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洋葱伯克霍尔德菌菌株JLS17对Cd2+胁迫的生长及代谢响应机制

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林业科学 2024年第8期 152-163页

作者：李仰龙魏书蒙陈详腾董玉红厚凌宇焦如珍林木资源高效生产全国重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所

【目的】探究1株植物促生菌洋葱伯克霍尔德菌菌株JLS17对Cd2+的耐受与去除能力以及在Cd2+胁迫下的代谢响应，以期为菌株在土壤镉污染修复的应用提供基础理论依据，并为阐明具有抗镉功能分子与代谢途径的挖掘及微生物Cd2+耐受机制提供数... 详细信息

【目的】探究1株植物促生菌洋葱伯克霍尔德菌菌株JLS17对Cd2+的耐受与去除能力以及在Cd2+胁迫下的代谢响应，以期为菌株在土壤镉污染修复的应用提供基础理论依据，并为阐明具有抗镉功能分子与代谢途径的挖掘及微生物Cd2+耐受机制提供数据支撑。【方法】通过测定含不同Cd2+浓度培养液的吸光度（OD600）值评价菌株对Cd2+的耐受性，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定菌株对LB培养基中Cd2+的去除效果，采用非靶向代谢组学技术（LC-MS）分析菌株在Cd2+胁迫下的差异代谢物与代谢途径。【结果】1)不同程度的Cd2+胁迫(50～800 mg·L-1)均对菌株JLS17的生长速率及生物量增长（OD600）有明显的抑制作用，且抑制作用随Cd2+浓度的升高而不断加剧。2)菌株JLS17对LB培养基中Cd2+的去除量随Cd2+浓度的提高(10～100 mg·L-1)而增加，最高去除量可达55.90 mg·L-1，但去除率受Cd2+浓度影响相对较小，维持在41.9%～66.0%。3)LC-MS分析结果表明，菌株JLS17在50 mg·L-1和300 mg·L-1的Cd2+浓度胁迫处理下，共有147种差异代谢物表达趋势一致，其中92种共性上调，55种共性下调，主要涉及氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、脂质、有机酸及其衍生物、萜类、酮类、生物碱等。KEGG富集分析结果表明，菌株JLS17在50 mg·L-1和300 mg·L-1的Cd2+浓度胁迫处理下显著富集的共有代谢通路为嘧啶代谢、氨基苯甲酸酯降解、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、色氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、叶酸的生物合成与磷酸戊糖途径，其中嘧啶代谢、色氨酸代谢、磷酸戊糖途径共性下调，叶酸的生物合成共性上调。【结论】1)菌株JLS17对Cd2+胁迫具有极强的适应性，并能有效去除LB培养基中的Cd2+，在镉污染修复中具有良好的应用潜力。2)菌株JLS17在Cd2+胁迫下可通过氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、脂质等代谢物含量变化影响体内的代谢途径，其中色氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、嘧啶代谢、磷酸戊糖途径、叶酸的生物合成等代谢途径与JLS17的Cd2+耐受性密切相关。

关键词：镉污染植物促生菌耐受机理重金属吸附代谢组

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杉木人工林土壤磷素形态及含量的林龄变化

林业科学 2022年第5期58卷 10-17页

作者：陈嘉琪赵光宇李仰龙董玉红厚凌宇焦如珍中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091

【目的】研究不同林龄杉木人工林土壤磷素形态及其含量变化特征,分析各磷素形态的相关性,以期为提高杉木人工林土壤磷素的有效性、促进杉木人工林的可持续发展提供依据。【方法】在江西分宜县山下林场选择7个林龄(3、6、12、18、25、32... 详细信息

【目的】研究不同林龄杉木人工林土壤磷素形态及其含量变化特征,分析各磷素形态的相关性,以期为提高杉木人工林土壤磷素的有效性、促进杉木人工林的可持续发展提供依据。【方法】在江西分宜县山下林场选择7个林龄(3、6、12、18、25、32和49年生)的杉木人工林,采用钼锑钪比色法测定土壤全磷和有效磷含量,采用分级法测定土壤铝结合态磷(Al-P)、高铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙结合态磷(Ca-P)含量,分析各磷素形态间的相关性,揭示不同林龄土壤磷素动态变化。【结果】不同林龄杉木人工林土壤无机磷含量占全磷含量的55.37%~74.22%,而无机磷组分含量表现为O-P>Fe-P>Ca-P>Al-P;土壤全磷、有效磷、Al-P、O-P含量随林龄的增加呈先减后增的趋势,在12年生或18年生时最小,Fe-P含量逐渐升高但差异不显著,Ca-P含量呈先增加后减小的趋势;不同林龄土壤无机磷含量动态变化表明,中林龄(11~20年)时期杉木处在快速生长阶段,大量吸收土壤养分;而从18年生到49年生,Ca-P含量显著下降,表明近成熟林(21~25年生)开始,杉木对Ca-P吸收速率增大;相关性分析表明土壤有效磷含量与Al-P含量、Fe-P含量和O-P含量正相关(P>0.05),O-P含量与Al-P含量和Fe-P含量正相关(P>0.05)。【结论】不同林龄杉木人工林土壤中不同形态磷素含量的变化呈现一定的规律性,且无机磷为全磷的主要组成部分,相关性分析表明不同磷素形态间存在相互作用。

关键词：杉木人工林林龄土壤全磷有效磷无机磷

糖蜜发酵酒精废液生产生化黄腐酸的高产工艺参数优化

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林业科学 2016年第10期52卷 89-95页

作者：焦如珍董玉红丁之铨刘侠中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业局林木培育重点实验室北京100091 天地成微生物技术(北京)有限公司北京102202

【目的】以糖蜜发酵酒精废液为原料,探讨生化黄腐酸的高产发酵工艺技术参数,为生化黄腐酸高效生产提供理论依据。【方法】以白地霉、黑曲霉和短小芽孢杆菌的接种量、接种比例、培养基组成和发酵周期等因素进行单项和正交试验研究,采用... 详细信息

【目的】以糖蜜发酵酒精废液为原料,探讨生化黄腐酸的高产发酵工艺技术参数,为生化黄腐酸高效生产提供理论依据。【方法】以白地霉、黑曲霉和短小芽孢杆菌的接种量、接种比例、培养基组成和发酵周期等因素进行单项和正交试验研究,采用硫酸铝絮凝质量法测定发酵液中生化黄腐酸的含量,探索发酵液中生化黄腐酸的含量最高的发酵条件及培养基。【结果】在总接种量为5%的条件下,白地霉、黑曲霉和短小芽孢杆菌的不同接种比例的生化黄腐酸含量为221.2~236.5 g·L^(-1),其中以1∶1∶2最佳;添加葡萄糖量在低于50.0 g·L^(-1)时,随着葡萄糖添加量的增加其生化黄腐酸含量也显著增加,但大于50.0 g·L^(-1)后,生化黄腐酸含量增加不显著;添加尿素含量在低于15.0 g·L^(-1)时,随着尿素添加量的增加其生化黄腐酸含量也显著增加。【结论】白地霉∶黑曲霉∶短小芽孢杆菌为1∶1∶2的比例下,接种量为6%的条件下,葡萄糖、尿素和硫酸铵含量分别为50.0,15.0,2.0 g·L^(-1);发酵周期为72 h的条件下,生化黄腐酸产量达到最高水平,为278.9 g·L^(-1)。几个因素对生化黄腐酸产量的影响程度大小顺序依次为:葡萄糖加量>发酵周期>尿素加量>接种量>硫酸铵加量。

关键词：白地霉黑曲霉短小芽孢杆菌混合发酵

不同代杉木人工林根际及非根际土壤微生物数量及种类的变化

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林业科学研究 1999年第1期12卷 13-18页

作者：焦如珍杨承栋中国林业科学研究院林业研究所

通过对江西省分宜县中国林科院亚热带林业实验中心的山下、上村２个林场的一代和二代杉木人工林根际及非根际土壤微生物数量及种类的研究发现，二代杉木人工林土壤放线菌数量、类群以及芽孢杆菌属、固氮菌属、纤维单胞杆菌在细菌中所占... 详细信息

通过对江西省分宜县中国林科院亚热带林业实验中心的山下、上村２个林场的一代和二代杉木人工林根际及非根际土壤微生物数量及种类的研究发现，二代杉木人工林土壤放线菌数量、类群以及芽孢杆菌属、固氮菌属、纤维单胞杆菌在细菌中所占比例均明显比一代杉木林的少；但真菌数量以及土壤杆菌、微球菌属、色杆菌属在细菌中所占比例、青霉菌在真菌中所占比例均明显比一代杉木人工林的高。一代和二代杉木人工林根际土壤的放线菌数量均比非根际土壤的少，细菌数量却比非根际土壤的多。

关键词：杉木人工林根际土壤细菌真菌放线菌杉木

杉木人工林不同发育阶段林下植被、土壤微生物、酶活性及养分的变化

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林业科学研究 1997年第4期10卷 373-379页

作者：焦如珍杨承栋屠星南盛炜彤焦如珍中国林业科学研究院林业研究所

土壤微生物总数及细菌、真菌数量、土壤酶活性（特别是蛋白酶、磷酸酶和蔗糖酶）及土壤养分状况（主要是有机质含量）从杉木幼龄林到中龄林随着林冠的郁闭，林下植被盖度急剧下降，呈明显下降趋势；土壤微生物总数，细菌总数，蛋白酶，... 详细信息

土壤微生物总数及细菌、真菌数量、土壤酶活性（特别是蛋白酶、磷酸酶和蔗糖酶）及土壤养分状况（主要是有机质含量）从杉木幼龄林到中龄林随着林冠的郁闭，林下植被盖度急剧下降，呈明显下降趋势；土壤微生物总数，细菌总数，蛋白酶，磷酸酶，蔗糖酶以及土壤有机质从中龄林到成熟林随着林木密度及郁闭度下降，林下植被盖度逐步得到恢复，也呈明显的上升趋势。由于过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的降低，有可能导致中龄林土壤中多酚类有毒物质的积累，这或许是杉木连栽产量下降或成活率低的原因之一。

关键词：杉木发育阶段土壤微生物土壤养分

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细菌肥料对油茶幼林生长的影响

林业科学研究 2014年第4期27卷 570-574页

作者：沈兴亮焦如珍中国林业科学研究院林业研究所、国家林业局林木培育重点实验室北京100091

油茶（Camellia oleifera Abel）又名油茶树或茶子树，属山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia L．）常绿灌木或小乔木，通常是山茶属植物中油脂含量较高且有栽培经济价值的一类植物的总称，是我国南方重要的木本油料树种。作为我国特有... 详细信息

油茶（Camellia oleifera Abel）又名油茶树或茶子树，属山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia L．）常绿灌木或小乔木，通常是山茶属植物中油脂含量较高且有栽培经济价值的一类植物的总称，是我国南方重要的木本油料树种。作为我国特有的木本食用油料树种，与棕榈、椰子和橄榄合称为世界4大木本油料树种。

关键词：细菌肥料油茶幼林营养生长

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连栽杉木人工林土壤肥力变化的主分量分析

林业科学研究 2003年第6期16卷 689-693页

作者：孙启武杨承栋焦如珍中国林业科学研究院林业研究所北京100091

对江西分宜县大岗山不同立地指数(12、14、16指数)、不同生长阶段(幼龄林、中龄林和成熟林)的1、2代杉木人工林23项土壤因子进行了测定,运用主分量分析筛选出评价杉木人工林土壤肥力的3个综合因子,并用主分量分析结果进一步对所选的样... 详细信息

对江西分宜县大岗山不同立地指数(12、14、16指数)、不同生长阶段(幼龄林、中龄林和成熟林)的1、2代杉木人工林23项土壤因子进行了测定,运用主分量分析筛选出评价杉木人工林土壤肥力的3个综合因子,并用主分量分析结果进一步对所选的样地进行综合评分、排序。2代杉木人工林综合得分均低于对应的1代杉木人工林,表明连栽杉木人工林土壤肥力下降的事实;1代杉木人工林不同发育阶段土壤肥力的变化趋势为:从幼龄林发育至中龄林阶段,林地综合地力呈下降趋势;从中龄林发育至成熟林阶段,林地综合地力略有回升,说明杉木人工林土壤肥力下降孕育在1代林阶段。

关键词：杉木人工林连栽林土壤肥力主分量分析

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土壤重金属污染的生物修复研究进展

林业科学 2017年第5期53卷 146-155页

作者：刘少文焦如珍董玉红刘彩霞中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业局林木培育重点实验室北京100091

近些年,土壤重金属污染日益严重,已对人类健康和社会发展造成严重威胁。同时,土壤污染修复技术也飞速发展,尤其是生物修复技术的发展,为重金属污染修复提供了更为高效、绿色的手段。本文对生物修复特点、发展历程、植物修复和微生物修... 详细信息

近些年,土壤重金属污染日益严重,已对人类健康和社会发展造成严重威胁。同时,土壤污染修复技术也飞速发展,尤其是生物修复技术的发展,为重金属污染修复提供了更为高效、绿色的手段。本文对生物修复特点、发展历程、植物修复和微生物修复的研究进展进行综述,期望能对土壤重金属污染生物修复的研究提供参考。近些年来,生物修复领域引进了系统生物学、宏基因组学、转基因技术等方法,用整体的、系统的眼光看待生物修复过程,以此解决生物修复技术在不同环境条件下效果不稳定等问题,这对其产生了意义深远的影响。在植物修复方面,研究集中在利用转基因植物修复污染、利用细胞工程技术强化植物修复和发展农作物类超积累植物等方面。微生物修复的研究重点在于微生物的筛选改造以及植物-微生物联合修复。生物修复的发展面临诸多问题,首先,现阶段的研究主要集中在实验室和小规模样地阶段,大规模环境修复的案例还很少,有些修复手段虽然在实验室取得较好效果,可一旦应用于工程实际,因外部环境变的复杂且不可控,就会出现一系列的问题,其次,单纯的生物手段很难修复重度重金属污染土壤,因为生物修复的基础是生命的新陈代谢活动,每种生物对重金属都有一定的耐受范围,超出范围,生物修复的效果就会大打折扣;最后,生物修复效果的不稳定问题也是其难以大规模应用的重要原因。对于以上问题的解决可以从以下5方面入手:1)培养、选育超积累植物,筛选更加适合的微生物作为生物材料进行环境修复植物和微生物的筛选和培育是生物修复技术的基础,生命宝库巨大且神秘,需要研究人员的不懈探索;2)利用现代生物技术对生物材料进行改造,如转基因技术、细胞融合技术、细胞杂交技术和生物诱变技术等因为自然的植物和微生物在应用于重金属修复时存在诸多劣势,需利用现代生物技术对其进行改造,以提高其对环境的耐受性和修复效率;3)将生物修复重金属污染作为一个系统进行研究,通过基因组学、蛋白质组学的研究,了解系统中生命的代谢途径和调控机制,运用系统生物学和生物信息学的方法,整体把握整个生物修复过程,提高生物修复效果的稳定性;4)新技术、方法的应用现阶段在土壤修复领域的新技术、新方法不断涌现,如环保新材料沸石等土壤调理剂的应用可有效改善土壤性质,提高植物和微生物的修复效率,增强生物对污染物的抗性,生物修复的知识体系应不断吸收新的技术方法,使之更加高效、完善;5)发展联合修复方式任何一种修复手段都有其优势和劣势,单一的修复方式往往很难达到效果,在实际修复过程中应取长补短,综合运用各种修复技术和手段。对于生物修复来说,超积累植物、功能微生物、物理化学环保新材料的综合应用是未来发展的主要方向和目标。现有的土壤重金属钝化、固定化技术只是将重金属暂时封存,很容易造成二次污染,难以达到彻底修复的目的。因此发展能彻底将重金属从土壤中移除或清除的技术才是未来研究方向。

关键词：土壤重金属生物修复植物修复微生物修复研究进展

对两个分离自海南尖峰岭的木本豆科植物根瘤菌菌株的多相鉴定

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林业科学研究 2015年第3期28卷 380-386页

作者：程涛焦如珍高俊莲中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业局林木培育重点实验室北京100091 北京市农林科学研究院生物技术研究中心北京100097

对分离自海南尖峰岭自然保护区木本豆科植物的2个根瘤菌菌株RIF200835和RIF200845进行了鉴定。这两个菌株的16S r DNA序列同模式菌株Rhizobium miluonense CCUAU 41251T的相似度分别为98.28%和98.51%。对这两个菌株进行全细胞脂肪酸组... 详细信息

对分离自海南尖峰岭自然保护区木本豆科植物的2个根瘤菌菌株RIF200835和RIF200845进行了鉴定。这两个菌株的16S r DNA序列同模式菌株Rhizobium miluonense CCUAU 41251T的相似度分别为98.28%和98.51%。对这两个菌株进行全细胞脂肪酸组分和全细胞醌组分的分析结果表明,菌株RIF200835和RIF200845在组分上与模式菌株较为一致,但在含量上稍有差异。RIF200835和RIF200845这两个菌株的DNA G+C mol%含量分别为63.68%和60.56%,介于根瘤菌G+Cmol%含量范围(57%65%)之内。这两个菌株的看家基因atp D、gln II、rec A和rpo B,不同于模式菌株,而独立聚成一个分支。研究结果表明,菌株RIF200835和RIF200845可能为根瘤菌属Rhizobium中的新种。

关键词：根瘤菌全细胞脂肪酸组分全细胞醌组分看家基因 DNA G+C mol%含量