植物促生微生物挥发性物质的生态功能研究进展

植物促生微生物通过各种途径有益于植物的生长发育,而其产生的挥发性物质在这一过程中的作用不可忽视。挥发性物质低分子量、弱极性、高蒸汽压、低沸点、亲脂性的特点使其与微生物其他性质的代谢产物相比,具有能够长距离传播、介导生物体间非接触的相互作用、低浓度即可被感知等优势。本文从植物促生微生物挥发性物质促进植物生长发育、对植物的化感作用、诱导植物系统抗性、促进植物次级代谢产物积累、抑制植物病虫害的发生与发展、阻碍食草动物取食等方面综述了植物促生微生物挥发性物质重要的生态功能及这些功能间的相互关系和具体作用机制,并对植物促生微生物挥发性物质今后的研究方向和应用前景进行了展望。

水稻秸秆青贮饲料中可培养微生物多样性分析及优势乳酸菌的分离鉴定

为探究影响水稻(Oryza sativa L.)秸秆青贮质量的腐败菌种类并筛选适合其青贮的优质乳酸菌,研究了青贮前后水稻秸秆中可培养微生物的变化并分离鉴定2株乳酸菌。使用稀释平板涂布法将青贮前后可培养微生物计数并分离纯化,限制性酶切分析ARDRA技术分析分离纯化后的微生物多样性,结合ARDRA和RAPD-PCR技术对青贮中优势乳酸菌进行分离鉴定。结果表明:青贮前后好氧或兼性厌氧细菌菌落总数由7.6×10~7 cfu·g^(-1)下降到2.43×10~6 cfu·g^(-1),真菌菌落数变化较为明显,从4.43×10~5 cfu·g^(-1)下降到86 cfu·g^(-1),乳酸菌菌落数从4.16×10~5 cfu·g^(-1)上升到6.61×10~6 cfu·g^(-1)。ARDRA聚类分析及16SrDNA测序显示青贮前存在腐败细菌芽孢杆菌(Bacillus)和致病菌阴沟肠杆菌(Enterobacter),青贮后腐败细菌主要是芽孢杆菌,腐败真菌主要为青霉菌属(Pemicillium)。筛选出的2株乳酸菌分别属于乳杆菌属(Lactobacillus casei)和片球菌属(Pediococcus ethanolidurans),需进一步验证是否可作为青贮饲料添加剂。水稻秸秆青贮后依然有腐败菌的存在,需进一步提高其青贮发酵工艺,防治有氧恶化。

水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展

根系泌氧(radial oxygen loss,ROL)是水稻在长期淹水状况下从土壤中有效获得养分的重要机制之一,对水稻的生长发育具有重要意义。近年来,研究人员发现并阐明了水稻根系泌氧对于包括厌氧菌、好氧菌及兼性厌氧菌在内的土壤微生物种群数量和种群多样性的影响;大量研究也报道了根系泌氧能促进水稻根际土壤中有机氮的矿化。土壤有机氮矿化与土壤中的微生物区系密切相关,二者之间的相互作用进一步促进水稻对氮素营养的吸收与代谢。本文就水稻根系泌氧对土壤微生物区系和有机质矿化作用的影响进行综述,系统介绍了水稻根系泌氧可能的机理、对微生物区系的影响以及对有机氮矿化的促进作用,提出了目前水稻根系泌氧研究所面临的问题,并展望了水稻根系泌氧的研究前景。

植物-微生物联合对环境有机污染物降解的研究进展

环境中有机污染物的过量积累对生态系统及人类健康造成严重威胁。近年来,许多学者研究发现植物-微生物联合作用对环境中有机污染物的去除及生态系统的修复具有非常显著的效果。本文主要从植物-内生菌、植物-菌根菌以及植物-根际微生物这三个层面详细阐述植物-微生物联合降解有机污染物的研究现状,分析植物-微生物在联合降解中的作用,揭示植物-微生物联合降解的机理。但就目前而言,植物-微生物联合降解有机污染物仍存在许多问题,植物-微生物联合降解有机污染物的机理及生态学效应仍不清楚。因此,还需要进一步探讨其潜在作用机制并加强应用实践,这将有助于污染生态系统的治理,促进环境可持续发展。

堆肥过程中优势功能微生物菌群多样性及其影响因素

堆肥是一个由多因子所介导的复杂系统。功能微生物在堆肥中扮演着至关重要的因素,其在降解可利用废弃物的同时,也受到其他环境因子的调控,在不同堆肥时期有着明显的菌群差异。近年来,研究人员阐明了不同堆肥时期(嗜温期、嗜热期、降温期和腐熟期)优势微生物菌群多样性、功能以及堆体环境因子(温度、氧气、pH、EC和养分状况)对优势菌群的影响及其机理,这二者之间的相互作用促进了堆肥发酵进程。本文就堆肥不同时期优势微生物菌群多样性、生态学功能及其影响因素进行介绍,并提出堆肥研究所面临的问题,为今后堆肥过程中功能微生物的研究方向及合理利用提供新的视角。

花生的药用成分及其提取分离技术的研究进展

花生是全球重要的经济作物之一,但对花生资源的利用却并不充分,大多数仅仅作为油料作物,而花生资源中还含有许多有益于健康的药用成分。长期以来,花生秸秆一般被丢弃田间,榨油后的花生壳和红衣也被大量弃置。针对这些问题,笔者从药用成分的角度对花生资源的开发和利用进行综述,主要包括花生中药用成分的分类、加工技术以及微生物预处理对成分加工3个方面,尤其是花生废弃物如何通过微生物转化获得高附加值的药用成分。通过上述分析笔者指出,花生废弃物的微生物转化可能是今后花生资源利用的重要发展方向之一,这将促进花生资源的可持续综合利用。

基因组装技术在合成生物学中的应用

基因组装技术是合成生物学领域近年来发展起来的新型技术。它基于大规模基因组数据分析,发现新型的或隐藏的生物活性物质合成基因簇。利用基因组装技术,可提高或激活沉默的生物合成基因簇在微生物中的表达,从而合成潜在的、有价值的生物活性物质。本文旨在阐明最新的体内和体外基因组装技术的设计原理、关键策略及其应用。基因组装技术是合成生物学、代谢工程和功能基因组学研究的重要工具,对生物活性物质的高效生产及合成具有重要意义。

Ensifer meliloti 1021烟酰胺酶的酶学特性及3-氰基吡啶调控机理的研究

克隆和异源表达固氮菌Ensifer meliloti 1021烟酰胺酶(NAMase),研究其酶学特性,并探究3-氰基吡啶(3-CP)对该酶的调控机制。PCR扩增获得E.meliloti 1021烟酰胺酶基因(nam)序列,构建含nam的重组质粒并导入Escherichia coli Rosetta(DE3)中异源表达,用Ni-NTA亲和层析纯化蛋白,探究温度、pH、有机溶剂及金属离子对NAMase活性的影响,并对烟酰胺酶进行了固定化研究。结果显示,克隆得到长636bp的nam,编码的蛋白分子量为22.6kD,等电点(PI)为5.5。NAMase的最适pH为7.0,在30-50℃温度范围内孵育2h酶活维持在97.1%以上,最适温度在30-70℃。Ag2+和异戊醇对NAMase的活性抑制率最大。在E.meliloti 1021野生菌株及NAMase过表达菌株转化烟酰胺的过程中3-CP会抑制烟酸的产量,这种效应并非底物抑制作用。

几种食用菌多糖的提取与抗氧化性研究

采用热水浸提法分别提取香菇(Lentinus edodes)、木耳(Auricularia polytricha)、银耳(Tremella)、猴头菇(Hericium erinaceus)、茶树菇(Agrocybe chaxinggu)5种食药用菌子实体中的水溶性多糖,子实体粉末在一定的料水比下热水浸提,胰蛋白酶法脱杂蛋白,乙醇沉淀得到精多糖.并采用苯酚-硫酸法测其糖含量,DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)法检测其抗氧化性.结果显示,茶树菇的精多糖得率最高,为4.81%,香菇其次,木耳最低;含糖量猴头菇最高,为53.9%,木耳最低;5种食药用菌子实体多糖均具抗氧化性、DPPH清除作用,茶树菇最强,浓度为1.13 mg/m L时清除率为50%,香菇次之,银耳最弱.

盾叶薯蓣皂苷水解酶发酵条件优化研究

从盾叶薯蓣根茎清洗液中,筛选出一株产薯蓣皂苷水解酶菌株Aspergillus sp.,对该菌株产酶发酵条件进行优化研究。单因素试验结果表明,0.3%葡萄糖为碳源、0.4%蛋白胨为氮源,薯蓣皂苷水解酶活力为0.78 U/m L。正交试验结果表明,蛋白胨含量对酶活力的影响较大,产酶发酵培养基最佳配方为0.5%葡萄糖,0.6%蛋白胨,0.2%薯蓣皂苷,0.1%K_2HPO_4,0.05%MgSO_4·7H_2O,0.05%KCl,0.001%FeSO_4·7H_2O。在此最佳培养基配方条件下,薯蓣皂苷水解酶活力为0.96 U/m L。0.2%麦冬、0.2%绞股蓝、0.2%薯蓣三种混合皂苷作为诱导物时,薯蓣皂苷水解酶活力最高,达1.26 U/m L。

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)降解菌Devosia sp.A8和Paracoccus yeei A9的生理生化及生长特性

由菌株A8和A9组成的人工混菌能够有效地降解脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素。为了对双菌降解系统进行深入了解,对这2株菌进行严格的生理生化试验,并通过单因素设计,探究不同培养条件(时间、培养基、温度、pH、NaCl质量浓度、抗生素及摇床转速)对其生长状况的影响。通过生理生化试验,进一步确认了菌株A8和A9分别为Devosia sp.和Paracoccus yeei。生长特性研究结果表明:Devosia sp.A8最适宜生长的培养基为多价蛋白胨-酵母粉(PY)培养基,最适pH为8.0,最适培养温度为30℃,最适NaCl质量浓度为5 g/L;而P.yeei A9的最适培养基则为超优肉汤(SOC)培养基,最适pH为7.0~8.0,最适培养温度为35℃,最适NaCl质量浓度为2 g/L。Devosia sp.A8和P.yeei A9的培养条件较为温和,为以后大规模发酵生产以开发DON降解菌剂或酶制剂提供了有利条件。

拟茎点霉B3与有机肥配施对连作草莓生长的影响

通过盆栽试验探讨了内生拟茎点霉B3与有机肥配施对连作草莓土壤的改善及对草莓生长的影响。试验共设5个处理,分别为对照(CK)、施有机肥与灭菌固体培养基(A)、施有机肥与内生拟茎点霉B3固体菌种(B)、施有机肥与绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌固体菌种(C)、施加有机肥与绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌和内生拟茎点霉B3固体菌种(D)。结果表明:A、B、C和D处理平均单果鲜重分别为对照(CK)的1.1、1.4、0.9和1.1倍。B处理比对照增产19.7%,A处理增产8.2%,C和D处理产量均比CK低。B处理草莓生长最好,植株株高及叶面积均值比其它4个处理大。发病率及病情指数结果表明B处理抗病效果最明显,推断内生拟茎点霉B3可以用作生防菌剂。进一步的研究表明土壤真菌和细菌数量在整个生育期先上升后下降,在花期达到最大。成熟期A、B、C、D处理的土壤放线菌数量分别比CK增加7.2%、160.3%、124.5%及82.6%。在花期,B处理及D处理蔗糖酶酶活达到最大,其中A、B、C及D处理的蔗糖酶酶活分别比CK高11.1%、69.4%、50.3%及77.2%。B处理整个生育期都保持较高的土壤蔗糖酶活性。花期是草莓生长的关键期,需氮量较高。A、B、C及D处理脲酶酶活分别比CK处理高250.0%、700.0%、250.0%及175.0%,B处理花期土壤脲酶酶活性显著高于其它4个处理,促进了有机氮向速效氮的转化。花期A、C处理磷酸酶酶活比对照低67.0%、46.7%,B、D处理比对照高122.5%,227.5%。B处理在整个生育期都有较高的土壤磷酸酶酶活,D处理组在花期土壤磷酸酶酶活较高。可见含内生拟茎点霉B3菌的B及D处理组能增加土壤磷酸酶酶活。B处理在苗期和花期土壤纤维素酶活较低,而结果期和成熟期较高。说明内生拟茎点霉B3菌剂与有机肥配施可以改善连作草莓土壤微生物区系,提高土壤酶活性,增强草莓抗病能力,增加草莓产量,是一种有效缓解草莓连作障碍的方法。

外生菌根真菌及其菌根辅助细菌协同解磷的研究进展

磷素是植物生长发育所必需的大量营养元素,参与植物体内多数生物代谢过程。然而,土壤中矿物对无机磷的强吸附性以及有机磷的难降解性都大大降低了磷素对植物的有效性。植物与外生菌根真菌形成外生菌根共生体,能够显著提高土壤磷素的植物有效性,促进植物对磷素的高效吸收。在此过程中,外生菌根辅助细菌也发挥着十分重要的作用,但对其综述性分析还鲜有报道。本文介绍了外生菌根真菌及其菌根辅助解磷细菌的相互作用;解析了外生菌根真菌及其菌根辅助解磷细菌溶解无机磷和水解有机磷的协同作用,并分析了其溶磷机制;阐明了外生菌根真菌对磷素的吸收过程;展望了外生菌根真菌及其菌根辅助解磷细菌互作促进植物磷素吸收的研究前景。

1株选择性降解茅苍术挥发油内生真菌的筛选与鉴定

目的:从茅苍术Atractylodes lancea根中分离内生真菌,筛选能选择性降解转化茅苍术挥发油的菌株,实现内生真菌对茅苍术挥发油主要成分的转化作用。方法:利用微生物体外转化方法,通过气相色谱追踪挥发油变化,筛选出能选择性利用挥发油的内生真菌。通过单因素试验研究碳源、转速、装液量、初始pH和植物组织添加对内生真菌降解的影响,并选取对降解影响较大的因素进行正交试验。结果:筛选到的内生真菌ALG-13可以选择性利用挥发油,改变了挥发油主要成分相对百分比。总体表现为苍术酮和苍术素增加,β-桉叶醇和茅术醇含量减少。经过真菌选择性降解后,挥发油组分更加接近道地茅苍术的挥发油组成。ALG-13基于形态特征、ITS序列系统学分析,确定为生赤壳属真菌Bionectria ochroleuca。最优降解条件为200 r.min-1,pH 4.5,250 mL装液量为50 mL、蔗糖为碳源。结论:内生真菌ALG-13可以选择性降解挥发油,使挥发油组分接近道地药材。

不同甘薯品种鲜切薯块褐变度的筛选及其聚类分析

本研究采用苏18、宁28-5、苏渝303、宁28-4、宁26-2、苏11、苏17和高4-2等8个材料,利用FeCl3自发褐变的方法,对甘薯块茎鲜切截面的溶液浸泡,进行甘薯薯块研磨液褐变度、多酚氧化酶活性以及淀粉相对含量等的测定。结果发现:在一定的储藏时间内(20 d),利用自发褐化剂FeCl3,使褐化程度同步,通过甘薯块茎鲜切的组织学观察以及研磨液多酚氧化酶活性的聚类分析,可较全面地评价甘薯薯块的褐化特性。在筛选的8个材料中,苏11是易褐化的材料,而苏18则是不易褐化的材料,本研究将为甘薯褐化特性的选择提供可靠的评价方法,具有重要的理论和实践意义。

三种丛枝菌根真菌对茅苍术的生长、生理及主要挥发油成分的影响

在温室条件下研究了3种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF):Glomus etunicatum BGC AM0048(A1)、Glomus tortuosum BGC AM0001(A2)和Glomus mosseae BGC AM0045(A3)对茅苍术组培苗的成活率、生长、生理特性及挥发油积累的影响。结果表明:接种AMF均提高了茅苍术组培苗的移栽成活率;苍术苗移栽35 d后,3个接种组的菌根侵染率由高至低依次为A3(63.39%)、A2(47.81%)和A1(42.41%);菌株对苍术苗的生长促进作用与侵染率规律一致,以A3对苍术苗的生长促进作用最明显,苍术苗的单株株高、单株根长、单株叶片数较对照组分别增加了21.9%、65.%和38.7%,各项检测指标与对照组的差异均达到显著水平;AMF处理组叶片中抗病相关酶系(PAL、PPO和β-1,3-葡聚糖酶)、抗氧化酶系(SOD、CAT和POD)的活性和叶绿素含量均有不同程度的提高,且接种AM真菌均促进了苍术苗挥发油中3种主要成分苍术醇、β-桉叶油醇和苍术素的积累。不同的AMF与植物之间具有偏好性,在人工栽培中,G.mosseae BGC AM0045菌株可作为茅苍术苗菌根化处理的优良菌株。

白术内生细菌分离与促生活性

为筛选促进药用植物活性成分积累的内生细菌,本研究采用纯培养分离白术可培养内生细菌,通过16S r DNA鉴定,并检测其促生活性。结果表明:从白术体内分离出49株内生细菌,包含11个属,芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)是白术体内的优势菌属;分离株中,分别有10、25、19株具有固氮、溶磷和解钾的能力,35株能够合成吲哚乙酸;其中,Bacillus endophyticus AMR83同时具有固氮、溶磷、解钾和合成吲哚乙酸的潜力,且该菌株能促进白术组培苗根部生长并促进根部挥发油含量提高100.55%,调节白术活性成分的配比。综上,AMR83可作为一株提高白术挥发油产量、改善药材品质的优良菌株。