土壤中二苯砷酸的吸附解吸、结合形态与代谢转化研究进展

土壤是一个多介质、多界面、生命与非生命体系交叉的复杂系统,决定着土壤中毒害污染物的界面反应、分配、传递、积累、转化和降解等过程。研究毒害污染物在土壤中多界面过程的耦合机制是国际环境科学与土壤修复研究领域的前沿课题。二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)是含砷化学武器的主要成分二苯氰砷和二苯氯砷在环境中氧化或水解后形成的一类稳定的有机砷化合物,也是化学武器掩埋区土壤中最主要的有机砷污染物之一。文章综述了DPAA在不同类型土壤颗粒表面的吸附解吸动态特征及其影响因素、DPAA在土壤颗粒及铁氧化物表面的结合形态与分子键合机制,以及土壤中DPAA的好氧微生物降解与厌氧微生物代谢转化机制。DPAA在土壤中的吸附等温线符合Freundlich方程和Henry方程,土壤pH、磷酸盐、盐度、氧化物和有机质等环境因子以及微生物在土壤中DPAA的吸附与释放等过程中发挥着关键作用。DPAA主要通过静电引力吸附到土壤矿质胶体表面,并可在土壤及铁氧化物表面生成内圈层双齿双核络合物和外圈层络合物。土壤中的好氧微生物对DPAA的好氧降解代谢产物包括单羟基化DPAA、苯砷酸和无机砷酸盐;而在厌氧环境下,DPAA不仅可脱苯环形成苯砷酸和砷酸盐,还可被土壤中的硫酸盐还原菌厌氧转化为二苯基硫代砷酸以及甲基化二苯砷酸。未来应加强有关微生物参与下DPAA在不同类型土壤-地下水环境中的赋存形态与生物有效性研究,并结合多组学关联分析技术,阐明硫酸盐还原菌介导的DPAA厌氧代谢转化过程与硫酸盐还原、铁还原等过程之间的分子耦合机理,为中国日遗化学武器埋藏区有机砷污染土壤的生物修复提供理论依据与技术支持。

两种有机肥对黑麦草生长和营养品质的影响

为了了解不同有机肥对黑麦草生长和营养品质的影响，试验在种植黑麦草的土壤施加牛粪和猪粪有机肥，测定了黑麦草粗蛋白、粗纤维、粗脂肪等指标。结果表明：施用有机肥对黑麦草生长有较好的促进作用。在施肥处理120天时，猪粪组株高与对照组表现出极显著差异（P〈0．01）；猪粪组和牛粪组黑麦草分蘖数和产量也有所增加。施加有机肥能显著提高黑麦草的营养品质，在出苗75天时，猪粪组与牛粪组、对照组的P含量差异显著（P〈0．05）；黑麦草的粗脂肪含量在整个生长过程中相对平稳，但在出苗后的90—105d较高；对照组黑麦草的粗灰分含量大多数时候高于猪粪组和牛粪组，在45，60，105，120天时表现出显著差异（P〈0．05）。

高效Rubisco羧化活性筛选体系的设计与构建

【背景】广泛存在于植物、藻类及其他自养微生物中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)是卡尔文循环中固定CO2的关键酶及限速酶,在生物质合成和全球碳循环中扮演着重要角色。鉴于Rubisco的重要性以及极低的固碳羧化活性,对Rubisco的筛选进化研究具有重要意义。【目的】构建一种适用于筛选高效Rubisco羧化活性的筛选体系。【方法】分析现有筛选体系对Rubisco羧化活性筛选压力缺失的原因,设计构建适用于高效Rubisco羧化活性的筛选体系,以BWLac产乳酸菌株为宿主,在含有5%CO2的N2环境下厌氧培养,比较不同羧化活性Rubisco对细胞生长的影响,通过HPLC及LCMS检测总乳酸及固定CO2生成乳酸的产量评估筛选体系。【结果】通过终端代谢产物乳酸产生下拉力,以及甘油代谢产生的剩余还原力需要平衡消耗掉的设计靶点,增强Prk和Rubisco的固碳支路代谢通量,加强RuBP对细胞的毒性抑制作用,使细胞生长与Rubisco活性有效偶联,构建高通量筛选办法。在新构建的筛选体系中,Rubisco失活突变体BWLac/197不能生长,Rubisco和Prk双失活突变体BWLac/197-2021生长未受影响,菌落大小约1.58 cm。粗酶液羧化活性相差2倍以上的RBC1和7002,其细胞生长在筛选条件下受不同程度抑制,菌落大小分别有1.06 cm和0.65 cm。通过检测乳酸产量及甘油消耗量对筛选体系验证评估,RBC1消耗甘油1.39 g/L,产乳酸2.82 g/L,其中来自于NaH13CO3的标记乳酸含量为18.05μmol/L,比7002的相应检测结果高1.3-1.6倍,检测结果与筛选体系设计原理相符,即乳酸产量越高,甘油消耗越多,Rubisco羧化活性越高,细胞生长得越好。【结论】成功设计构建了高效Rubisco羧化活性筛选体系,为进化或探索更高羧化活性Rubisco提供有效的高通量筛选办法。