新农科背景下草业科学专业农业微生物学课程教学改革探索

在新农科和“双一流”建设背景下,为培育卓越农林人才,打造人才培养新模式,培养一批高层次、高水平、国际化的产学研用融通共促的创新创业型人才,本文以草业科学专业农业微生物学课程教学为例,分析其教学内容与教学方法等现状,积极探索新农科建设背景下的产学研融合人才培养模式的课程改革措施,具体包括重视知识系统性和前沿性,运用思维导图教学法,多维度促进学生自主学习,以及构建理论与实践相结合的教学模式。目的在于培养学生综合实践能力、创新意识、创新能力和科研素养,服务地方经济社会发展,为建设特色一流农业大学提供参考。

长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^(-2))、T3(240 kg·hm^(-2))、T4(280 kg·hm^(-2))、T5(320 kg·hm^(-2)),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明:随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^(-2)有机碳含量最高;>2 mm和2~0.25 mm粒径团聚体有机碳含量较高;不同施氮水平下有机碳含量与团聚体稳定性特征的几何平均直径、土壤团聚体破坏率、不稳定团粒指数和土壤化学性质的相关度较高。研究表明:通过13 a连续施入不同水平氮肥,土壤有机碳含量随氮肥施用量的增加呈先增后减的趋势;氮肥施用量增加会显著降低土壤pH,土壤团聚体有机碳主要分布在2~0.25 mm粒径中。

不同筛分方式对土壤团聚体及土壤微生物群落的影响

探究土壤团聚体组成、稳定性、有机碳含量及微生物数量在不同土壤筛分方式下的变化,对团聚体筛分方式进行优化。以黑土为研究对象,设置不同筛分方式处理,比较干土干筛、干土湿筛、润土干筛、润土湿筛4种筛分方式的优缺点。结果表明,润土干筛比干土湿筛处理≥2 mm粒径的土壤团聚体高出约85.97%,而在2~0.25、≤0.25 mm粒级中团聚体所占比例最高的干土湿筛比最低的润土干筛分别高出约80.90%、91.82%。>0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)在润土干筛下达到最高,为99.35%,该指标与土壤团聚体稳定性成正相关,其值越高则表示土壤抗蚀能力越强。干土湿筛处理下各粒级团聚体土壤有机碳分布平均。干土湿筛处理下,土壤细菌和放线菌的数量最高。而润土干筛处理下土壤真菌数量较高,与润土湿筛、干土干筛、干土湿筛3个处理方式相比有显著性差异。综上发现,干土湿筛处理下土壤团聚体稳定性更好,土壤微生物数量较高,在一定程度上对土壤结构、土壤质量起到优化的作用。

马齿苋中吲哚类生物碱的生物活性研究

目的:研究马齿苋中分离所得吲哚类生物碱的抗胆碱酯酶活性及抗氧化活性。方法:采用改良的Ellman法测定各化合物的抗胆碱酯酶活性,通过测量吸光度值计算化合物的胆碱酯酶抑制率,并计算IC_(50)值;采用DPPH自由基清除法测定各化合物的抗氧化活性,通过测量吸光度值计算化合物的DPPH清除率,并计算IC_(50)值。结果:马齿苋中oleraindole A-oleraindole G均有抗胆碱酯酶活性,其中,oleraindole B抗胆碱酯酶作用的IC_(50)值为40.22μM,与阳性药毒扁豆碱(IC_(50)=37.92μM)的活性相当;oleraindole A、B、C、D和G均具有抗氧化活性,其中,oleraindole C和oleraindole A抗氧化作用的IC_(50)值分别为7.49μM和9.68μM,远远优于阳性药BHA的活性(IC_(50)=37.81μM)。结论:oleraindole B抗胆碱酯酶活性较强,oleraindole C和oleraindole A抗氧化活性较优,可为马齿苋生物碱的深入研究提供科学依据。

一株新的多菌灵高效降解菌的筛选与降解特性分析

从长期施用多菌灵农药的土壤中,通过富集筛选,获得1株新的多菌灵高效降解菌株。通过生理生化实验和16SrDNA序列同源性分析鉴定该菌株,应用高效液相色谱法对纯培养条件下菌株的降解特性和粗酶提取液的降解性能进行了分析。结果表明,筛选所获得的菌株与Raoultella菌属的亲缘关系最近,将其命名为Raoultella sp.MBC,该菌株能在以多菌灵为唯一碳源的无机盐培养基中生长;25℃、pH7.0、200r.min-1的最适生长条件下避光振荡培养72h,多菌灵的降解率达到100%;在最适培养条件下外加氮源和碳源在培养后期均可以提高多菌灵的降解率,外加氮源对多菌灵的降解效果优于外加碳源;该菌体的粗酶提取液具有降解多菌灵活性,且多菌灵降解酶为诱导酶。研究结果为多菌灵污染土壤的生物修复和酶修复提供了材料和理论依据。

人参根际防病促生放线菌的筛选及其活性

为开发防病促生生物菌肥种质资源,采用对峙培养法从人参根际土壤中分离具有拮抗植物病原真菌活性的放线菌,鉴别培养基筛选,结合分光光度计法,定性定量测定其产吲哚乙酸(IAA)、溶磷和产铁载体等促生活性,并对该放线菌进行生理生化和分子鉴定。结果表明,获得1株具有较强植物病原真菌拮抗活性的放线菌菌株,与淡紫灰链霉菌(Streptomyces lavendulae)的亲缘关系最近,将其命名为淡紫灰链霉菌菌株DC-A;同时该菌具有较强的产IAA、溶磷和产铁载体促生活性,可以为后续防病促生菌剂的研制提供新的材料。

短芒大麦DREB1转录因子的克隆与特性分析

【目的】克隆强抗寒性牧草——短芒大麦DREB1(dehydration responsive element binding protein 1)转录因子,分析其生理生化特性,为理想抗逆工程基因的筛选和利用奠定理论基础。【方法】利用RACE-PCR(Rapidamplification of cDNAends-polymerase chain reaction)技术分离短芒大麦DREB1转录因子全长cDNA序列,North-ern杂交和凝胶滞留试验分析其在逆境条件下的表达情况,及其与DRE(dehydration responsive element)元件的结合活性。【结果】从强抗寒性短芒大麦中成功分离了1个新的DREB1类转录因子HbDREB1,该基因全长899 bp,其蛋白序列中含有1个典型的AP2/EREBP DNA结构域及"PKK/RPAGRxKFxETRHP"和"DSAWR"、"LWSY"3个DREB1特征标签序列;序列比对分析表明,HbDREB1与其他植物的DREB1类转录因子的同源性较高。HbDREB1在转录水平上明显受冷胁迫诱导表达,具有结合DRE-顺式作用元件的功能及作为转录因子必备的核定位特性。【结论】HbDREB1基因参与了非生物胁迫信号转导,具有提高植物抗寒性的潜能。

侧耳属真菌系统分类研究概况

概述了侧耳属的建立简史及其属内种的传统分类方法和现代分类方法。传统分类方法是根据菌体的外部形态特征对菌体进行分类,其优点在于外部形态特征是由多基因控制,缺点为表观形态往往受环境的影响,具有极大的可塑性,对于这样的菌体则无法确定其种的地位;现代分类方法是利用同工酶谱系分析、RAPD技术、有性亲和测试等手段对菌体进行分类,该方法不受形态可塑性的影响,但对菌体形态及其相似的物种来讲,用现代分类方法进行分类又有局限性。侧耳属在分类等级上属于伞菌目、侧耳科。

短芒大麦钙依赖蛋白激酶基因的克隆与功能分析

【目的】克隆强抗寒性牧草短芒大麦钙依赖蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinase,CDPK)基因,分析其生理生化特性,为理想抗逆工程基因的筛选和利用奠定基础。【方法】采用RACE-PCR技术,获得短芒大麦CDPK基因全长cDNA序列;采用Northern杂交分析该基因在逆境条件下(低温(4℃)、干旱(200 g/L PEG6000)、盐(300 mmol/L NaCl)、激素(100μmol/L ABA))的表达模式;采用农杆菌介导的方法,对该基因编码蛋白进行亚细胞定位,并对转基因烟草的离子渗漏率和脯氨酸含量进行测定。【结果】获得了短芒大麦CDPK基因的编码序列,将其命名为HbCDPK;HbCDPK编码的蛋白是一个膜定位钙依赖蛋白激酶,该基因在短芒大麦根、幼苗叶片和成熟胚中均有表达;在低温、干旱、盐和ABA胁迫条件下处理不同时间,HbCDPK的表达丰度有差异,其在低温胁迫条件下的表达信号最强;转HbCDPK基因烟草相对离子渗漏率降低,脯氨酸含量升高。【结论】HbCDPK基因参与了低温胁迫信号转导,具有提高植物抗寒性的潜能。

HbDREB1基因表达载体的构建及其转基因烟草的鉴定

[目的]研究强抗寒性牧草——短芒大麦DREB1(dehydration responsive element binding protein1)基因的功能,为理想抗逆工程基因的筛选和利用奠定理论基础。[方法]利用农杆菌介导法转化烟草叶盘,对转基因烟草进行分子生物学鉴定,并对离子渗漏率、脯氨酸表达量生理生化特性进行测定。[结果]HbDREB1整合入烟草基因组,已在转录水平上表达,转基因烟草在冷胁迫条件下的离子渗漏率明显低于对照组,且其脯氨酸表达量明显增高。[结论]HbDREB1基因具有提高植物抗寒性的潜能。

合成生物学在环境污染生物治理上的应用

合成生物学是生物科学的一个新兴分支学科。世界上第一个"人造生命"的诞生,使人工合成生命这一合成生物学的终极目标取得了历史性突破,显示了合成生物学的可行性和应用性,在药物和疫苗生产、可再生能源、生物传感器和环境污染的生物治理等领域具有极其广阔的应用前景。文中概述了合成生物学产生的历史背景、定义、主要研究内容、研究进展、应用前景及其在环境污染生物治理上的应用。

短芒大麦DREB1基因的克隆与特性分析

在已知短芒大麦DREB1基因3′端序列的前提下,根据其他植物中DREB1转录因子基因序列,首次克隆了短芒大麦全长DREB1基因(899 bp,具有1个编码220个氨基酸的完整阅读框)。序列分析和生物信息学分析表明,该基因具有转录因子的典型特征及AP2/EREBP结构域,并且具有6个丝氨酸、2个苏氨酸、2个酪氨酸磷酸化位点,这可能与翻译后在冷胁迫抗性中发挥作用有关。

短芒大麦DREB2基因的克隆及其转基因烟草的鉴定

以短芒大麦为材料,应用RT-PCR技术扩增获得792 bp的DREB2基因,构建了重组植物表达载体pBI-DREB2。通过农杆菌转化法将其导入烟草,并利用PCR、PCR-Southern和RT-PCR技术对获得的20株卡那霉素阳性转基因烟草进行分子鉴定。结果表明:短芒大麦DREB2基因已整合到烟草基因组中,并能在转录水平上表达。

自然降雨条件下减肥和资源再利用对东北黑土玉米地氮磷流失的影响

通过土槽模拟径流试验,在自然降雨条件下不施肥、常规施肥(化肥)测土配方施肥(减肥)、秸秆还田施肥和有机肥与化肥混施(资源再利用)对东北地区黑土玉米地表径流氮磷流失影响进行研究。结果表明,泥沙所携带的养分是养分流失的主要途径;测土配方施肥、秸秆还田和有机肥能有效减少地表径流氮磷流失负荷。在整个玉米生长期间,常规施肥径流氮磷流失负荷为2.0kg/hm2和0.2kg/hm2;测土配方为1.7kg/hm2和0.18kg/hm2;秸秆还田为1.5kg/hm2和0.17kg/hm2;有机肥为1.7kg/hm2和0.23kg/hm2。常规施肥肥料氮、磷流失率为3.02%和0.58%。减肥和资源再利用对黑土玉米地养分流失具有减缓作用。

松嫩草地4种植物功能群土壤微生物碳源利用的差异

为了探讨草地不同植物功能群土壤微生物碳源利用差异,利用Biolog-ECO微平板检测法,研究了松嫩放牧草地禾草(Grass)、羊草(Leymus chinensis)、杂类草(Forb)和豆科牧草(Legume)4种植物功能群土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征。结果表明,在培养的240h内,4种不同植物功能群的土壤微生物对碳源的利用程度均随着时间的延长而升高,表明微生物代谢活性随着时间而增强;不同植物功能群土壤微生物总体活性(AWCD)(P<0.001)、Shannon-Wiener指数(H)(P<0.001)、物种丰富度(R)(P=0.005)、Pielou均匀度指数(E)(P<0.001)差异显著;其中禾草的各项指数明显高于其他3种(P<0.01),杂类草的各指标均最低。禾草、羊草对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类有较好的利用,豆科牧草除羧酸类外对其他碳源都有更好的利用,杂类草只对酚类碳源利用率最高,而对其他碳源利用率极低。总体得出4种功能群土壤微生物的碳源利用率顺序为:禾草>羊草>豆科牧草>杂类草。

微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征影响的红外光谱研究

应用红外光谱研究微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征变化的影响。结果表明:(1)土壤水溶性物质(WSS)的结构和官能团数量受微生物影响较大。细菌有利于提高WSS中脂肪族烷烃类物质含量,其他处理结果相反。(2)放线菌在减少土壤富里酸(FA)羟基含量的能力最强,而真菌对FA的"净生成"能力最强,其有利于提高土壤FA中羧基和碳水化合物的含量。除混合菌外,其他处理均有利于土壤FA中多糖的降解,且速率大于脂类分解。(3)除混合菌外,其他处理均有利于降低土壤胡敏酸(HA)中脂肪族烷烃类物质的数量。真菌可有效提高土壤HA的羧基含量,而细菌作用相反。微生物可消耗和利用HA中的多糖类物质,促使植物残体类腐殖质向土壤成熟腐殖质转化。

吉林省担子菌补记(五)

报道了 6种吉林省新记录担子菌 ,即斑玉蕈 [Hypsizygusmarmoreus (Peck)Bigelow],大幕侧耳[Pleurotuscalyptratus (Lindbl :Fr )Sacc ],矮包脚菇 [Volvariellapusilla (Pers :Fr )Sing ],白顶丽蘑[Calocybeleucocephala (Fr )Qu啨ｌ ],彩丽小菇 (MycenapictaHarmaja)和平截棒瑚菌 [Clavariadelphustruncatus(Qu啨ｌ )Donk ]。其中 ,斑玉蕈为首次在我国发现。

多菌灵高效降解菌的筛选与降解特性分析

从长期施用多菌灵农药的土壤中,通过不同温度条件下富集筛选,获得1株耐冷多菌灵高效降解菌株。通过生理生化试验和16 S rRNA序列同源性分析鉴定该菌株;应用高效液相色谱法对纯培养条件下菌株的降解特性进行了分析。结果表明,筛选所获得的菌株与Enterobacter菌属的亲缘关系最近,将其命名为Enterobactersp.D5;该菌株能在以100 mg·L-1多菌灵为唯一碳源的无机盐培养基中生长;15℃、pH值7.0、200 r·min-1的最适生长条件下避光振荡培养12 d,多菌灵的降解率达到100%;在最适培养条件下外加氮源可以提高多菌灵的降解率,外加碳源抑制了多菌灵的降解。

施用生物菌剂对油水淹地污染土壤的修复研究

从油水淹地污染土壤中获得石油降解菌,筛选出产表面活性剂降解菌1株(H-6)和优势菌6株(H-1、H-17、H-18、H-19、H-20、H-23),以H-6为中心,再任选3株优势菌株构建菌群,最终得到高效石油降解菌群C5(H-1、H-6、H-18、H-19),以秸秆为载体将C5菌群制备成固体生物菌剂(MA),通过室内培养试验和田间试验测定油水淹地污染土壤的石油含量、盐碱性指标及微生物性质,探究MA菌剂对油水淹地污染土壤的修复情况。室内培养试验和田间试验结果表明,污染土壤中石油的降解效果都很显著,MA菌剂中的细菌具有嗜盐菌的特征,使污染土壤的p H、电导率、全盐量、钠吸附比(SAR)和总碱度(TA)显著低于未添加菌剂处理,添加菌剂后污染土壤的微生物数量、微生物量碳、可溶性盐离子组成也都优于未添加菌剂处理。因此,MA菌剂对油水淹地这种油盐复合污染土壤具有较好的生物修复效果,为油水淹地污染土壤的大规模修复提供了技术支持。

壳聚糖在水处理中的应用研究进展

壳聚糖作为絮凝剂,具有天然、无毒、易生物降解的优点。本文简要介绍了国内近年来天然高分子絮凝剂壳聚糖及其衍生物在水处理中的研究和应用情况。