烯效唑对盐胁迫下糜子幼苗形态和生理特性的调控效应

为探究叶面喷施烯效唑对糜子幼苗耐盐性的调控作用,以榆糜3号为试验材料,采用砂培方式,研究了三叶一心期叶面喷施烯效唑(50 mg·L^-1)对150 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下糜子幼苗生长和生理特性的影响。结果表明:喷施烯效唑提高了盐胁迫下糜子幼苗叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,同时烯效唑增加了盐胁迫下糜子叶片光系统II的最大光能转换效率、实际光化学效率和光化学猝灭系数,降低了叶片PSⅡ的非光化学猝灭系数;盐胁迫下喷施烯效唑处理株高显著降低(P<0.05),叶面积和地上部干重减小,糜子幼苗总根长、根体积、根总表面积、根平均直径和地下部干重增加;盐胁迫下经烯效唑处理的幼苗叶片和根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性蛋白含量均升高;而丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子自由基(O2-·)含量均下降;其中POD活性和O2-·含量在叶片中无显著差异,而在根系中差异达显著水平(P<0.05)。因此,在三叶一心期叶面喷施50 mg·L^-1烯效唑能够调控糜子幼苗形态特征,增强根系和叶片保护酶活性和可溶性蛋白含量,减缓膜脂过氧化程度,从而有效提高植株的耐盐能力。

叶面补铁对喀斯特土壤小白菜生长、土壤养分及微生物的影响

为探究喷施铁肥对喀斯特地区石灰性土壤上蔬菜生长以及微生物多样性的影响,利用盆栽试验,清水作为对照(CK),研究了0.05%硫酸亚铁(Y0)和有机铁肥(浓度梯度分别为0.05%、0.03%、0.025%、0.02%,记为Y1、Y2、Y3、Y4)对小白菜生物量、叶片抗氧化酶、土壤养分及微生物的影响,结果表明:0.05%硫酸亚铁对小白菜的地上部生物量具有抑制作用,比对照减少了14.16%,有机铁肥对小白菜的生物量表现出不同程度的促进,且Y3、Y4处理增加显著,分别比对照增加了54.26%和57.86%。与对照相比,有机铁肥不同程度增加了叶片抗氧化酶活性,其中超氧化物歧化酶(SOD)影响最大。除Y3、Y4处理外,其余处理均增加了丙二醛(MDA)含量。随有机铁肥浓度的减小,土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量均呈下降趋势,而有机质呈上升趋势,土壤养分在Y4处理时有显著差异。Y4处理细菌、真菌及放线菌数量最高,分别为4.27、0.85和0.39 nmol·g^-1,Y1处理最低,分别为1.18、0.20和0.12 nmol·g^-1。主成分分析表明,硫酸亚铁处理和有机铁肥处理之间土壤微生物群落结构有明显差异,Y0处理相对提高了革兰氏阴性菌(16∶1ω9c,18∶1ω7c)与放线菌(10Me17∶0,10Me18∶0)的丰度,Y3、Y4处理相对提高了革兰氏阳性菌(a17∶0,i18∶0)的丰度。通过对产量与多个因素的相关分析,结果表明小白菜产量与丙二醛呈显著负相关关系,与速效钾含量呈极显著负相关关系,而与土壤有机质含量呈显著正相关关系,但与不同微生物之间无显著相关性。综合比较,喷施0.02%有机铁肥对喀斯特地区小白菜产量及微生物多样性具有最佳效果,研究成果可为喀斯特岩溶地区生态农业发展提供参考。

微生物胞内外pH稳态维持机制研究进展

无论是在环境中还是细胞内部,适当的pH值对于微生物的生存和功能发挥都至关重要。在酸碱环境的胁迫下,微生物进化出了诸如氢离子转运、产生酸性或碱性物质和细胞膜保护等多种应对策略来维持胞内pH稳态。此外,微生物还进化出了主动改变外部环境pH的能力。本文综述了在酸碱胁迫下微生物胞内pH稳态维持机制以及改变胞外pH机制,旨在提高微生物与环境相互作用的认知,为进一步研究微生物与环境协同机制提供参考。

结合代谢组学和转录组学分析恶臭假单胞菌Y-9主动稳定胞内外pH的机制

【目的】揭示恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)Y-9在氨氧化过程中主动调节胞外和胞内pH稳态机制。【方法】在初始pH为7.19和9.40的硝化培养基中培养Y-9生长48 h,利用代谢组学对比分析Y-9氨氧化过程中的显著差异代谢产物并预测解离常数(pKa);结合转录组学对比分析Y-9氨氧化过程中的显著差异调控基因。【结果】Y-9在初始pH为7.19的相对酸性条件下,产生麦芽糖醇提高胞外pH;通过上调脱氨酶、脱亚胺酶和阳离子转运相关基因在相对酸性环境中的表达来维持细胞内pH稳定性。在初始pH为9.40的碱性条件下,产5-氨基戊酸3和草氨酸等有机酸及酸性物质降低胞外pH;通过调控NADH脱氢酶、细胞色素、ATP合酶和氨基酸转运相关基因的表达来维持细胞内酸度,应对碱性环境。【结论】本研究结果首先发现了Y-9具有稳定胞外pH的能力,探讨了其胞内pH稳态机制,拓展了对微生物与环境相互作用的认知,为进一步认识微生物脱氮过程中系统pH稳定机理提供了理论依据。

ZnO和CuO纳米颗粒对废水生物处理的影响及缓解毒性的研究进展

ZnO和CuO纳米颗粒(nanoparticles, NPs)在研究、医学和工业等领域的广泛使用,已引起人们对其生物安全性的忧虑。相关学者已在污水处理系统中检测到ZnO NPs和CuO NPs,由于其独特的理化性质,低含量NPs就对微生物群落结构和生长代谢产生毒性,进而影响污水脱氮的稳定运行。本文综述了ZnO NPs和CuO NPs对生物脱氮系统中相关功能细菌的毒性及机制,并总结了通过调节水环境因素(如pH值、离子强度、离子类型和天然有机物等)缓解ZnO NPs和CuO NPs的细胞毒性,以期为今后缓解和应急调控金属纳米颗粒(metal oxide nanoparticles, MONPs)对污水处理系统的冲击提供理论基础和支撑。

好氧氨氧化过程中的关键酶及N_(2)O排放研究进展

氧化亚氮(nitrous oxide,N_(2)O)排放量的持续增加对全球生态平衡造成了严重的威胁。微生物N_(2)O排放占主要来源。其中,好氧氨氧化过程是氨在有氧的条件下氧化为亚硝酸盐,其直接或间接地影响着全球产生N_(2)O与释放量。氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、全程氨氧化菌(complete ammonia oxidization,Comammox)和异养氨氧化菌(heterotrophic ammonium oxidizing bacteria,HAOB)是氨氧化过程中主要的参与者,明确这四类微生物N_(2)O产生的机制对缓解全球N_(2)O排放是必要的。本文综述了AOA、AOB、Comammox和HAOB在好氧氨氧化过程中驱动的N_(2)O产生途径,并结合酶学分析了一些关键酶在N_(2)O产生途径中的作用。本文旨在为调控生物N_(2)O排放提供理论基础。

青花椒开黄花的生理变化及调控初步研究

花椒(Zanthoxylum armatum)开黄花后不能正常结实,严重影响了相关产业发展。为探究花椒开黄花的生理特点及其防治关键药剂,本研究对不同时期花椒形态进行了观察,对多种植物激素含量进行了测定测定。以重庆多地九叶青花椒(Z. armatum var. novemfolius)正常株和黄花株为试材,采用石蜡切片法对花椒形态进行观察并对花椒黄花株和正常株花叶数量质量进行统计,采用高效液相色谱法和酶联免疫法对茎尖、花序的植物激素指标进行测定分析。结果表明:(1)花椒开黄花的生理实质为雌蕊的缺失和雄蕊的出现。花芽分化期黄花株花芽发育时间比正常株早,且分化程度更高。初花期和盛花期黄花株表现为雄蕊异常发育、雌蕊缺失特征,正常株则为雌蕊发育;且在盛花期时,黄花株花芽表现出发育时间早、花芽数量过多的特征。花椒黄花株小花质量、小花数量和花叶质量比分别是正常株的1.61倍、2.86倍和7.65倍,黄花株新生叶质量降低23.3%,数量下降55.6%。(2)脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)在黄花株和正常株的秋季茎尖及次年春季花序中的含量差异显著。黄花株秋季茎尖中ABA含量下降了45.6%, SA含量上升了1.18倍。(3)喷施三碘苯甲酸(TIBA)药物能够改善花椒开黄花现象。喷施100 mg·L^(-1)TIBA后,春季黄花株中的SA含量较正常株已无显著差异;喷施500 mg·L^(-1)TIBA后,黄花株中ABA和SA含量较正常株均无显著差异。综上结果显示ABA和SA在花椒开黄花中起到关键性作用。

餐厨垃圾协同剩余污泥发酵产酸的生物过程与影响因素研究进展

资源化利用是应对餐厨垃圾(Kitchen waste,KW)和剩余污泥(Excess sludge,ES)快速增加的有效方法,而厌氧发酵获得挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)是其中的重要方式之一,但单一底物限制了VFAs的高效生产。近年来,不同底物厌氧共发酵产生VFAs被广泛研究与应用,文中分析了KW和ES单独和协同发酵产酸过程的特点,总结了厌氧发酵产酸过程及其生物代谢机制,阐述了环境因子及微生物群落结构对厌氧发酵产物类型及系统产物回收效率的影响。并进一步提出了针对区域饮食习惯、接种外源微生物构建稳定高效的定向产酸发酵体系以及KW和ES与原位污水间的耦联作用的研究方向。以期减少垃圾回收站及污水处理厂的运行成本,为实现城市有机固体垃圾处理与污水处理共赢提供参考。