各消化酶活性均无显著性差异(P>0.05).第1天时,丙草胺组幼虾超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性和总抗氧化力(T-AOC)显著升高(P<0.05),丁草胺组幼虾GPx活性和T-AOC显著升高(P<0.05),2组丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05).第3天时,丁草胺组幼虾SOD活性显著升高(P<0.05),丙草胺组和丁草胺组幼虾GPx活性显著降低(P<0.05),且T-AOC显著升高(P<0.05).至第17天时,3组之间幼虾各抗氧化酶指标,除丁草胺组GPx外,无显著性差异(P>0.05).丙草胺和丁草胺在稻田常规使用量下可以影响幼虾消化酶和抗氧化酶活性,幼虾体质量损失率增大,存在短期胁迫效应.