海洋环境基因组学在海洋生态研究中的应用

海洋环境基因组学是功能基因组学的一个分支学科,它将基因组学的最新技术引入到海洋生态环境的研究当中,得到了许多有价值的研究成果,显示出巨大的发展潜力。文章总结了海洋环境基因组学所开展的工作和已取得的成果,指出目前海洋环境基因组学的工作主要集中在三个领域:海洋生物基因资源文库的建立与完善;海洋生物对环境胁迫的应激反应及生理机制的研究;探索不同生物种群的基因表达谱是否与生物地理分布相关联。并着重讨论了利用基因组学技术研究环境胁迫对海洋生物物种的分布、生物物种间的相互作用以及水生物疾病的影响。如海洋环境基因组学通过测定基因表达谱的变化,研究海洋生物对环境温度的生理响应,绘制出生物地理图谱;通过测定基因转录水平的变化,更深入地了解温度变化所造成的生理支出,从而预测热气候漂移可能给海洋生态环境所造成的影响。在水生物疾病的研究方面,海洋环境基因组学用DNA微阵列技术分析染病生物的基因表达谱,筛选出发生变化的基因表达,为理解病毒感染机制提供了大量信息。还可以深入研究环境胁迫因子与微生物种群群落的组成关系,并由此找到通过维持水体的微生态平衡来消除某些病害发生的环境条件。     

环境胁迫因子对固定菌修复污染土壤效果的研究

通过对环境胁迫因子参数的不同设定,对固定菌修复污染土壤效果进行了研究.结果显示,当环境胁迫因子温度(高温40 ℃和低温15 ℃)、酸碱度(pH＝4和pH＝9)及重金属(Cd和Pb)存在时,对固定菌降解污染物的影响并不大,而游离菌降解率却有一定的下降趋势.进一步观察了固定化载体内部微观结构,为固定菌用于有机污染土壤的异位修复提供了一定的理论基础.     

镧、锌及其交互作用对浮萍活性氧清除系统的影响

以浮萍(Lemnaminor)为材料,研究La、Zn及其交互作用对体内活性氧清除系统的影响,单独施加20mg·L-1的La或Zn对浮萍都有明显的伤害作用,且Zn的毒性远大于La。La、Zn复合处理不同程度地减弱各自的毒性,表现为植株叶绿素含量、蛋白质含量及过氧化氢酶(CAT)活性下降减缓;谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)含量提高;超氧化物歧化酶(SOD)活性增强;过氧化物酶(POD)活性降低。各处理对浮萍的毒性由大到小的顺序依次为:Zn、La、Zn+La。     

低磷胁迫下木豆利用磷的基因型差异及其机制

以木豆[Cajanus Cajan(L.)Millsp]MD2、MD5、MD7为材料,采用水培试验方法研究了木豆对磷的吸收、利用的基因型差异及其机理。结果表明:低磷(P1 μmol·L-1)胁迫下,木豆对磷素的吸收和利用效率存在明显的基因型差异,其中MD2、MD7属于磷素吸收、利用效率较强的基因型,而MD5为磷素效率较低的基因型。低磷培养16d后,磷高效的基因型的根/冠比显著增加,根分泌的酸性磷酸酶(APA)活性较高,说明木豆对磷素的吸收效率与植株的根冠比及根分泌的酸性磷酸酶活性有关。在低磷胁迫下,虽然MD7、MD2的含磷量较低,但是磷素利用效率和根尖中APA活性较高,说明根中高APA活性是磷利用效率高的重要原因之一。     

茉莉酸甲酯(MeJA)对水稻幼苗的抗旱生理效应

茉莉酸类物质(Jas)是植物体内广泛存在的生长调节物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。选用抗旱性存在明显差异的两个水稻(Oryza sativa L.)品种中二欧六和丰华占作为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱 茉莉酸甲酯(MeJA)三种处理研究了茉莉酸甲酯对水稻幼苗的抗旱生理效应。研究结果表明,干旱胁迫后两个水稻品种幼苗叶片水势均显著降低,而干旱后喷施茉莉酸甲酯能明显增加叶片的水势,改善叶片的水分状况,抗旱性强的品种水势增加幅度较大。干旱胁迫后水稻叶片的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)和有机渗透调节物质,包括可溶性糖、脯氨酸及游离氨基酸含量均大幅度上升,而干旱 茉莉酸甲酯处理则能降低了这些物质的含量,两个水稻品种的变化趋势表现一致。研究结果表明外施茉莉酸甲酯在一定程度上能减缓干旱胁迫对水稻幼苗造成的伤害,有效地提高抗旱性,但这这种增强效应在不同水稻品种间存在一定差异。     

干热河谷主要造林树种光合作用光抑制的防御机制

比较研究了干热河谷8个造林树种气孔导度、光合色素、叶绿索荧光的日变化和季节变化，结果表明：①气孔导度雨季较高，多呈“午睡”现象的双峰曲线日进程，旱季气孔导度很低，全呈单峰曲线日进程；叶绿素荧光动力学参数Fv／Fm呈反正态分布曲线日进程，qP和φPsⅡ呈正态分布曲线日进程，白昼qNP随时间呈上升趋势，表明树种启动了过剩激发能耗散功能．②叶绿素总含量、叶绿素a／b值及类胡萝卜素／叶绿素值从雨季到旱季都呈下降趋势，减少了对光能的吸收．③旱季马占相思(Acacia mangium)、刺槐(Robinia pseudoacacia)的Fv／Fm值明显低于雨季值，差异显著，发生了严重的光抑制；qP和qNP值除赤桉(Eucalyptus dulebsis)变化不明显外，其余树种旱季qP值下降而qNP值上升．④对干旱、高光强、高温光保护的主动适应方式是保持较高的光化学猝灭、PSII线性电子传递效率和维持一定耗散过剩光能的能力，如降低光化学猝灭而增加非光化学猝灭来适应逆境，则是一种对生长不利的内损耗被动适应方式．图4表2参14     

盐度胁迫对云纹石斑鱼鳃离子调节酶及渗透压的影响

为探讨云纹石斑鱼鳃离子调节酶活力及血清渗透压对盐度骤降的响应,设置4个盐度梯度(27、21、15和9)对云纹石斑鱼进行盐度骤降胁迫试验,在0、1 d、2 d、3 d和7 d时取样,测定其鳃中Na+/K+-ATP(NKA)酶、Ca~(2+)-ATP酶(Ca~(2+)-ATPase)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、乳酸脱氢酶(LDH)活力及血清渗透压。结果表明,盐度21组与15组NKA及Ca~(2+)-ATPase活力在第1 d大幅上升,显著高于对照组(p0.05),随后下降趋于稳定,而盐度9组NKA及Ga2+-ATPase活力一直呈下降趋势;血清渗透压呈先下降后上升的变化趋势(p0.05);SDH活力变化与离子酶一致(p0.05);LDH活力变化与离子酶相反(p0.05)。研究表明,在盐度骤降的情况下,云纹石斑鱼鳃进行渗透压调节分为两个阶段,一是应激反应阶段,此时NKA及Ca~(2+)-ATPase迅速升高,血清渗透压降低;二是适应阶段,离子酶活力下降趋于稳定,血清渗透压升高恢复至正常水平,而且SDH与LDH酶活力也相应变化,为渗透压调节提供能量。     

污灌区盐分累积对污染土壤汞释放通量的影响

采用优化设计的动态通量箱,对不同盐分（NaCl和Na₂SO₄）和盐度（0~5%）的盐渍化土壤土-气界面的汞交换通量进行动态监测,研究盐渍化对污灌区土壤汞和大气释放的影响.结果表明：（1）两种盐分类型对土壤Hg释放的影响呈相反趋势.与未发生盐渍化的对照土壤相比,随着NaCl盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现上升趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比提高了48.94%;而随着Na₂SO₄盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现下降趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比降低了20.62%.（2）土壤盐分含量与土壤汞释放通量均值之间呈线性关系.对于NaCl,含量x（g/kg）与汞通量y [ng/（m²·h）]之间的模型为y=0.8258x+86.709（R²=0.9734）,对于Na₂SO₄,模型为y=-0.3354x+85.997（R²=0.9581）.从研究结果来看,高浓度的NaCl环境对土壤汞释放通量有显著影响,土壤的盐渍化趋势会使汞释放及作物吸收风险更趋严重.     

珠江河口区地下水盐分空间变异特征分析

珠江河口区沿海冲积平原水动力条件差,随着几次海进海退的过程,地下储藏着大量的咸水。本文以广州南部地区地下水盐分为研究对象,以物探技术为主要方法,结合地下水TDS空间分布以及14C,分析地下水盐分的变异特征,并探讨了地下水盐分的来源以及珠江河口区地下水循环过程。结果表明:地下水盐分由研究区东部和西部向内陆减少,由北部向南部逐渐增高;地下水溶解性总固体（TDS）超过1 g/L的咸水分布面积约占研究区的75%;研究区地下水流场可分为两个子系统,南部受到海水入侵影响,地下咸水水力交换较差,北部咸水受到地表淡水和浅层地下水的补给后出现淡化现象。     

Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)对异养反硝化污泥的胁迫效应

反硝化菌是反硝化作用的驱动者,探明Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)对异养反硝化污泥(HDS)的胁迫效应,有助于含盐废水生物脱氮技术的研发和优化.选用硝酸盐还原酶(周质酶)和碱性磷酸酯酶(胞内酶)作为指标,考察了不同Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)浓度对HDS酶活的影响;通过观测HDS中的活菌水平和细胞形态,考察了不同Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)浓度对HDS微生物细胞结构的影响.结果表明,Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)对HDS硝酸盐还原酶的半抑制浓度分别为0.15、0.12和0.05mol/L,对碱性磷酸酯酶的半抑制浓度为1.14、0.75和0.49mol/L;高浓度Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)导致HDS微生物细胞膜结构破损,通透性增加,细胞物质外泄.阴离子对HDS的胁迫可分为渗透胁迫和电荷胁迫,渗透胁迫造成HDS中功能酶失活,电荷胁迫造成HDS中细胞膜破损,细胞物质外泄.