汉氏葡糖醋杆菌HDM1-3双组分系统的生物信息学分析

葡糖醋杆菌是一种细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)生产菌,具有较好的生产性能。双组分系统(Two-component systems,TCSs)是细菌中最为基本的调控系统,对细菌的生理过程具有重要调控作用。本研究采用生物信息学方法系统分析了汉氏葡糖醋杆菌HDM1-3(Konagataeibacter hansenii HDM1-3)基因组含有TCSs的分类、结构和功能。结果表明,汉氏葡糖醋杆菌HDM1-3基因组含有22个组氨酸激酶(Histidine kinase,HK)和21个响应调节器(Response regulator,RR),其中包含12对配对的TCSs、4个杂合HK、7个孤儿HK和5个孤儿RR。22个HK具有20种不同的结构域组成,19个HK的C端具有HATPase_c结构域。21个RR含有9种不同的结构域组成,所有RR都含有一个或多个保守的接受(Receiver,REC)结构域。对配对的TCSs进行功能预测分析表明,汉氏葡糖醋杆菌HDM1-3的TCSs可能参与的调控包括细胞分裂、生物膜形成、细菌运动性调节、群体感应、渗透压相关孔蛋白调节、铜离子流的调控、磷酸盐调节及含氮化合物的代谢等功能。本研究为后续在葡糖醋杆菌HDM1-3中开展TCSs的功能研究提供一定参考。

农业土壤碳汇研究进展

土壤碳库在陆地生态系统碳库中占比达到90%以上,是植被碳库的3~4倍、大气碳库的2~3倍。为了充分发掘土壤碳库巨大的减排增汇效益,实现中国2060年前碳中和的目标,对农业土壤碳汇进行了综述。在土壤碳库中,农业土壤碳汇具有极大减排潜力和减排成本优势,是应对气候变化的重要途径。虽然土壤碳汇潜力十分可观,但目前土壤碳汇研究仍然滞缓,目前农业土壤碳汇研究主要面临研究缺乏全面性且碳排放计算指标单一、对土壤碳汇研究内容没有与时俱进和空间差异分析方法无法揭示差异来源三重挑战。为了挖掘土壤碳库巨大的减排增汇效益,从4个方面对农业土壤碳汇进行了综述,具体表现为:从农业土壤对碳达峰、碳中和的影响方面对农业土壤碳汇进行概述;从农业土壤碳排放及其成因、农业土壤碳排放的区域差异及动态演变、农业土壤碳汇及其减排3个方面对农业土壤碳排放和减碳措施进行梳理;对农业土壤碳汇研究方向与策略提供相关建议;并对农业土壤碳汇进行了展望。这将为减少农业土壤碳排放,建立健全绿色低碳循环发展体系提供理论依据。

丛枝菌根真菌介导的矿质元素运输研究进展

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与绝大多数维管植物形成菌根共生体,建立良好的共生关系。AMF通过调节土壤孔隙度及招募细菌而间接改善植物所在生境,优化土壤营养水平,同时改变植物根系的形态结构,参与植物的众多代谢过程,促进共生植物的生长发育。AMF为植物提供了一条根系难以到达土壤中获取养分的重要菌根途径。本文主要对近几年AMF菌根途径运输矿质营养的研究现状进行总结,归纳了AMF菌丝分泌物招募细菌及运输无机矿物的机理,进一步分析了菌根共生体介导土壤矿质元素转化的过程,最后提出了未来菌根途径运输矿质元素研究的发展方向。

AMF介导的菌根植物抵抗重金属Pb胁迫的研究进展

土壤是植物养分的重要来源以及物质基础,近年来,由于工业“三废(废气、废水、废渣)”治理不完全、矿业生产活动以及农业肥料的滥用等造成土壤重金属Pb富集,而Pb是一种有毒有害重金属物质。重金属Pb因在土壤中不易降解导致Pb污染,引起Pb在植物体内富集,影响植物的生长发育,最终重金属Pb通过食物链在人体内富集并危害人类生命。目前,微生物修复技术是一项经济、高效的治理重金属Pb污染的方法。AMF作为与人类农业生产关系最密切的真菌,一直是科学界研究热点,AMF不仅有利于植物养分吸收、生长发育,而且帮助植物抵御外界不良环境的侵害。但在协助植物抵抗Pb胁迫方面的研究则较少受到关注,因此,本文主要综述了Pb对植物毒性的影响、AMF提高植物抗重金属Pb胁迫影响及机制、应用探讨等,期望可为维持农业可持续生产和保障人类身体健康以及植物逆境生理研究、治理植物重金属Pb胁迫提供基础资料。

畜禽粪污堆肥调理剂及其调控氮素转化的应用研究进展

中国每年会产生大量的畜禽粪污,长期堆积会对土壤、水体和空气造成污染。其中畜禽粪污最主要的处理方式是进行好养堆肥,由于堆肥过程中存在氮素损失等问题,可以添加调理剂来减少含氮气体挥发、降低pH和改善堆体微生物群落结构,进而减少氮素损失。综述了畜禽粪污堆肥过程中,不同调理剂的利用特点及其对氮素转化调控应用的研究现状,总结了堆肥过程中存在的主要问题,并展望了未来粪污处理及资源化利用的发展方向,以期对未来粪污处理研究和发展提供参考。

马铃薯晚疫病生防菌研究进展

引起马铃薯晚疫病的致病疫霉(Phytophthora infestans)是马铃薯生产中最具破坏性的病原体之一。生防菌剂(biocontrol agents,BCAs)代替化学杀菌剂防治马铃薯晚疫病是保障马铃薯生产可持续发展的重要措施之一。文章简述了马铃薯晚疫病研究概况和特点,总结了当前生防菌防治马铃薯晚疫病研究的文献。从细菌、真菌和放线菌3个层次系统归纳了致病疫霉生防菌的菌株种属、菌株来源、防治效果、抑菌活性物质及作用机制。分析了生防菌剂在研发和推广应用中面临的挑战性和局限性。提出了未来马铃薯晚疫病生物防治应从增强马铃薯自身防御功能、建立晚疫病预测模型、关注生防菌种群动态和揭示致病疫霉防治机制4个方面进行深入研究。旨在为马铃薯晚疫病生防菌剂的研发和推广应用,及马铃薯绿色产业可持续发展提供参考。