典型集雨人饮地区窖水微生物群落多样性及差异解析

为阐释我国典型集雨饮水地区窖水水质自然变化机制,应用16S rRNA基因-Illumina Mi Seq高通量测序技术,对以庭院为组织单元、不同类型集流面和水窖组合模式构建的集雨水源地水体中微生物群落及功能多样性差异进行了研究,表明窖水微生物群落结构及其功能存在显著的差异,造成这种差异的主要因素是窖水内部环境因子、外部环境因子等的异质性.窖水微生物群落结构多样性差异呈现大量的稀有种和少数常见优势种的分布模式,不同类型集流面和水窖组合模式构建的集雨水源地水体中含有不同的显著差异性微生物类群;微生物群落功能多样性差异体现在:编码新陈代谢功能的基因序列与其他功能基因序列相比具有显著的优势性,氨基酸、碳水化物、能量、脂类、辅助因子和维生素、萜类和酮类化合物、核苷酸、多糖的合成与代谢、外来物质的降解与代谢是构成新陈代谢功能的主要基因序列类群,表明窖水中存在大量、具有相对特定生态功能的微生物进行着诸多活跃的与新陈代谢相关活动.研究认为混凝土集流面与混凝土水窖组合模式用于收集和贮存雨水,水质更好、更安全.研究结果加深了对窖水微生物群落结构和多样性的认识,为开展集雨窖水水源地优选及改善窖水水质提供了借鉴.     

基于不同配风方式下的四角切圆燃煤锅炉燃烧特性的数值计算研究

利用数值计算方法分析了某火电厂四角切圆燃煤锅炉炉内燃烧特性,重点考察了配风调整对炉内温度场、速度场、组分场、NO_x以及飞灰含碳量的影响规律。结果表明:不同配风方式下,炉内温度场和速度场的分布都比较合理,没有出现贴壁燃烧现象,倒宝塔配风时,炉膛出口CO的浓度和飞灰含碳量相比均等配风和正宝塔配风时要高,而NO_x浓度相比其他两种方式时要低。该研究结果可为四角切圆燃煤锅炉的实际运行提供了一定的参考。     

酒西盆地始新世火烧沟组砂岩碎屑组分特征及其地质意义

酒西盆地位于阿尔金左旋走滑断裂和北祁连断裂相交的三角地区,对研究青藏高原北缘新生代早期构造—沉积演化具有重要意义。通过研究酒西盆地红柳峡剖面和火烧沟剖面始新统火烧沟组砂岩碎屑组分类型、形态及石英阴极发光特征,发现大量岩屑、长石和石英颗粒具有明显的变质岩来源特征,认为火烧沟组物源为变质岩。结合酒西盆地地质构造背景及盆地NW向古水流特征,通过系统分析该盆地周缘可提供物源的高点(阿尔金山、祁连山)区域岩性特征,认为酒西盆地火烧沟组物源来自阿尔金山,推测阿尔金左旋走滑断裂的断距应>450km。     

低氨氮污水SNAD工艺启动-运行效能与微生物生态学特性

采用升流式微氧污泥床膜生物反应器(UMSB-MBR)处理低氨氮、低C/N比污水,考察了同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SNAD)工艺启动过程中的运行效能与微生物生态学特性,结果表明:经过厌氧氨氧化(Anammox)、短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)及SNAD工艺启动3个阶段,各阶段末总氮去除率(NRE)分别可达(80.85±0.81)%,(84.62±0.10)%及(90.01±0.23)%,SNAD工艺启动成功时,COD去除效率(CRE)为(85.04±0.18)%;宏基因组测序结果表明,氨氧化菌(Aer AOB)优势菌属Nitrosomonas在PN/A阶段得到富集,且氨氧化功能基因(hao、amo)相对丰度上升;厌氧氨氧化菌(An AOB)优势菌属由Anammox阶段的Candidatus＿Kuenenia转化为SNAD阶段的Candidatus＿Brocadia,厌氧氨氧化功能基因(hzs、hdh)呈先下降后上升的趋势,表明An AOB逐渐适应低DO、低C/N比环境;反硝化菌属Ignavibacterium、unclassified-p-Chloroflexi及反硝化相关...     

基于转录组分析不同食物水平对海月水母水螅体无性繁殖的影响

为研究食物水平对海月水母螅状体无性繁殖能力及转录水平调控的影响,本文对不同食物水平培养下（F1组:25个卤虫/组/2天;F2组:250个卤虫/组/2天;F3组:1000个卤虫/组/2天）海月水母螅状体进行转录组分析,筛选差异表达基因,研究差异基因的富集通路,探讨了海月水母繁殖策略的分子机制。结果表明,15 ℃下匍匐茎出芽生殖是海月水母最主要的无性繁殖方式。食物水平越高,螅状体产生的子代个体（螅状体及碟状体）数量越多。转录组分析结果显示,F1组与F2组相比共有331个基因的表达水平呈显著性差异;F3组与F2组相比共有168个基因呈显著性差异。差异基因主要富集到两条与细胞生长、增殖、分化等相关的信号通路,分别为丝裂原活化蛋白激酶信号通路（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和细胞周期信号通路（cell cycle）。随着食物水平升高,上述两条信号通路所涉及差异基因的表达对于海月水母无性繁殖均有促进作用。本研究结果有助于进一步认识海月水母无性繁殖的分子机制,为海月水母暴发的机理研究提供参考。     

新疆东准格尔纸房东地区奥尔吐组的厘定及火山岩形成时代

新疆纸房东地区出露一套火山岩,其形成时代缺乏年代学依据,地层单元划分也存在争议。文章采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得新疆纸房东地区火山岩成岩年龄为304±4.0 Ma,属晚石炭世。该套火山岩地层不整合于早石炭世条山群(C1T)或姜巴斯套组(C1j)之上,被早侏罗世八道湾组(J1b)不整合覆盖,地层中产晚石炭世芦木类化石Calamites undulatus sternberg。该地层以陆源碎屑岩为主,偶夹少量英安岩及英安质角砾凝灰岩,而早石炭世巴塔玛依内山组(C1b)发育基性火山岩,夹极少量陆源碎屑岩,火山岩形成于早石炭世。该套火山岩与巴塔玛依内山组火山岩在岩性组合、喷发特征及形成时代方面均具有明显差异,因此,本文将该套火山岩地层重新厘定为晚石炭世奥尔吐组(C2o)。     

CO2-咸水-砂岩相互作用过程中微生物群落结构动态变化特征

采用MiSeq高通量测序技术,分析CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中微生物群落结构及多样性的动态变化特征.结果表明CO_2注入咸水层后,部分微生物可在极端条件(高温、酸性)下生长.在CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中,微生物菌属种类趋于单一,变形菌门相对丰度最终达到99.77%.优势菌属在群落结构变化过程依次为假单胞菌属,柠檬酸杆菌属及短波单胞菌属.同时,CO_2注入后还存在着芽孢杆菌属,嗜氢菌属,根瘤菌属等微生物群落结构变化过程中特有的微生物菌群;随着CO_2注入时间的延长,香农指数逐渐变小,辛普森指数逐渐变大,表明微生物群落结构变化过程中,细菌多样性显著降低,且变化过程中所发现的芽孢杆菌属、柠檬酸杆菌属、假单胞菌属等菌属均能够促进CO_2在微生物介导的CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中的溶解/沉淀捕获.此外,注入CO_2后香农指数从5.330 2降至1.946 5,表明生物多样性显著减少.研究发现,以上几类菌属对钾、钠长石类矿物以及绿泥石的溶蚀有着积极的作用,同时也促进了方解石、菱铁矿等矿物的生成.反之,CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中矿物溶解或沉淀过程导致的pH的变化,水化学组分中的阴阳离子浓度的变化等,与微生物群落结构变化存在着密切的关系.     

基于高通量测序和代谢组学解析重金属污染对农田微生物群落组成和功能的影响

重金属污染会影响微生物组成和群落结构,其与微生物的相互关系一直是重金属污染生态学研究的热点.河南省新乡市是中国著名的电池生产城市,因电池生产废水污灌造成严重的土壤重金属污染.目前有关新乡市长期灌溉电池废水造成的重金属污染对微生物群落组成和代谢功能的影响鲜见报道.采集了新乡市某长期生产电池厂旁3个重金属污染位点,重金属含量测定表明Cd和Pb超过相关标准,分别超标34~66倍和1.5~2.32倍.采用高通量测序分析了细菌和真菌群落组成,结果表明细菌由芽孢杆菌属、节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏菌属等优势属,真菌由油壶菌属、小不整球壳属、Gibellulopsis和被孢霉属等优势属组成,表明经过长期的重金属胁迫,新乡长期重金属污染土壤富含重金属抗性细菌和真菌.环境因子和微生物群落相关性分析表明,总量Cu、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响细菌群落组成,总量Cd、Ni、Pb、Zn、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响真菌群落组成.目前,关于重金属污染对微生物群落代谢影响的研究较少,采用非靶向代谢组学分析表明,不同位点间代谢产物具有差异.通路富集分析表明,这些差异代谢物涉及代谢过程、环境信息处理和翻译等遗传信息加工等,在微生物缓解重金属导致的胁迫和环境适应中可能起到作用.     

外源亚精胺调控黑麦草根系响应镉胁迫及其转录组学分析

应用外源生长调节物质是增强植物抗逆能力的有效手段之一.以黑麦草为受试植物,进行水培试验,探究外源基施0.1 mmol ·L^-1亚精胺（Spd）对不同水平（0、5和10 mg ·L^-1）镉（Cd）胁迫下黑麦草根系生理学和分子生物学两方面的影响.生理学研究结果表明,Cd胁迫显著降低黑麦草根系的生理机能,而添加Spd可有效缓解Cd引起的负面作用.其中对根系可溶性蛋白含量的影响最为显著,较5 mg ·L^-1和10 mg ·L^-1 Cd单独处理,分别提高了90.91%和158.35%.Spd还通过提高抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量、过氧化物酶（POD）活性来抑制氧化胁迫产物丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）的积累,对根系活力和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响则不显著.分子生物学研究结果表明,10 mg ·L^-1Cd胁迫致使黑麦草根部大量基因发生了差异表达,应用外源Spd后差异表达基因的数目、差异显著性和差异倍数均显著降低,GO富集分析最显著的部分由响应有机环状化合物、醛基/酮基转移酶活性变为响应三价铁离子和2''-脱氧麦根酸2''-双加氧酶活性.单基因表达热图分析发现,外源Spd上调了锌铁转运蛋白和2''-脱氧麦根酸2''-双加氧酶相关基因的表达,提高了根系对铁的吸收利用能力.综上所述,施用一定浓度的Spd可有效调控黑麦草根系对Cd胁迫的响应,增强其耐性生理,减轻Cd的毒害效应.     

人工纳米材料增强植物耐盐性的机理研究

土地盐渍化问题导致土壤环境恶化和农作物减产,基于纳米材料(NMs)的纳米农业技术在增强植物耐盐性方面的潜力正备受关注. 目前,关于NMs提高植物耐盐性的分子机制仍不明确,因此以烟草(Nicotiana tabacum L.) BY-2悬浮细胞为供试材料,研究对照组(CK)、盐胁迫处理组(S)以及盐胁迫下分别暴露于纳米二氧化钛(nTiO₂)和纳米硒(nSe)的细胞活性变化,并通过非损伤微测系统(NMT)原位实时检测Na+流速,采用液相色谱质谱联用(LC-MS/MS)技术分析NMs对盐胁迫下烟草BY-2悬浮细胞代谢组的影响. 结果表明:①0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的活性分别显著提高8.1%和13.6%. ②0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的Na+外排也分别显著增加了171.5%和99.0%. ③两种NMs通过调控不同的代谢通路增强烟草BY-2悬浮细胞的耐盐能力. 烟草BY-2悬浮细胞暴露于0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)和0.5 mg/L nSe (处理12 h)后分别识别出53种和73种差异代谢物,nTiO₂可增强多种类别代谢物〔部分氨基酸和肽、脂肪酸和共轭物、三羧酸循环(TCA cycle)有机酸、糖类和嘧啶等物质〕的合成,而nSe则主要增强氨基酸和肽、吲哚和水杨酸等物质的合成. ④暴露于nTiO₂后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中尿苷、吡哆醛、甘露糖、大麦芽碱和葫芦巴碱等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关;暴露于nSe后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中吲哚丙烯酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关,这些物质多参与莽草酸代谢通路,因此nSe可能通过调控莽草酸途径增强Na+外排. 研究显示,0.1 mg/L nTiO₂与0.5 mg/L nSe分别通过不同的代谢途径增强烟草BY-2细胞的耐盐性.