构建大肠杆菌合成生物群落利用混合糖同步发酵生产L-乳酸

目的:实现大肠杆菌混合糖发酵产L-乳酸过程中对葡萄糖-木糖的同步利用。方法:以L-乳酸工程菌大肠杆菌JH16(E.coli B,△frdBC△pflB△ackA△adhE,ldhA::ldhL)为出发菌株,通过RED同源重组技术敲除木糖转运及代谢基因xylFGH、xylE和xylA,获得不能利用木糖的菌株大肠杆菌JH16031。以大肠杆菌JH2705(E.coli JH16,△ptsG△mglB)为出发菌株,敲除葡萄糖转运及代谢基因crr、malX和galP,获得不能利用葡萄糖的菌株大肠杆菌JH27071,以构建大肠杆菌合成生物群落。通过摇瓶和5 L发酵罐试验确定该合成生物群落在混合糖发酵时较优的混合接种比例。结果:以60 g/L葡萄糖和40 g/L木糖为碳源进行发酵,当JH16031与JH27071初始接种比为1∶50,初始OD_(600nm)=0.5,混合糖的利用率最高,在84 h内消耗97%的糖,并在96 h内结束发酵。葡萄糖消耗速率为705 mg/(L·h),木糖消耗速率为435 mg/(L·h),L-乳酸产率为951 mg/(L·h),L-乳酸产量达到92 g/L,糖酸转化率为91%。结论:构建大肠杆菌合成生物群落可实现利用混合糖发酵产L-乳酸过程中葡萄糖和木糖的同步利用。研究结果为工业发酵生产中,使用低成本的木质纤维素为原料,降低发酵成本,提高混合糖利用率提供技术支持。

强还原土壤灭菌对土壤原生生物群落的影响

强还原土壤灭菌(Reductive soil disinfestation,RSD)是一种高效、安全以及环保的土壤灭菌方法。土壤原生生物是土壤微生物的重要组成部分,对土壤养分循环和植物生长起到一定的促进作用。目前关于强还原土壤灭菌对微生物群落影响的研究报道较多,但大都集中于细菌和真菌群落,较少关注原生生物群落。以长期连作番茄土壤为研究对象,设置4种不同RSD处理(对照组、添加玉米秸秆、添加甘蔗渣和添加玉米秸秆+甘蔗渣),RSD步骤为:按照上述4种不同处理添加有机物料,采用淹水和覆膜的方式隔绝空气,并在35℃条件下处理21 d,处理结束后在自然风干的第1、3、7和21天取样,选取第21天的土样进行高通量测序。通过高通量18S rRNA基因扩增子测序技术分析RSD处理后土壤原生生物群落组成和功能群落的变化,利用冗余分析明确影响原生生物群落的关键环境因子。结果表明,在自然风干期间不同RSD处理增加了土壤全碳含量,土壤速效磷含量呈先下降后上升再下降的变化趋势。RSD处理后丝足虫门(Cercozoa)、纤毛门(Cilipohora)以及变形虫门(Amoebozoa)为优势类群,其相对丰度分别为19.2%-25.9%、13.8%-26.9%和12.0%-28.8%。RSD处理提高了捕食型和寄生型原生生物群落的相对丰度,降低了自养型原生生物的相对丰度,并没有改善土壤原生生物群落多样性。土壤速效磷含量和土壤铵态氮含量是影响土壤原生生物群落的关键环境因子,其中土壤速效磷含量与捕食型、自养型和寄生型原生生物功能群落的相对丰度呈现显著相关性。该研究证明了RSD处理对土壤原生生物群落组成和群落功能组成有显著的影响。

微塑料老化对表面微生物群落结构的影响

微塑料表面微生物的定植以及生物膜的形成是最近几年研究的热点问题,然而老化的微塑料对微生物群落结构和生物膜形成的影响鲜有报道。进入环境中的微塑料易老化使其表面性质发生改变,如比表面积增大、疏水性降低、引入含氧基团等。与原始微塑料相比,老化微塑料表面附着微生物更多,疏水性降低使得微生物更易于附着。微塑料表面微生物的丰富度与均匀度与周围环境存在差异,这也表明微塑料可能作为一个新的生态位。微塑料表面生物量随着定植时间增加而增加,老化过程中微塑料表面定植的优势菌属也会随时间变化。与原始微塑料相比,老化微塑料由于添加剂的渗出,可能吸引某些特定细菌定植在老化微塑料表面。通过回顾以往的研究总结微生物定植的特点,为相关研究提供参考,减小老化微塑料引起生态风险的可能性。

多种养殖模式池塘生物群落比较研究

本文对无地膜对虾养殖模式、有地膜对虾养殖模式、鱼虾混养模式、纯养鱼模式四种养殖模式的5个池塘在池塘养殖中后期的水质理化特征及浮游植物和浮游动物群落结构进行了调查,并对四种养殖模式的水质和浮游生物状况进行了总结。结果表明,从水质理化特征来看,两种对虾养殖模式中有地膜对虾养殖模式pH、溶氧和水温控制得当,三氮一磷处于高水平;鱼虾混养模式pH呈现高水平状态;纯养鱼模式呈现透明度高、溶氧高、温度低、pH低和三氮一磷低的特点;从浮游生物群落结构来看,浮游植物在种类上均以咸淡水种类为主,浮游动物以盐水种类为主,养殖中期,两种对虾养殖模式和鱼虾混养模式蓝藻均为优势种,而纯养鱼模式硅藻占绝对优势,浮游动物优势种中原生动物和轮虫占绝对优势,表明浮游动物普遍存在小型化,其中无地膜对虾养殖模式和纯养鱼模式桡足类占据一定优势,表明池塘生态稳定性较好。综合上述结果,本文提出了控制水质、控制蓝藻和减少浮游动物小型化的措施,以期能为完善现有的养殖模式,提高池塘养殖的综合经济效益,实现可持续发展提供一定的数据支持和科学参考。

生态复苏视野下关于水流—生物群落—生态系统过程关系的思考

基于人类文明发展与河流的关系,分别从水流变化对河流生物群落的影响、水流变化对生态系统过程的控制、水流变化条件下生物群落和生态系统过程的内在联系、水生态学研究成果对河流生态系统恢复的指导实践四个方面系统梳理总结了国内外关于水流—生物群落—生态系统过程三者相互关系的研究成果,并就当前该领域研究面临的挑战和机遇进行了分析,明确了未来研究方向和内容。

矿区林下经济植物种植对根际土壤生物群落特征及理化性质的影响

这是一篇矿山环境工程领域的论文。为评价离子型稀土矿区林下经济植物种植对根际土壤生物群落特征及理化性质影响,选取何首乌、葛根等7种典型林药经济植物和黑麦草、狼尾草等7种典型林草经济植物为研究对象,开展林下经济植物种植盆栽实验。通过测定植物株高、叶面积、地上/地下部生物量和土壤全磷、全钾、全氮、速效氮、速效磷、有机质、阳离子交换量以及微生物群落组成、丰富度、多样性等指标,综合研究林下经济植物种植对根际土壤生物群落特征及理化性质的影响。结果表明:种植中草药类植物会增加微生物多样性,而种植牧草类会对微生物群落组成产生一定的影响;种植中草药类林下经济植物对土壤肥力有较明显的提高,粉防己最为明显较照对组全氮、碱解氮、有机质、分别提高300.0%、118.5%、825.3%;种植牧草类对土壤肥力影响不明显。通过本文研究表明,种植林下经济植物会对土壤生物群落产生一定的影响,并在一定程度上提高土壤肥力。

基于MABR的压裂返排液处理及微生物群落研究

压裂返排液含有多种复杂有机物,毒性高、盐度高以及可生化性差。设计了1个三级MABR系统用于压裂返排液的处理,该系统在最适宜运行参数下表现出优异的除碳脱氮性能,出水经过芬顿试剂处理后满足污水综合排放二级标准。MABR系统对COD、NH^(+)_(4)-N和TN的去除率分别达到79.30%、96.06%和75.61%。微生物分析表明MABR生物膜富集了丰富的功能菌群,Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)是生物膜中的优势菌群。阐明了MABR处理压裂返排液的技术可行性,为MABR在处理相关废水中的应用奠定了基础。

克氏原螯虾不同类型养殖池塘浮游生物群落结构及其多样性研究

养殖水体浮游生物是克氏原螯虾的饵料基础,能促进水体生态系统的物质循环和能量流动,影响克氏原螯虾的生长、池塘的水质和生态系统的生产性能。为促进克氏原螯虾产业的发展,提高其品质和产量,2013年5月3日~11月8日,安徽省虾蟹产业体系课题组对当涂县花津湖水产品有限公司克氏原螯虾三种不同类型养殖池塘采集的180个水样浮游生物种类组成、密度和生物量进行了测定,运用Shnnon-Wiener多样性指数（H）、Simpson优势度指数（D）和Pielou均匀度（E）指数对浮游生物群落及其多样性进行了分析,旨在为稻虾轮作养殖模式提供理论依据。

长期施肥对灰漠土生物群落和酶活性的影响

长期定位试验表明：施肥对灰漠土生物类群、酶活性有一定影响，同时生物类群和酶活性也改变了土壤生态环境。（1）施肥对灰漠土动物个体及类群数的影响显著，长期单施化肥对土壤动物优势度作用较大，化肥配施有机肥丰富了土壤动物组成，化肥配施秸秆有利于增加土壤动物的丰度，尤其是疣跳科和等节跳科动物个体数量增加近10倍，长期不施肥土壤动物均匀性较高，但优势类群数较低；（2）灰漠土微生物组成以细菌为主，特殊微生物生理类群是以固氮菌和氨化细菌数量居多。长期单施化肥不利于土壤微生物生长，几种菌类数量均较低，化肥配施有机物料增加了土壤微生物类群数量，比对照增加15％～44％，长期不施肥土壤微生物数量高于单施化肥处理。（3）灰漠土自身过氧化氢酶含量较高，蔗糖酶次之。土壤4种酶活性中除过氧化氢酶与土壤养分之间呈负相关以外，其余3种酶活性与土壤速效养分均呈正相关或显著正相关。长期单施化肥土壤脲酶、磷酸酶活性降低，长期不施肥土壤脲酶、磷酸酶活性高于单施化肥处理，化肥配施有机肥或秸秆的土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性比长期不施肥增加了24％-31％。因此，化肥配施有机物料增加了土壤酶活性，加速了土壤熟化，改变了土壤生态环境。

模拟水动力对湖泊生物群落演替的实验

从静止状况到小水流、大水流的模拟水动力实验表明 ,水动力对湖泊生物群落演替起重要作用 .藻类种类数以小水流时最高 ,其生物量也最高 ,这与NO- 3 /TDN比值相一致 .由静止状态到大水流状态 ,藻类数量呈现递增趋势 ,这与相应的TDN/TN、TDP/TP呈递减趋势相呼应 .浮游动物的种类、数量的变化较之浮游植物更明显 ,尤其是枝角类的变化更大 .动力作用通过增加水体中悬浮质、降低透明度、改变水下光照条件及理化与生物过程释放营养物质 ,致使浮游植物、浮游动物群落结构。

化学除草剂对农田生物群落的影响

从直接作用和间接作用两个方面,在个体、种群和群落3个水平上综述了化学除草剂对农田植物、动物和微生物群落的影响,并提出了今后需要加强研究的几个问题(1)残留在作物和杂草植株内的除草剂及其代谢产物通过食物链和生物富集作用对农田动物群落各级消费者造成的影响;(2)非作物生境使用化学除草剂对毗邻作物生境天敌群落的影响,以及作物生境使用除草剂对邻近非作物生境天敌群落的影响;(3)由除草剂长期使用引起的杂草群落演替、多样性下降、地表覆盖物和地下生物量减少对土壤动物和微生物群落的物种组成、分布、丰富度及其生态功能的影响;(4)化学除草剂与杀虫剂和化肥等其他农用化学品对农田生物群落的联合作用。

福建海岛潮间带底栖生物群落生态的研究

对福建海岛潮间带大型底栖生物共鉴定 86 2种 ,其中动物为 734种 ,藻类为 1 2 8种 .对 1 1个主要海岛的潮间带生物群落测定Jaccard群落系数 ,应用加权均值联结法聚类分析及极坐标排序分析 ,海岛潮间带生物群落可分为 3个类型 :( 1 )开敞海域群落 ,宏观上分布于地处远岸水域的海岛或近岸凸出部、开阔部水域的海岛 ;( 2 )近岸港湾群落 ,分布于近岸或港湾的海岛 ;( 3)河口群落 ,分布于河口区的海岛 .群落种类组成和海岛所在地理位置及其生境密切相关 .

采用高通量测序分析全程自养脱氮(CANON)系统不同脱氮效能下的微生物群落结构

从微生物优势菌群构成角度揭示一体式全程自养脱氮反应器（completely autotrophic nitrogen removal overnitrite,CANON）启动、稳态运行及崩溃的微观机理,有助于优化调控微生物种群、增强CANON的脱氮效能.试验采用序批式反应器（sequencing batch reactor,SBR）,以间歇曝气方式启动CANON系统（35益依1益）,考察了CANON系统从启动、稳定到恶化过程的氮素转化率和微生物活性;同时对污泥样品采用16S r DNA宏基因组高通量测序技术,考察种泥和不同脱氮效能时期的微生物种群结构.试验结果表明：本CANON系统的厌氧氨氧化菌（anaerobic ammonium oxidation bacteria,An AOB）为Candidatus Kuenenia,氨氧化菌（ammonium oxidation bacteria,AOB）和硝化菌（nitrite oxidation bacteria,NOB）分别为亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和UnculturedNitrospinaceae;系统启动时,An AOB丰度达到0.44%,AOB和NOB分别占总菌的27.61%和1.33%,脱氮效果最佳时的总氮容积去除率达到218.0 mg/（L·d）;由于系统溶解氧质量浓度较低（0.15～0.25 mg/L）,好氧段发生厌氧氨氧化反应,好氧段结束时亚硝氮积累量持续下降,导致缺氧段亚硝酸盐基质不足,An AOB受到抑制;长期运行条件下,反应器内生物多样性及An AOB丰度均有所下降.反应末期,Nitrosomonas占总菌群数量的62%,成为优势菌种,而An AOB仅占0.13%,与此时较低的总氮容积去除率（19.3 mg/（L·d））相吻合.

黄海生态系统高营养层次生物群落功能群及其主要种类

根据2000年秋季和2001年春季在黄海的两次大面调查,选取生物量占总生物量90%的生物种类为研究对象,分析了黄海生态系统以及3个生态区(冷水团海域、近岸水域和黄海南部水域)春秋两季高营养层次生物群落的功能群组成及其主要种类。结果表明,黄海生态系统高营养层次生物群落包括6个功能群。按生物量排序为:浮游生物食性功能群、底栖动物食性功能群、鱼食性功能群、虾食性功能群、广食性功能群和虾/鱼食性功能群,各功能群营养级范围分别为3.22～3.35、3.30～3.46、4.04～4.50、3.80～4.00、3.38～3.79和4.01。黄海生态系统的主要功能群为浮游生物食性功能群和底栖动物食性功能群,占总生物量的79.6%;主要种类包括13种:小黄鱼、鳀、细巧仿对虾、银鲳、细点圆趾蟹、带鱼、黑鳃梅童、黄鲫、龙头鱼、双斑蟳、细纹狮子鱼、三疣梭子蟹和凤鲚,约占总生物量的70.6%。从不同季节看,春季黄海不同生态区高营养层次的营养级接近,而秋季差别较大,这主要与生物繁殖和索饵群体组成及摄食习性相关。从不同生态区看,黄海冷水团海域高营养层次生物群落以浮游生物食性功能群为主,受季节变化的影响较小,其高营养层次的营养级接近。黄海近岸水域和黄海南部水域高营养层次生物群落功能群组成受季节的影响较大,秋季的营养级均高于春季的营养级。这表明黄海冷水团海域较近岸水域和南部水域稳定,是黄海的一个典型的生态区域。

水体微型生物群落参数与水质指标相关性的研究

利用聚氨酯泡沫塑料块 (简称PFU)对清华园内某一连续水体中的微型生物群落的变化进行了观测。所研究的微型生物主要包括细菌、真菌、藻类和原生动物 ,此外也包括一些小型的后生动物 ,如轮虫等。所考察的水质指标主要有 :水温 ,pH值 ,DO ,CODMn,TN ,TP以及叶绿素a含量等 ,并对水体的富营养化程度进行评价 ,采用层次分析 -主要成分分析营养度法 (AHP -PCA法 )计算出综合营养指数TLIc 值。试验结果表明水体微型生物群落参数 (如Seq,G ,T90 % 和HI)和水质指标 (如TLIc)

鸭绿江口及邻近海域生物群落的胁迫响应

利用ABC曲线法结合粒径谱理论对鸭绿江口近岸海域的生物群落特征、优势种演替、多样性水平、稳定性状况等进行了分析,并尝试构建了鸭绿江口近岸海域生物群落稳定性的评估模型。研究结果表明,鸭绿江口滨海湿地生物群落结构相对简单,优势种演替明显,受外界干扰较大。春、夏季浮游植物以r-对策者为主,群落数量偏离平衡点;秋季以r-对策者为主的微小型浮游植物逐渐被中大型k-对策者演替,群落完成反馈调节,恢复到平衡点。浮游动物由于较高的能量供应其幼体全年一直处于较高优势水平,但生态效率转换相对较慢。潮间带底栖生物群落结构相对简单,优势种演替明显,系统具有低多样性低密度的特点,群落在夏季受外界扰动较大。游泳生物群落主要以小型个体为主,已处于极不稳定状态。构建的群落稳定性评估模型测算结果与上述结论基本一致,这也验证了该评估模型具有一定的有效性与实用性。综合以上分析结果,说明鸭绿江口近岸海域生物群落稳定性较差,受外界干扰比较严重。

黔南扁平村晚石炭世生物礁生物群落分析

在黔南紫云猴场镇以西约 4km扁平村发现了新的大型生物礁组合。该礁产于马平组Triticites带内 ,时间上隶属于晚石炭世晚期。通过对该礁组合中生物群落的详细研究 ,将其自下而上划分为组合面貌不同的 6个群落。其中 ,成礁生物群落有两个 :珊瑚Ivanoviacf manchurica ,叶状藻Eugonophyllum和菌藻类蓝细菌群落及珊瑚Formitchevella群落。前者各种生物在不同环境中独立发育构成小点礁 ,彼此平行排列 ,形成下部点礁层 ;后者由大型笙柱状排列的Formitchevella构成其上部主礁体。这些群落代表了生物礁的不同发展阶段 ,显示了在造礁过程中生物种类更替演化的特征 ,而群落演化与成礁有一致的对应关系 ,并控制着该生物礁的发育和规模。以特征生物Formitchevella为代表的造礁群落的组成、结构、生态特征和礁体生长发育模式在中国乃至世界上的石炭纪礁体中都是独特的 ,构成了晚石炭世罕见的非藻造架生物礁。扁平村生物礁的发现 ,丰富了世界石炭纪造礁生物群落的类型 ,为研究石炭纪造礁生物群落演化。

沉水植物附植生物群落生态学研究进展

在高等水生植物表面经常附着生长着藻类、真菌和细菌等,这些有机群体组成附植生物群落,在大中型浅水湖泊中普遍存在.附植生物群落具有特定的物种组成和空间结构,并随季节推移和沉水植物生长表现出一定的动态变化特征.附植生物群落与宿主植物及周围水体环境联系密切,不仅能够表征水体营养盐、光照、温度等环境因子特征,与沉水植物、食草动物、浮游植物等水生生物类群也存在不同的相互作用.水生生态系统中,附植生物群落参与水体营养物质转化,在草-藻型湖泊生态系统的相互转化过程中起重要作用;其较高的初级生产力作为水生动物重要的食物来源,增加了食物网的多样性;同时,附植生物群落因其独特的生理生态特征正逐渐被应用于水质净化和水环境质量监测.本文在综述近年来附植生物群落研究进展的基础上,分析了附植生物群落的组成结构和动态变化特征,阐述了附植生物群落在水生生态系统中的功能,可为湖泊富营养化治理,尤其是沉水植被的生态修复和管理提供科学依据.

围填海工程对淇澳岛附近水域环境因子与生物群落的影响

围填海工程是人类利用、开发海洋的重要方式,但是频繁开展的人类围填海活动对当地的海洋生态系统产生了深远的影响。以淇澳岛附近水域为研究区域,调查该水域围填海前后环境因子与生物群落的变化情况,从环境的变化趋势以及浮游植物、浮游动物和鱼类在围填海前后种类及多样性的变化入手,研究从2010—2014年淇澳岛水域南部半潮礁围填海工程对当地水域生态系统造成的影响。结果表明,围填海工程对水体的重金属污染及富营养化都有着不同程度的负面影响,并降低了当地水域生物群落的稳定性,群落种类较围填海之前有所减少。

香港维多利亚港码头的附着生物群落

香港维多利港自东至西6座码头的附着生物群落较旺盛，物种多样性比较丰富（183种），其中还有一些外来物种．各湖区的群落结构差别很大．高潮区以滨螺（Littorinabrevicula等3种）-笠贝（Cellanatoreuma等）为标志；中潮区是笠藤壶（Tetraclitaspp．）-牡蛎（Saccostreaechinata）带；低潮区是翡翠贻贝-瘤海鞘-海绵和网纹藤壶带．流急、浪大是群落较旺盛发展主要因子．