窖水中微生物降解污染物的关键细菌

为探究以氮、磷及有机物污染为主要特征的、窖水中参与污染物降解的关键细菌及它们之间潜在的相关关系,基于16S rRNA的微生物组学截面数据,分析了窖水中细菌群落结构与功能及其与水质因子间的相关性,并通过微生物物种的同现或相关种间作用推断模型,构建了7个微生物菌属间的共现性关联网络.结果表明,窖水中存在具有相对特定生态功能的细菌,进行着诸多活跃的与新陈代谢功能基因相关的代谢活动;窖水微生物类群共现性关联网络中大部分节点的菌属营互利共生类型的生态关系;Lacibacter、Arthrobacter、Candidatus Protochlamydia、Methylocaldum、Sulfuritalea、Mycobacterium、Aquirestis、Rhodobacter、Methylotenera等菌属拥有较高的点度中心度;较强的互作关系发生在Sulfuritalea-Rhodobacter、Azospirillum-Rhodobacter、Methylocaldum-Rhodobacter、Arthrobacter-Rhodobacter、Rhodoplanes-Rhodobacter、Candidatus Protochlamydia-Rhodobacter、Methylotenera-Rhodobacter、Rhodobacter-Aquirestis、Mycobacterium-Rhodobacter、PlanctomycesCandidatus Solibacter、Planctomyces-Legionella、Hymenobacter-Adhaeribacter、Luteolibacter-Crenothrix之间.综合分析节点微生物相关性、点度中心度及菌属间的互作强度,认为Rhodobacter、Methylocaldum、Methylotenera、Acinetobacter、Novosphingobium、Planctomyces、Hymenobacter、Luteolibacter为参与窖水污染物微生物降解的关键细菌,Rhodobacter为关键细菌的代表属.研究结果加深了对窖水中污染物微生物降解机制的认识.     

微塑料颗粒对虹鳟免疫基因表达的影响

微塑料在海洋中分布广泛,鱼类是否会受到影响及受影响的程度暂并不明确.本文通过实验室产生2×105MP·L-1浓度的微塑料水体,研究当虹鳟暴露在含有不同粒径微塑料颗粒(0.2、1、20、40和90μm)的水体中2 h后,微塑料颗粒在鱼鳃的附着及其鳃组织免疫基因表达的变化特征.结果表明,微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且在从内到外不同鳃片上均有分布,附着程度与微塑料颗粒的粒径大小有关.暴露2 h后虹鳟鳃组织上的部分免疫基因的表达发生变化,包括IFN-γ上调及IL-1β、S100A1和SAA的下调.本文通过对免疫基因表达变化的研究表明,水体中的微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且会导致虹鳟出现免疫反应,论文成果可为相关领域的研究提供基础数据.     

蜡样芽孢杆菌中甲酸脱氢酶基因产氢研究

通过基因筛选,成功分离并克隆到蜡样芽胞杆菌XN12（Bacillus cereus XN12）的甲酸脱氢酶基因fdhF（formate dehydrogenase）,该基因全长2937bp,GC含量39.3%,编码978个氨基酸,与已报道的蜡样芽孢杆菌Q1的fdhF基因（GenBank No.CP000227.1）同源性达到100%.将其连接在表达载体pET32a上并融合His标签,构建了重组质粒pET32a-FDHF-His,转入大肠杆菌BL21（Escherichia coli BL21）后获得了高效表达.重组菌株经IPTG诱导后经WesternBlot分析表明,重组蛋白分子量约为108kDa.通过对重组菌株产氢性能试验表明,重组菌对提高产氢率具有一定促进作用,产氢量为每消耗1mol的葡萄糖和甲酸盐分别能产生0.73mol和0.20mol的氢气.     

Fe (Ⅱ)对反硝化过程及其功能微生物群落的影响

以华南稻田土壤为研究对象,通过室内模拟控制实验,研究了Fe （Ⅱ）对厌氧稻田土壤中反硝化过程及其功能微生物群落结构组成与相对丰度的影响.结果表明,加入Fe （Ⅱ）减缓了土壤中NO₃^-的还原,但促进了NO₂^-的还原和N₂O的生成;同时Fe （Ⅱ）只在Soil+Fe （Ⅱ）+NO₃^-处理中发生氧化.通过定量PCR结果发现,Fe （Ⅱ）的加入提高了亚硝酸盐还原基因nirS和N₂O还原基因nosZ的拷贝数;但降低了细胞膜硝酸盐还原基因narG的拷贝数.通过高通量和克隆文库分析发现,Fe （Ⅱ）的加入主要对napA-周质硝酸盐还原微生物群落结构有明显影响,Soil+NO₃^-处理中优势菌是Dechloromonas,而Soil+Fe （Ⅱ）+NO₃^-处理中为Azonexus、Dechloromonas和Azospira.Fe （Ⅱ）对厌氧稻田中的反硝化过程及其功能微生物群落具有显著影响,这对了解华南红壤地区稻田体系中的氮元素循环与铁元素转化的关系具有重要意义.     

Effect of Trichoderma viride biofertilizer on ammonia volatilization from an alkaline soil in Northern China

Ammonia(NH3) volatilization is one of the primary pathways of nitrogen(N) loss from soils after chemical fertilizer is applied, especially from the alkaline soils in Northern China, which results in lower efficiency for chemical fertilizers. Therefore, we conducted an incubation experiment using an alkaline soil from Tianjin(p H 8.37–8.43) to evaluate the suppression effect of Trichoderma viride(T. viride) biofertilizer on NH3 volatilization, and compared the differences in microbial community structure among all samples. The results showed that viable T. viride biofertilizer(T) decreased NH_3 volatilization by 42.21% compared with conventional fertilizer((CK), urea), while nonviable T. viride biofertilizer(TS) decreased NH_3 volatilization by 32.42%. NH_3 volatilization was significantly higher in CK and sweet potato starch wastewater(SPSW) treatments during the peak period. T. viride biofertilizer also improved the transfer of ammonium from soil to sweet sorghum. Plant dry weights increased 91.23% and 61.08% for T and TS, respectively, compared to CK. Moreover, T. viride biofertilizer enhanced nitrification by increasing the abundance of ammonium-oxidizing archaea(AOA) and ammonium-oxidizing bacteria(AOB). The results of high-throughput sequencing indicated that the microbial community structure and composition were significantly changed by the application of T. viride biofertilizer. This study demonstrated the immense potential of T. viride biofertilizer in reducing NH_3 volatilization from alkaline soil and simultaneously improving the utilization of fertilizer N by sweet sorghum.     

三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析

土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。     

优良籼型恢复系转基因植株的获得及其遗传稳定性

报道了用基因枪转化法将雪花莲凝集素基因(gna)转移到优良籼型杂交稻恢复系蜀恢527中．PCR、PCR Southern blotting和Southern blotting等分子检测证明，外源基因以多拷贝单位点方式整合到受体基因组中并稳定遗传到转基因第三代(T2)．转基因第一代植株(TO)在株高和结实率上与相应的组培、种子实生苗植株相比，发生明显的不可遗传的变异，随着繁殖代数的增加，转基因植株恢复到与对照植株一致．Western blotting表明，目的基因在转基因植株中正确表达．蛋白活性分析显示，外源基因在转基因植株中合成的蛋白具有凝血生物活性，含量占可溶性总蛋白的0．1％左右．本文还对转基因技术在杂交稻育种中的应用进行了讨沦．图4表2参18     

与甘蔗抗黑穗病基因连锁的RAPD标记筛选

为了寻找与由黑粉菌(Ustilago sictaminea Syd．)引起的甘蔗黑穗病抗病基因连锁的分子标记，从而借助分子标记辅助选择(MAS)手段提高抗病育种效率，用甘蔗抗病亲本Co1001为母本，用感病亲本Ya71-374为父本，配置杂交组合创制抗病性分离群体为材料，采用人工接种新植蔗，田问种植方法鉴定分离个体新植和宿根的抗病性，借助RAPD和集群分离分析法(BSA)，筛选出一个与抗病基因连锁的多态性片段，并在抗、感池中的个体和池外部分个体上得到验证，该片段大小约520bp．对该片段的进一步克隆、测序和转换研究还在进行中，研究结果为抗病育种的MAS奠定了基础．图2表3参12     

基因、摹因、摹因学--摹因研究在中国的现状与问题

正如生物遗传离不开基因,人类文化传递与演化却离不开摹因.正是出于这样的类比,摹因及摹因学才成为当今的新生事物.然而,摹因研究在中国才刚刚起步,在许多急待解决的问题中,怎样寻找摹因性状凸显的样板及相关经验研究的方法成了关键问题.     

菊酯类杀虫剂抗性棉铃虫para型钠离子通道基因的部分序列测定与突变

昆虫神经系统para型钠离子通道是菊酯类杀虫剂的主要靶标，对10多种昆虫的研究表明，钠离子通道基因发生点突变与昆虫对菊酯类杀虫剂的抗性密切相关．通过RT-PCR扩增的方法，我们获得了编码溴氰菊酯抗性和敏感品系棉铃虫钠离子通道域Ⅱ-Ⅳ的cDNA片段．核苷酸序列及推导的氨基酸序列分析结果表明，溴氰菊酯抗性品系棉铃虫钠离子通道基因不存在其它昆虫中报道的kdr和super-kdr抗性突变，但是我们发现了一个甲硫氨酸(M)到亮氨酸(L)的新突变，该突变位于域Ⅱ和Ⅲ之间．由于昆虫钠离子通道高度保守，因此，该突变很可能与棉铃虫对溴氰菊酯的抗性有关．另外，通过PCR扩增的方法，克隆了棉铃虫钠离子通道域Ⅱ-Ⅳ的基因片段，该片段全长7334bp，包含有13个外显子和12个内含子，与果蝇和烟蚜夜蛾相比，内含子在基因中的位置基本一致，进一步表明昆虫钠离子通道基因在进化过程中高度保守．图5表1参22