生物脱氮中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施的研究进展

氮化合物在生命代谢过程中扮演着重要的角色,但过多的无机氮会导致水体恶化进而影响人类健康,生物脱氮技术可高效去除环境中的无机氮且不引起二次污染。随着工程纳米颗粒在生活中的广泛应用,导致其大量释放到土壤及水体中,极大地阻碍了废水处理中的生物脱氮过程,因此,微生物脱氮过程中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施成了近年来的研究热点。阐述了工程纳米颗粒进入水环境的方式,系统分析了工程纳米颗粒对废水处理系统和生物脱氮过程的影响,详细说明了工程纳米颗粒对脱氮微生物的毒害作用、脱氮微生物的抵御机制及减毒措施,并对未来的研究趋势进行了展望。旨为提高工程纳米颗粒存在条件下的脱氮效率具有重要的理论指导意义,同时,可促进工程纳米颗粒对耐冷异养硝化和好氧反硝化菌的毒害及应激机制研究。

油橄榄研究进展及其在贵州的发展建议

油橄榄(Olea europaea L.)又名洋橄榄、齐墩果,是世界名贵常绿木本油料兼果用经济树种,原产于地中海沿岸,富含优质食用植物油—橄榄油,广泛应用于食品医药、化妆品和化工等行业。从油橄榄的起源分布、生物学特征及生长环境、主要成分与利用价值、生产技术、产量及贸易等方面对其研究进展进行概述,分析我国油橄榄产业发展面临的机遇与存在问题,提出了贵州油橄榄产业发展的相对建议。

一株云南木霉菌培养条件的优化及其对茶炭疽病的防控研究

为优化对茶炭疽病菌Colletotrichum camelliae有拮抗作用的云南木霉菌Trichodema yunnanense的发酵培养条件,并明确发酵液对茶炭疽病的防控效果,以对C.camelliae的抑菌率为评价指标,通过单因素和响应面试验,优化云南木霉菌的发酵条件并获得发酵液,比较其对茶炭疽病的抑菌活性、离体叶片和盆栽茶树叶片防效及茶树生长的影响。结果显示,T.yunnanense的最佳发酵条件为马铃薯200 g·L^(-1)、甘露醇18.85 g·L^(-1)、酵母浸膏4.73 g·L^(-1)、装液量372.60 mL·L^(-1)、培养温度25℃、pH 6.6、12L∶12D。10%的发酵液对C.camelliae的抑菌率达92.61%,对感染茶炭疽病的离体茶树叶片与盆栽茶树叶片的防效分别为63.71%与68.95%,均显著高于哈茨木霉菌(T.harzianum)可湿性粉剂与多菌灵的防效。同时,10%发酵液处理后的茶树幼苗根长提升69.16%,根鲜重提升215.70%,株高增加42.13%,地上部鲜重增加212.11%。表明T.yunnanense发酵液兼具抗菌和促生作用。研究结果为T.yunnanense在茶炭疽病生物防治中的应用奠定了一定的理论基础。

隶属函数分析法对25份贵州玉米种质抗旱性评价研究

干旱是制约玉米产量的重要因素之一,通常可引起20%～50%的减产。测定玉米植株抗旱相关指标及综合评价对于筛选抗旱玉米种质具有重要价值。本研究采用盆栽和PEG处理模拟干旱对25份贵州玉米种质三叶期的植株鲜重、叶片相对含水率、根冠比等抗旱指标进行测定,结果表明,金单999的植株鲜重最高,为109.83g,CML 171植株鲜重最低,为32.12g;而金玉818的相对含水量最高,为99.26%,CML 171的相对含水量最低,为22.47%。另外,不同玉米品种的根冠比以黔单16号最大,S 273次之,分别为266.73与251.36,以QB 1013根冠比最小。同时结合隶属函数法对这25种玉米种质的抗旱性进行综合评价,结果表明,金玉818、金单999为抗旱较强的品种;黔单18号、金玉506、金玉819、金玉838、黔526、QB 48、S 611、QB 1018、QB 1013、黄C、QB 516、18599、QB 506、QB 446为中等干旱品种,黔单16号、QB 39、QB 948、QB 191为弱抗旱玉米品种。此外,隶属函数分析表明玉米种质S 273、T 32、CML 171、J 106、QB 662为不抗旱品种。

CRISPR/Cas 9基因编辑技术降低贵州禾株高研究

为获得株高降低的贵州禾水稻新种质,以贵州禾高秆糯稻材料黎平杂边禾为研究材料,根据CRISPR/Cas 9靶位点设计原则设计水稻OsGA20ox2基因的特异性靶点sgRNA序列,构建水稻OsGA20ox2基因的CRISPR/Cas 9定点突变载体,利用农杆菌介导的愈伤转化法遗传转化黎平杂边禾,通过潮霉素筛选,以及PCR分子检测,获得16株转基因植株。对筛选获得的转基因植株基因进行测序,获得7株OsGA20ox2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。研究表明,T 1代突变体植株株高比黎平杂边禾降低了29.6%。

利用CRISPR/Cas 9基因编辑技术提高贵州禾产量研究

以贵州禾糯稻黎平杂边禾为研究材料,设计水稻产量控制关键基因OsCKX2的CRISPR/Cas 9编辑特异性靶点序列,构建水稻OsCKX2基因的CRISPR/Cas 9定点编辑载体,并利用农杆菌介导法导入黎平杂边禾,通过潮霉素筛选及PCR分子检测,获得20个独立的转基因植株。对筛选获得的转基因T0代植株基因进行测序比对,获得7株OsCKX2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。对纯合的突变体T1代植株农艺性状进行分析发现,与野生型黎平杂边禾相比,突变体的穗粒数增加16.67%,单株产量增加25.03%。本研究获得了产量增加的黎平杂边禾基因编辑的新种质。

3个贵州薏苡品种农艺性状及光合特性研究

为探究贵州薏苡农艺性状及光合生理特性,以兴仁小白壳、黔薏苡1号、黔薏苡2号进行田间小区试验,测量其农艺性状并测定光合特性日变化,以期为发掘高产的薏苡品种提供理论依据。结果表明:黔薏苡1号的茎粗、分蘖数、单株产量、主茎产量均显著高于黔薏苡2号和兴仁小白壳;黔薏苡2号的株高、茎节数、分蘖数显著低于兴仁小白壳。3个薏苡品种之间的净光合速率、气孔导度及胞间CO2浓度日变化趋势均不同,兴仁小白壳和黔薏苡1号各自在13:00、14:00出现午休现象,表现为黔薏苡1号、黔薏苡2号净光合速率显著高于兴仁小白壳,黔薏苡1号净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率均显著低于其它两个品种,此后逐渐升高,16:00时达到峰值并显著高于其它两个薏苡品种。蒸腾速率兴仁小白壳在10:00~11:00、14:00~15:00时间段高于黔薏苡1号、黔薏苡2号。

贵州禾来拢茎尖遗传转化体系的研究

以贵州禾来拢茎尖为材料,遗传转化含有Ubiqutin启动子的苦瓜几丁质酶基因McCHIT1,设计正交试验,探究农杆菌菌液浓度、真空渗透压和真空处理时间对贵州禾来拢茎尖遗传转化的影响。结果表明:对植株的死亡率及转化率影响最大的是真空处理时间,其次为菌液浓度,真空渗透压的影响较小。综合考虑植株死亡率及转化效率认为,菌液侵染浓度OD6000.8,真空处理时间11min,真空渗透压16kPa为农杆菌介导贵州禾来拢茎尖遗传转化的最优参数。

玉米ZmASA2基因的克隆与生物信息学分析

邻氨基苯甲酸合成酶(Anthranilate synthase,AS),是存在于植物细胞中催化色氨酸合成的复合酶,由α亚基和β亚基组成。本研究采用RT-PCR技术,从玉米B73中克隆得到一个编码邻氨基苯甲酸合成酶α亚基同源基因的cDNA片段,命名为ZmASA2。氨基酸序列分析表明,该cDNA片段全长1731 bp,预测编码一条含577个氨基酸的多肽,分子量为64.48 kD,理论等电点为6.64。生物信息学分析表明,ZmASA2属于定位在细胞质中的亲水性蛋白,二级结构主要为α螺旋。系统发育分析表明,ZmASA2蛋白与南荻和高粱的AS在进化上种属关系最近。qRT-PCR结果显示,ZmASA2在授粉后30 d籽粒表达量最高,其次是茎。

刈割时期对饲料油菜生物量及营养品质的影响

为探索饲料油菜不同刈割时期对生物量及营养品质的影响及稳定性,以高蛋白饲料油菜牲饲2号刈割时期(初花期、盛花期和终花期)为试验因子,采用单因素随机区组设计,研究不同时期刈割、不同种植地点及两者互作对牲饲2号植株生物量、营养品质的影响。研究结果表明:刈割时期和种植地点可极显著地影响牲饲2号植株鲜重、显著影响植株干重,但互作效应对鲜重和干重的影响均不显著。种植地点除对粗脂肪含量的影响不显著外,对粗蛋白质、粗灰分、钙、磷、粗纤维、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量的影响均达极显著水平;刈割时期对粗蛋白质和粗灰分含量的影响不显著,对磷含量的影响达显著水平,对其他营养成分含量的影响则达极显著水平;地点和刈割时期互作对粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分的影响不显著,对其他营养成分含量的影响均极显著。稳定性分析表明,盛花期刈割的鲜重及粗蛋白质、钙、磷含量在两试点的变异度最小,分别为0.32%、0.05%和19.09%;初花期刈割的干重、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量变异度最小,分别为1.46%、4.59%、5.90%、1.95%、2.44%和2.06%。综合干物质和营养成分产量,终花期刈割优于盛花期和初花期,黔西点优于长顺点。

贵州荞麦重要种质的遗传多样性分析及分子身份证构建

为精准鉴定贵州荞麦种质资源,采用SSR分子标记对60份荞麦种质进行遗传多样性分析,构建DNA分子身份证数据库。结果显示,从100对SSR引物中筛选出16对稳定性好、多态性丰富的引物,在60份供试种质中共扩增出174个多态性条带;Shannon’s信息指数、Nei’s多样性指数、多态信息指数均值分别为0.337、0.206、0.693,引物的多态性较好,能有效揭示60份荞麦种质的遗传多样性;在Dice遗传相似系数为0.374时,所有供试材料可聚为A、B、C三组;当Dice遗传相似系数为0.484时,将苦荞组(A组)更细分为A1、A2两个小组。采用毛细管电泳及8%的聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳对SSR标记扩增产物进行双验证,2种方法的聚类结果一致。结果表明,本研究开发的高效性SSR分子标记能够有效地鉴定贵州荞麦重要种质的遗传多样性且用于构建分子身份证。

中国野生半夏的遗传多样性和遗传结构研究

第四纪气候波动以及地理和环境隔离深刻地影响了现代植物的遗传多样性、遗传结构和地理分布格局。该研究采用分子谱系地理学的研究方法对药用植物半夏19个居群共212个个体的3个叶绿体片段psb K-psb I、atp F-atp H和trn L-F进行分析,探究半夏的遗传多样性、遗传结构、地理分布格局模式及成因,并探讨其居群历史动态。结果表明:(1)半夏总单倍型多样性H d为0.882,总核苷酸多样性π为1.23×10-3,在物种水平上表现出较高的遗传多样性。(2)分子方差分析(AMOVA)结果显示,半夏遗传变异主要发生在居群间,显著的遗传分化(F ST=0.909,P<0.001)和较低的种群内遗传多样性(H S=0.134);种群间遗传分化系数N ST=0.913>G ST=0.855(0.01<P<0.05),表明叶绿体单倍型具有明显的谱系地理结构。(3)中性检验结果显示,Tajima s D值、Fu and Li s D值以及Fu and Li s F值均为不显著正值,Fu s Fs值为不显著负值且失配分析曲线呈双峰,表明半夏居群整体没有经历过扩张事件。(4)单倍型地理分布显示,西南地区和中-东部地区具有单倍型多样性较高,并存在特有单倍型,故推测第四纪冰期时在这两个区域存在冰期避难所。总之,通过3个叶绿体基因对不同区域半夏的分析,阐明了其遗传多样性、遗传结构和地理分布格局,为半夏优良种源的分子筛选和保护提出了科学的建议和保护策略。

贵州百香果主要种植区病毒种类的检测

百香果(Passiflora edulis)作为贵州特色优势水果,在巩固脱贫攻坚成果和深入实施乡村振兴战略中具有重要意义。但近年来百香果病毒病危害日趋严重,造成产量和品质急剧下降,严重影响产业发展。为确定贵州百香果主要种植区病毒种类、分布及复合侵染情况,本研究从贵州省罗甸县、从江县、榕江县、镇宁县和贞丰县5个百香果主要种植区采集疑似感病叶片153份,采用RT-PCR技术对其进行检测。结果表明:样本共检测到7种病毒,分别是东亚西番莲病毒(East Asian Passiflora virus,EAPV)、夜来香花叶病毒(Telosma mosaic virus,TeMV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)、芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus,TuMV)、西番莲斑驳病毒(Passiflora mottle virus,PaMV)、西番莲潜隐病毒(Passiflora latene carlavirus,PLV)和马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)。EAPV检出率最高,达96.08%,以下依次为TeMV(81.70%)、CMV(78.43%)、TuMV(44.44%)、PaMV(26.80%)、PVY(24.84%)和PLV(15.03%);值得重视的是,PVY主要为害马铃薯,而侵染百香果为首次报道。本次检测到的7种病毒的测序结果与相应参考序列的核酸一致性均在95%以上,经构建进化树发现,EAPV、TeMV、PaMV、PLV、TuMV分别与中国各省份的百香果病毒分离物存在一定的地理聚集性,而CMV和PVY分别与西班牙CMV甜瓜分离物和卢旺达PVY辣椒分离物亲缘关系最近,这说明这些病毒来源及感染途径复杂,未在国内大面积传播。本次共检测到24种复合侵染类型,以3~5种复合侵染类型为主,复合侵染率达94.77%,其中EAPV+TeMV+CMV组合是复合侵染中出现最多的类型;EAPV、TeMV和CMV的检出率高达78.43%~96.08%,在5个百香果主要种植区均有检出,且在多种复合侵染类型中普遍存在,因此这3种病毒为侵染贵州百香果主要种植区的优势病毒。此外,本研究建立了EAPV、TeMV和CMV的多重PCR检测体系,为相关病毒的快速检测提供技术支持。

香辛料精油对病原微生物抗菌机理的研究进展

当代人的饮食观念已有所转变,不只关注食品的色、香、味等传统特征,而更加注重食品的绿色性、安全性和健康性。所以,研发新型的食品抗菌剂已成为目前的研究热点。香辛料精油含有的抑菌活性成分及其对病原微生物的抗菌机理是当前主要的研究方向。香辛料精油的抗病原微生物机理主要有:破坏病原微生物的细胞膜和细胞壁结构导致细胞质流失、干扰核酸和蛋白质合成、影响病原微生物细胞代谢过程、影响其运动性、抑制其生物膜形成和破坏已形成的生物膜及影响其群体感应系统。未来,可从分子水平上深入研究香辛料精油抗病原微生物活性及其具体的作用通路,并加强其在食品工业中的应用研究,以期为新型天然抗菌剂在食品产业中深入应用提供理论和实验基础。

贵州典型岩溶区不同植被类型下碳酸盐岩溶蚀速率及影响因素

为探究不同岩溶区不同植被类型下碳酸盐岩溶蚀特征及其影响因素。采用溶蚀试片法研究贵州茂兰自然保护区(ML)、镇宁沙子乡(SZ)、兴义郑屯镇(ZT)和施秉干竹槽(GZ)4个典型岩溶区不同植被类型下的溶蚀速率,并分析其主要影响因素。结果表明:不同岩溶区基岩试片、标准试片在一年和一年半的溶蚀速率为2.37~7.42 mg/(cm^(2)·a),溶蚀速率大小表现为SZ>GZ>ML>ZT。4个岩溶区不同植被类型下的试片溶蚀速率存在明显差异,ML和GZ的试片溶蚀速率表现为乔木林>灌木林>草地,SZ和ZT的试片溶蚀速率表现为灌木林大于乔木林和草地,说明不同岩溶区乔木林和灌木林能明显促进碳酸盐岩溶蚀;在土壤0~30 cm,试片溶蚀速率整体随土层增加而增加。ML和ZT的溶蚀速率主要受到土壤CO_(2)含量和土壤pH的影响;SZ主要受到土壤pH和土壤含水量的影响;GZ主要受到土壤CO_(2)含量和土壤有机碳的影响,可见土壤因子对不同岩溶区溶蚀速率的影响存在差异。该研究可为岩溶碳汇精准估算和生态修复与保护提供参考依据。

应用隶属函数法筛选贵州玉米苗期抗寒种质

本文以25种贵州本地玉米种质为材料,在低温胁迫条件下,测定了植株鲜重、植株干重、根冠比、可溶性糖含量和叶绿素等生理指标,运用灰色关联度分析法对玉米苗期抗寒性鉴定指标进行筛选。发现根干重、植株干重、根鲜重和可溶性糖含量等指标与玉米抗寒性关系较为密切,根上部鲜重和叶绿素含量与抗寒的关联度最小。同时利用隶属函数法对玉米抗寒性进行综合评价,结果表明:金玉818、QB1013和黄C等种质抗寒性较强。

贵州多花木兰根际溶磷菌株的鉴定及代谢组学分析

为了研究溶磷菌如何响应和应对缺磷,将难溶性磷转变成可溶性磷的机制。利用贵州多花木兰根际土壤分离筛选获得溶磷菌株PD19-4,设置无磷(CK)、难溶性磷(UP)和可溶性磷(SP)3种磷元素条件下培养,并采用LC-MS/MS代谢组学方法分析其在不同磷元素条件下培养产生的差异代谢物。经形态学鉴定、理化特性比较和16S rDNA序列比对NCBI数据库,发现PD19-4与巴氏假单胞菌(Pseudomonas baetica)最相似,且同源性达99.65%。代谢组分析发现:(1)菌株代谢物共鉴定出253个。CU(CK∶UP)、CS(CK∶SP)和US(UP∶SP)中差异显著下调的代谢物有68、101和108个。代谢物中有机酸类、氨基酸类、碳水化合物和核苷酸类差异物最多;(2)与CK相比,UP和SP中共同上调较明显的代谢物有磷酸糖类D-甘露糖6-磷酸、D-木酮糖-5-磷酸和核酮糖-5-磷酸类物质,且仅在UP中最活跃的代谢物是D-葡萄糖-6-磷酸和2-脱氧核糖1-磷酸。与UP相比,CK和SP中有机酸类精氨基琥珀酸差异倍数较大且相反,分别为17.28 log 2FC和-17.28 log 2FC;(3)KEGG注释和富集,与SP相比,CK和UP都共同富集在精氨酸、脯氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢途径、碳代谢、磷酸戊糖途径及ABC转运体通路。仅在US中富集的代谢通路有嘌呤代谢、氧化磷酸化、氨基糖和核苷酸糖代谢。综合以上,溶磷菌株从可溶性磷转到难溶性磷环境中,主要通过增加有机酸类和氨基酸类代谢物,同时增强嘌呤代谢、氧化磷酸化、氨基糖和核苷酸糖代谢及磷酸戊糖途径来提高溶磷性。

高校基因工程实验室建设与管理探讨

高校实验室是进行教学和科研的重要基地,也是培养学生动手能力和创新精神的重要场所。结合基因工程实验室建设与管理实践,对基因工程实验室的实验内容、教学目标、实验设置以及实验室"物、教师、学生"管理等方面进行了探讨和论述。

马铃薯套种苦荞对土壤养分、酶活性和微生物的影响

为分析马铃薯套种苦荞下不同时期土壤中的养分、土壤酶活性和微生物生态在苦荞不同生长时期的变化。结果表明,与马铃薯净作区相比,马铃薯套种苦荞区的土壤pH值在苦荞各个生长时期整体均显著上升。在马铃薯净作区,与2020年相比,2021年不同生长时期各土壤营养指标、土壤酶活性具有显著差异,但是对于马铃薯套作苦荞区,不同生长时期的土壤营养指标和土壤酶活性无显著差异,表明套作苦荞可显著缓解马铃薯连作对土壤的影响。在2020年,与净作区相比,马铃薯套作苦荞区在幼苗期的土壤全碳、速效磷含量显著下降,有机质含量显著上升。在苦荞开花期,土壤全碳、全氮、全磷、碱解氮磷含量显著降低,全钾和有机质含量则显著上升;在苦荞成熟期,土壤全碳、全氮、全磷、碱解氮含量显著下降,全钾、速效钾、速效磷含量则无显著变化,有机质含量显著上升;在苦荞幼苗期、开花期与成熟期,土壤脱氢酶活性均显著上升,其他土壤酶活性的变化均不显著;2021年各指标的变化趋势与2020年一致。由结果可知,幼苗期的苦荞需要从土壤中吸收部分碳肥、磷肥,开花期的苦荞需要从土壤中吸收部分碳肥、氮肥、磷肥,成熟期的苦荞需要从土壤中吸收部分碳肥、氮肥。但在上述3个时期,土壤脱氢酶活性的提升可以促进有机质代谢,从而提升有机质含量。另一方面,马铃薯套作苦荞可以降低真菌总数、提升细菌总数,尤其是部分具有生防作用的放线菌总数。综上,苦荞套作模式可稳定土壤pH值,促进苦荞合理利用土壤中的营养成分,并提升有机质、钾肥含量,同时改善土壤微生物生态系统,降低病害发生率,以缓解马铃薯连作对土壤的影响,因而对马铃薯、苦荞而言均是有益的选择。

植物种子a-亚麻酸形成及调控机理研究进展

a-亚麻酸是人体必需但不能自身合成的ω-3系列多不饱和脂肪酸,主要来源于植物油脂。由于大宗油料作物种子油脂中ALA含量普遍较低,所以探寻新的种质资源,了解a-亚麻酸形成及调控机理,对于油脂营养膳食健康及植物油脂改良具有重要意义。种子中富含a-亚麻酸的陆生植物资源有紫苏、亚麻、杜仲、油用牡丹、奇亚、藿香、香薷、猕猴桃、星油藤等。在植物中,ω-3FAD是催化LA转化生成ALA的关键酶,ω-3FAD由在质体中FAD3及在内质网中的FAD7及FAD8组成。目前通过基因组及转录组研究已极大的丰富了ω-3FAD基因家族的鉴定及研究。其中,FAD3基因是种子ALA合成的关键基因,其表达受多个转录因子的调控,bZIP、WRI1、LEC、ABI3、FUS3、ASIL1和PKL等转录因子通过相互作用调控FAD3基因表达,决定油料作物种子中a-亚麻酸的含量。本文综述了高含量a-亚麻酸油料植物资源分布,以及主要油料植物种子中油脂脂肪组成及ALA的含量,种子ALA生物合成基本途径及关键基因,植物ω-3脂肪酸脱饱和酶类型及功能以及ω-3FAD的关键调控因子,以期为高ALA植物新资源的利用,以及油料植物脂肪酸成分改良等相关研究提供理论依据。