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降解菌Pseudomonas sp. AT2对莠去津胁迫下水稻生长的影响机制

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农药学学报 2024年第1期26卷 140-148页

作者：马丽雅王亚葛静生弘杰冯发运李勇李梅余向阳江苏省农业科学院省部共建国家重点实验室培育基地——江苏省食品质量安全重点实验室南京210014 江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所南京210014

农田土壤中残留的莠去津易对后茬敏感作物造成药害,利用功能微生物调控作物中残留莠去津降解是缓解其药害的有效方式。本研究分析了水稻根际微生物群落及土壤中莠去津降解基因对莠去津胁迫的响应,并从水稻根际土壤中分离出一株莠去津降... 详细信息

农田土壤中残留的莠去津易对后茬敏感作物造成药害,利用功能微生物调控作物中残留莠去津降解是缓解其药害的有效方式。本研究分析了水稻根际微生物群落及土壤中莠去津降解基因对莠去津胁迫的响应,并从水稻根际土壤中分离出一株莠去津降解菌Pseudomonas sp.AT2,通过盆栽试验探究了莠去津胁迫下菌株AT2对水稻生长及莠去津降解的影响机制。结果表明:莠去津胁迫可显著改变水稻根际细菌的群落结构,并提高根际土壤中莠去津降解基因TrzN、AtzB和AtzC的丰度。莠去津胁迫下,接种降解菌AT2组水稻的株高、根长、干重和叶绿素含量均显著增加,MDA的积累减少,说明AT2可缓解水稻的氧化胁迫损伤;接种降解菌AT2处理组土壤和水稻中莠去津含量分别比对照降低了14.9%和47.1%~57.5%,说明AT2促进了土壤及水稻中莠去津的降解。另外,莠去津胁迫下,接种AT2还可诱导水稻中莠去津降解基因的上调表达,表达量为未接菌对照组的1.3~2.7倍。研究表明,根际接种降解菌株能激活水稻体内降解基因的表达,促进“土壤-水稻”体系中莠去津的降解,缓解环境中残留莠去津对水稻的毒害作用。

关键词：莠去津水稻根际微生物降解基因氧化胁迫生物修复

基于群体感应的生物膜技术在土壤污染修复中的应用与展望

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土壤学报 2024年第3期61卷 583-593页

作者：生弘杰王芳冯发运程金金张银萍葛静张雷刚蒋新余向阳江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所南京210014 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008 省部共建国家重点实验室培育基地-江苏省食品质量安全重点实验室南京210014 南京师范大学分析测试中心南京210046

生物膜修复技术凭借其高效性、安全性和经济性,已被广泛应用于土壤中难降解污染物的去除。其中,群体感应效应在生物膜修复过程中起着至关重要的作用。群体感应是微生物普遍存在的细胞间通讯形式,有助于生物膜内不同细菌种内/种间的信息... 详细信息

生物膜修复技术凭借其高效性、安全性和经济性,已被广泛应用于土壤中难降解污染物的去除。其中,群体感应效应在生物膜修复过程中起着至关重要的作用。群体感应是微生物普遍存在的细胞间通讯形式,有助于生物膜内不同细菌种内/种间的信息交流,使微生物能够在“群体水平”上相互协作,能够调控生物膜胞外聚合物的生成以及对污染物的吸附固定与降解。本文在简要介绍生物膜和群体感应的功能和作用基础上,结合近年来群体感应调控生物膜形成以及对污染物的降解基础上,综述了群体感应在生物膜修复技术中的应用,最后对生物膜群体感应系统在污染土壤修复中的工程化设计进行了展望。

关键词：生物修复生物膜群体感应群体感应淬灭土壤修复

植物根系分泌物对土壤污染修复的作用及影响机理

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生态学报 2022年第3期42卷 829-842页

作者：王亚冯发运葛静李勇余向阳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 省部共建国家重点实验室培育基地-江苏省食品质量安全重点实验室南京210014

生物修复是一种经济环保的土壤修复技术。根系分泌物是利用生物修复污染土壤过程中的关键物质,也是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫中扮演重要角色。研究植物根系分泌物对土壤污染修复的作用和... 详细信息

生物修复是一种经济环保的土壤修复技术。根系分泌物是利用生物修复污染土壤过程中的关键物质,也是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫中扮演重要角色。研究植物根系分泌物对土壤污染修复的作用和影响机理,是深入理解植物和微生物环境适应机制的重要途径,对促进生物修复污染土壤有重要指导意义。从污染物胁迫对根系分泌物的影响、根系分泌物对土壤污染物环境行为的影响、根系分泌物在调控污染土壤中根际微生物群落结构和多样性中发挥的作用等几个方面综述了根系分泌物对土壤污染修复的影响及内在机制。研究结果表明,根系分泌物在降低重金属对植物的毒性、加速有机污染物降解等方面有非常重要的作用。根系分泌物对土壤微生物的丰度和多样性均有显著影响,其与根际微生物互作在土壤污染物的消减中发挥了重要的调控作用。在此基础上,提出了以往研究中的不足,并对污染物胁迫下根系分泌物未来研究的方向和趋势进行了展望。

关键词：污染物土壤微生物根系分泌物

寡雄腐霉对禾谷镰刀菌防效及其产孢诱导剂筛选

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江苏农业科学 2023年第18期51卷 101-107页

作者：王子洋熊雨洁冯发运余向阳朱耀华张雷刚江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 河南省漯河市源汇区农业技术推广站河南漯河462000

寡雄腐霉(Pythium oligandrum)是一种对作物具有防病促生效果的生防真菌。为进一步从病害防控及产孢诱导2个方面拓展其应用潜力,以小麦致病菌禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)PH1为研究对象,通过平板对峙和活体抑菌试验研究寡雄腐霉PO-... 详细信息

寡雄腐霉(Pythium oligandrum)是一种对作物具有防病促生效果的生防真菌。为进一步从病害防控及产孢诱导2个方面拓展其应用潜力,以小麦致病菌禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)PH1为研究对象,通过平板对峙和活体抑菌试验研究寡雄腐霉PO-1的抑菌防病效果,并设计正交试验筛选产孢诱导剂配方,以提高寡雄腐霉卵孢子产量。结果表明,离体条件下PO-1可抑制PH1菌丝生长并降低其生活力,延缓病原菌孢子萌发和芽管伸长;在接种病原菌孢子液的小麦苗上喷洒PO-1卵孢子悬浮液能显著降低发病率和病斑长度;为进一步提高寡雄腐霉的产孢效率,以卵孢子产量为指标,通过正交试验筛选出了PO-1产孢诱导剂组合物,即在V8培养基中加入30 mg/L钼酸钠、150 mg/L硫酸铵及1000 mg/L EDTA铁钠,20℃培养5 d后产孢量达7.04×105个/mL,是普通培养条件下产孢量的3倍以上,上述结果可为寡雄腐霉生防菌剂研发提供理论依据和关键技术支撑。

关键词：寡雄腐霉禾谷镰刀菌生防菌病害防控诱导产孢

接种嗜水气单胞菌对水稻降解毒死蜱的影响及作用机制

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农药学学报 2023年第2期25卷 422-434页

作者：张帆马丽雅冯发运余向阳唐文伟葛静广西大学农学院南宁530000 江苏省农业科学院、省部共建国家重点实验室培育基地、江苏省食品质量安全重点实验室南京210014

从受毒死蜱污染的禾本科植物水稻Oryza sativa L.中分离出一株具有毒死蜱降解活性的内生细菌ST6,经16S rRNA鉴定为嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila。用绿色荧光蛋白基因(gfp)标记后得到标记菌株ST6-gfp,该菌株能成功定殖到水稻植株中... 详细信息

从受毒死蜱污染的禾本科植物水稻Oryza sativa L.中分离出一株具有毒死蜱降解活性的内生细菌ST6,经16S rRNA鉴定为嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila。用绿色荧光蛋白基因(gfp)标记后得到标记菌株ST6-gfp,该菌株能成功定殖到水稻植株中,通过平板回收试验得出ST6-gfp在水稻根部数量为7.0~7.2 log CFU/g,在茎叶中数量为4.9~5.1 log CFU/g。通过室内盆栽试验探究了该内生细菌定殖水稻后对毒死蜱降解的影响,并初步解析了作用机制。结果表明,内生菌的定殖可显著降低水稻植株中的毒死蜱含量并促进植株生长,与未接菌植株相比,接菌植株中的毒死蜱含量降低了58.3%,株高、鲜重和叶绿素含量分别增加了38.9%、69.5%和41.5%。在毒死蜱胁迫下,ST6-gfp定殖增强了水稻氧化还原酶系和解毒酶系的活力,其中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性分别提升了1.1、1.3、1.2、1.8、1.22和1.7倍;细胞色素P450(CYP450)及谷胱甘肽-S-转移酶(GST)解毒酶活性上调了1.5~1.7倍;此外,接菌水稻丙二醛(MDA)的含量与未接菌的水稻相比降低了46.9%。研究结果表明,该菌株可良好地定殖在水稻体内,并可通过提高水稻抗氧化酶和解毒酶的活性加速水稻中毒死蜱的降解,进而减轻毒死蜱对水稻造成的胁迫损伤,提高对毒死蜱的耐受性。

关键词：植物内生菌嗜水气单胞菌植物-内生菌相互作用毒死蜱生物降解抗氧化酶系水稻解毒酶系

接种内生降解菌Stenotrophomonas pavanii DJL-M3对多菌灵胁迫下水稻根际微生态的影响

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生态学报 2022年第7期42卷 2730-2740页

作者：冯发运王亚岳远浩李俊霞孙星程金金葛静余向阳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 省部共建国家重点实验室培育基地-江苏省食品质量安全重点实验室南京210014 青岛科技大学青岛266042 福建农林大学福州350002

内生降解菌定殖可促进水稻中农药等有机污染物的降解代谢,研究功能内生菌对农药暴露下水稻根际微生态的影响,可为利用植物-微生物互作调控农作物农药残留及修复农田生态环境污染提供科学依据。以水稻根际土壤中的蚯蚓、土壤酶和微生物... 详细信息

内生降解菌定殖可促进水稻中农药等有机污染物的降解代谢,研究功能内生菌对农药暴露下水稻根际微生态的影响,可为利用植物-微生物互作调控农作物农药残留及修复农田生态环境污染提供科学依据。以水稻根际土壤中的蚯蚓、土壤酶和微生物群落为研究对象,分析接种内生菌Stenotrophomonas pavanii DJL-M3对水稻根际微生态响应多菌灵胁迫的影响。结果表明:多菌灵暴露导致水稻根际土壤过氧化氢酶活性增强,脲酶和蔗糖酶活性被抑制;多菌灵污染可对水稻根际周围的蚯蚓造成氧化损伤,致使其体内丙二醛累积并诱导超氧化物歧化酶和乙酰胆碱酯酶过表达;多菌灵残留显著降低水稻根际土壤微生物群落的多样性与碳源代谢活性。接种内生降解菌S.pavanii DJL-M3促进了水稻根际残留多菌灵的降解,缓解根际土壤微生物与蚯蚓所受胁迫压力,显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶活力以及蚯蚓的存活率,并有效提升了水稻根际微生物群落的代谢活性与多样性。因此,接种内生降解菌S.pavanii DJL-M3有助于多菌灵残留污染下稻田土壤生态环境的恢复。

关键词：内生菌多菌灵水稻蚯蚓土壤酶根际微生物

基于群体感应的生物膜技术在土壤污染修复中的应用与展望

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土壤学报 2023年

作者：生弘杰王芳冯发运程金金张银萍葛静张雷刚蒋新余向阳中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京师范大学分析测试中心江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所省部共建国家重点实验室培育基地-江苏省食品质量安全重点实验室

生物膜修复技术凭借其高效性、安全性和经济性，已被广泛应用于土壤中难降解污染物的去除。其中，群体感应效应在生物膜修复过程中起着至关重要的作用。群体感应是微生物普遍存在的细胞间通讯形式，有助于生物膜内不同细菌种内/种间的... 详细信息

生物膜修复技术凭借其高效性、安全性和经济性，已被广泛应用于土壤中难降解污染物的去除。其中，群体感应效应在生物膜修复过程中起着至关重要的作用。群体感应是微生物普遍存在的细胞间通讯形式，有助于生物膜内不同细菌种内/种间的信息交流，使微生物能够在“群体水平”上相互协作，能够调控生物膜胞外聚合物的生成以及对污染物的吸附固定与降解。本文在简要介绍生物膜和群体感应的功能和作用基础上，结合近年来群体感应调控生物膜形成以及对污染物的降解基础上，综述了群体感应在生物膜修复技术中的应用，最后对生物膜群体感应系统在污染土壤修复中的工程化设计进行了展望。

关键词：生物修复生物膜群体感应群体感应淬灭土壤修复

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具有毒死蜱降解特性的植物内生菌的分离筛选

具有毒死蜱降解特性的植物内生菌的分离筛选

作者：冯发运浙江农林大学

学位级别：硕士

毒死蜱作为替代高毒有机磷农药的主要品种,在我国农业生产中使用量大且范围广,对农产品安全带来极大的隐患。植物内生菌是指一生或至少一生中的某个阶段能进入活体植物组织内,且不引起植物明显病理变化的微生物。与从土壤中分离微生物相... 详细信息

毒死蜱作为替代高毒有机磷农药的主要品种,在我国农业生产中使用量大且范围广,对农产品安全带来极大的隐患。植物内生菌是指一生或至少一生中的某个阶段能进入活体植物组织内,且不引起植物明显病理变化的微生物。与从土壤中分离微生物相比,植物内生菌能有效地在植物体内定殖,且不易受外界环境的影响。基于此,利用具有农药降解特性的植物内生菌加速农作物体内残留农药的代谢与降解,有望成为控制农药大量使用带来残留污染风险的新途径。本研究分别以从农药厂废液池旁采集的菊科植物小飞蓬,以及韭菜和水稻为供试植物,采用表面消毒研磨法,以毒死蜱为单一碳源的无机盐培养基连续多代培养筛选毒死蜱降解内生菌,并对其在植物体外与体内的毒死蜱降解特性进行分析,采用生理生化测定结合16Sr DNA序列分析对分离的内生细菌进行菌种鉴定。为进一步探索利用内生菌调节植物体内残留毒死蜱等环境污染物的降解机理研究建立基础,研究结果可为利用植物内生菌调控农产品农药残留提供理论指导,为农产品农药残留污染控制与治理提供新的思路。主要研究结果如下:1、从植物小飞蓬体内分离出一株阪崎克罗诺杆菌属(Cronobacter sp.)植物内生细菌XFP-gy,其对初始浓度为20 mg/L的毒死蜱的9天降解率为77.28%。外加碳氮源可以促进XFP-gy的生长,并将其对毒死蜱5天降解率由69.59%提高到98.0%。菌株XFP-gy降解毒死蜱的最佳培养条件为30℃和p H为7.0。此培养条件下,增加培养液中原始接菌量,降低底物毒死蜱的初始质量浓度,可明显提高XFP-gy对毒死蜱的降解效率。2、从韭菜体内分离筛选出一株鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)植物内生菌HJY,它在15天内可以代谢95.88%初始浓度为20 mg/L的毒死蜱;1%的外加葡萄糖可以将其对毒死蜱的降解率提高到6天98.48%;其最适毒死蜱降解条件为:毒死蜱初始浓度10 mg/L,接菌量2%,p H 6,培养温度30-35℃。3、从粳稻内分离出5株具有毒死蜱降解特性的植物内生菌:铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)DG,巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium) GB,鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium Canadense)DJ,弯曲假单胞菌(Pseudomonas)DJA和短小杆菌属(Curtobacterium plantarum)DJB。这些水稻内生菌除了在体外对毒死蜱具有一定的降解能力外,还可以转接入粳稻内,通过产生吲哚乙酸(IAA)、溶解磷、产生氨基环丙烷羧酸(ACC)脱氨酶和载铁蛋白促进水稻植株的快速生长,并且加速水稻植株内,根部土壤中和稻谷内的毒死蜱降解。

关键词：植物内生菌毒死蜱生物降解分离鉴定促生作用

江苏产区大蒜中邻苯二甲酸酯含量检测及溯源分析

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环境科学 2023年第2期44卷 1029-1039页

作者：王亚肖霞霞杨云冯发运宋立晓陈小龙孙星李勇曾晓萍马金骏余向阳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013 江苏海洋大学江苏省海洋生物资源与环境重点实验室连云港222005 江苏省农业技术推广总站南京210000

邻苯二甲酸酯(PAEs)对生态环境和农产品安全的潜在威胁已引起世界各国的广泛关注.在江苏省邳州市大蒜核心产区采集了11种大蒜样品、 106个表层土壤和4种农膜样品,通过GC-MS法分析了大蒜、土壤和农膜中的16种PAEs含量,并通过水培试验研... 详细信息

邻苯二甲酸酯(PAEs)对生态环境和农产品安全的潜在威胁已引起世界各国的广泛关注.在江苏省邳州市大蒜核心产区采集了11种大蒜样品、 106个表层土壤和4种农膜样品,通过GC-MS法分析了大蒜、土壤和农膜中的16种PAEs含量,并通过水培试验研究了邳州主栽大蒜品种大青稞对6种优先控制类PAEs的吸收和运输特征.结果表明,邳州大蒜蒜瓣中主要PAEs种类为邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP),ω(DBP)和ω(DEHP)平均值分别为0.611 mg·kg^(-1)和0.167 mg·kg^(-1),显著高于市售大蒜品种.蒜头中DBP和DEHP含量大小顺序依次为:蒜头皮>蒜瓣皮>蒜瓣.大蒜土壤中的PAEs种类主要为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、 DBP和DEHP,检出率均为100%.与美国环保署制定的土壤PAEs控制标准比,DMP和DBP含量超过控制标准,超标率分别达100%和63.2%,其他3种PAEs含量均低于控制标准,但ω(DEHP)平均值达486μg·kg^(-1),远高于其他PAEs.农膜样品中检出DMP、 DEP、 DIBP、 DBP、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)和DEHP这6种PAEs,其中DBP和DEHP含量最高,占总PAEs的质量分数为53.7%~63.2%.6种PAEs在残膜中的检出量均显著低于新膜,且全部在大蒜或土壤样品中检出,说明农膜可能是大蒜和种植土壤中PAEs的重要来源.6种优控PAEs中,大蒜对DMP和DEP的转运能力最强,这2种PAEs主要在地上部积累;DBP和BBP在大蒜根系中的富集系数最大(高达57.4和81.5),但向地上部的转运能力却较低,是DBP易在蒜头中积累的重要原因之一;大蒜对DEHP和邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)的富集系数和转运系数相对较低,蒜瓣样品中检出的DEHP可能与其在土壤中的含量较高有关.

关键词：大蒜邻苯二甲酸酯(PAEs) 农膜污染土壤积累