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微生物脱盐燃料电池高效除盐研究进展

精细化工 2024年第3期41卷 465-478页

作者：刘崇涛李同刘壮壮李洋洋宋建超陶秀萍中国农业科学院都市农业研究所四川成都610200 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

微生物脱盐燃料电池(MDC)是一种新兴的绿色可持续循环能源技术,利用微生物胞外呼吸作用同步驱动除盐、产电及降解有机污染物。首先,概括了传统能源密集型除盐技术(热浓缩法和膜法)的能耗及局限性;然后,介绍了MDC运行机制、耦合系统及可... 详细信息

微生物脱盐燃料电池(MDC)是一种新兴的绿色可持续循环能源技术,利用微生物胞外呼吸作用同步驱动除盐、产电及降解有机污染物。首先,概括了传统能源密集型除盐技术(热浓缩法和膜法)的能耗及局限性;然后,介绍了MDC运行机制、耦合系统及可持续发展影响因素;重点阐述了多种MDC耦合工艺协同高效处理废水的研究进展及其可持续发展面临的挑战;最后,展望了MDC在高效、可持续和低碳废水处理、盐水淡化和能源/资源回收方面的研究前景。

关键词：微生物脱盐燃料电池耦合系统除盐膜污染生物膜

生物炭与不同类型氮肥配施对菜地土壤反硝化细菌群落的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2394-2405页

作者：柳晓婉刘杏认高尚洁李贵春中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

为了明确生物炭与不同类型氮肥(铵态氮肥和硝态氮肥)配施对土壤反硝化菌群落的影响,以北京顺义菜地土壤为研究对象,设置不施肥(CK)、单施(NH_(4))_(2)SO_(4)(N1)、(NH_(4))_(2)SO_(4)+生物炭[30 t·(hm^(2)·a)^(-1)](N1B)、单施KNO_(3)... 详细信息

为了明确生物炭与不同类型氮肥(铵态氮肥和硝态氮肥)配施对土壤反硝化菌群落的影响,以北京顺义菜地土壤为研究对象,设置不施肥(CK)、单施(NH_(4))_(2)SO_(4)(N1)、(NH_(4))_(2)SO_(4)+生物炭[30 t·(hm^(2)·a)^(-1)](N1B)、单施KNO_(3)(N2)和KNO_(3)+生物炭[30 t·(hm^(2)·a)^(-1)](N2B)这5个处理,采集冬、春、夏这3个季节的土壤样品,利用高通量测序分析nar G型、nir K型、nir S型和nos Z型反硝化菌群落组成和多样性,探究其主要影响因子,明确生物炭与不同类型氮肥配施对土壤反硝化菌群落组成和多样性的影响.结果表明:(1)生物炭与两种类型氮肥配施均能够增加土壤矿质氮含量,与单施(NH_(4))_(2)SO_(4)相比,生物炭和(NH_(4))_(2)SO_(4)配施土壤NH_(4)^(+)-N含量增加了14.6%,NO_(3)^(-)-N含量增加了9.4%;与单施KNO_(3)相比,生物炭与KNO_(3)配施土壤NH_(4)^(+)-N含量增加了16.0%,NO_(3)^(-)-N含量增加了15.9%.(2)反硝化菌群落的优势门类在不同处理中均为变形菌门,其组成和优势菌属受生物炭和氮肥类型的影响.生物炭与(NH_(4))_(2)SO_(4)配施主要增加了α-、β-和γ-变形菌纲的相对丰度,占比前3的属分别为Acidiphilium、Sulfuricaulis和Klebsiella.生物炭与KNO_(3)配施主要增加了α-和β-变形菌纲的相对丰度,占比前3的属分别为Rhodopseudomonas、Microvirga和Methylobacterium.(3)生物炭与两种类型氮肥配施显著影响了土壤反硝化菌的群落组成和多样性,土壤p H值、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和土壤含水量(SWC)是影响土壤反硝化菌群落组成的主要环境因子.以上研究可为减少菜地土壤硝态氮积累和反硝化损失提供理论依据,同时也为优化农业肥料管理措施提供科学依据.

关键词：生物炭铵态氮硝态氮高通量测序反硝化菌群落

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农业环境中抗生素风险评估的研究进展

环境科学 2024年第6期45卷 3468-3479页

作者：杨珍珍李红娜李娜中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

抗生素在畜牧、种植及水产养殖等农业领域广泛应用,且大量抗生素未经代谢就进入环境,因此明确其对生态环境和人类健康的影响至关重要.通过系统综述抗生素风险评估方法的相关研究.结果表明,生态环境风险主要通过风险商法(RQ)评估,预测无... 详细信息

抗生素在畜牧、种植及水产养殖等农业领域广泛应用,且大量抗生素未经代谢就进入环境,因此明确其对生态环境和人类健康的影响至关重要.通过系统综述抗生素风险评估方法的相关研究.结果表明,生态环境风险主要通过风险商法(RQ)评估,预测无影响浓度(PNECs)是生态环境风险评估的重要指标,但其取值尚存在争议;健康风险的评估方法为危害商法(HQ),抗生素暴露途径和毒理学阈值的选取是评估的关键.目前两类评估方法均缺乏对复合污染的研究,且未考虑抗生素代谢产物潜在的风险.进一步地分析表明,水环境和粪/肥/土壤环境中抗生素的生态风险普遍存在,粪/肥还田均会影响水土环境,土地利用类型与高风险抗生素种类有关;PNECs的取值受所选受试物种、实验条件、计算方法和土壤类型等影响;通过饮食摄入抗生素引起的健康风险极微,但沿海地区通过食用海鲜引起的健康风险不容忽视;农业环境中的喹诺酮类抗生素生态风险和健康风险均相对较高.基于抗生素在农业中的使用量及相关环境中的残留浓度和毒性,研究提出了农业环境中需要优先控制的抗生素清单,总结了抗生素风险评估存在的主要问题,可为农业环境中抗生素的风险评估优化和污染防治提供支撑.

关键词：抗生素农业环境生态风险健康风险风险评估

MsWRKY33转录调控MsACS2影响紫花苜蓿耐盐性的研究

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草地学报 2024年第1期32卷 54-65页

作者：李心武敬也陈菲儿樊璐马琳王学敏中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

乙烯作为重要的植物激素之一,在植物逆境胁迫应答中发挥重要作用。ACS基因是乙烯合成过程中的关键限速酶(ACC合成酶)基因,本研究通过探究紫花苜蓿MsWRKY33转录因子对ACS基因的调控关系,为MsWRKY33参与紫花苜蓿耐盐胁迫响应的具体调控机... 详细信息

乙烯作为重要的植物激素之一,在植物逆境胁迫应答中发挥重要作用。ACS基因是乙烯合成过程中的关键限速酶(ACC合成酶)基因,本研究通过探究紫花苜蓿MsWRKY33转录因子对ACS基因的调控关系,为MsWRKY33参与紫花苜蓿耐盐胁迫响应的具体调控机制奠定理论基础。利用同源克隆、载体构建、酵母单杂交、酵母双杂交、qRT-PCR等技术,验证MsWRKY33对AtACS2和MsACS2的转录调控,并对盐胁迫下转基因株系中MsACS2表达模式进行分析。结果显示:MsWRKY33转录因子可以与W-box元件特异性结合,且对AtACS2和MsACS2具有转录调控作用;MsWRKY33转基因株系中MsWRKY33基因的表达量显著高于对照,转基因株系中MsACS2的表达是在MsWRKY33基因大量表达后呈上升趋势,进一步说明紫花苜蓿MsACS2基因的表达可能受MsWRKY33转录因子的正向调控。因此,紫花苜蓿受到盐胁迫时可诱导MsWRKY33的表达,MsWRKY33转录因子通过正向调控MsACS2表达,可能影响乙烯合成,从而影响紫花苜蓿的盐胁迫响应。

关键词：紫花苜蓿酵母单杂交 MsWRKY33 MsACS2 耐盐性

番茄尖果脐突变体的生理特性及其候选基因分析

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园艺学报 2024年第5期51卷 982-992页

作者：刘泽营孙帅刘志强崔霞李仁中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京100081

在栽培番茄Money Maker(MM)背景下获得的尖果脐(sharp blossom-end,shb)突变体果实的果脐突出,果实较小,呈心形,果实纵横比增加,说明SHB调控番茄果实大小和形状。徒手切片和石蜡切片观察发现,shb突变体果皮较MM果皮细胞层数显著减少,果... 详细信息

在栽培番茄Money Maker(MM)背景下获得的尖果脐(sharp blossom-end,shb)突变体果实的果脐突出,果实较小,呈心形,果实纵横比增加,说明SHB调控番茄果实大小和形状。徒手切片和石蜡切片观察发现,shb突变体果皮较MM果皮细胞层数显著减少,果皮变薄。在花柱发育早期,MM花柱基部的细胞小而紧密,但shb突变体花柱细胞持续膨大,花柱基部不断扩张,并在脱落后形成尖果脐。以MM和shb为亲本杂交构建了F2代分离群体,遗传分析表明尖果脐表型是由隐性单基因控制的质量性状。将尖果脐和平果脐极端表型单株进行DNA混池,并利用BSA-seq(Bulked Segregant Analysis Coupled with Whole-Genome Sequencing)的方法初步筛选到4个候选基因。

关键词：番茄果实脐部果实形状细胞分裂

羊尿氮对苜蓿和高羊茅混播草地生物量和氮利用的影响

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草地学报 2024年第6期32卷 1864-1871页

作者：代先林马晓颖仝宗永王瑜李向林柴旭旭何峰中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

为探究苜蓿(Medicago sativa L.)和高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)混播草地在放牧过程中对羊尿中氮的吸收规律,试验设置了苜蓿单播、高羊茅单播和苜蓿+高羊茅混播3种草地类型,以及是否施用羊尿2种模式,相互组合共计6个处理,研究... 详细信息

为探究苜蓿(Medicago sativa L.)和高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)混播草地在放牧过程中对羊尿中氮的吸收规律,试验设置了苜蓿单播、高羊茅单播和苜蓿+高羊茅混播3种草地类型,以及是否施用羊尿2种模式,相互组合共计6个处理,研究了稳定性同位素15N标记的模拟绵羊尿施入对不同处理地上地下生物量、羊尿氮回收率、生物固氮率与氮转移的变化规律。结果表明:混播地上生物量显著高于单播高羊茅,与不施入羊尿相比,施入羊尿显著提高了混播和高羊茅单播的地上生物量,提高了苜蓿和高羊茅的单株氮素累积量;施入羊尿后,苜蓿的生物固氮效率降低;不施用羊尿处理有9.42%的氮从苜蓿转移到高羊茅中,施入羊尿处理没有发现氮转移现象;混播下羊尿中氮的回收率显著高于苜蓿和高羊茅单播,且混播中高羊茅对羊尿中氮回收率显著高于苜蓿。苜蓿混播草地放牧利用能够兼顾高效生产和环境保护,是一种可持续的草地利用方式。

关键词：紫花苜蓿+高羊茅混播羊尿氮稳定性同位素氮利用

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电导抑制-离子色谱法测定有机酸化剂中11种有机酸含量

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动物营养学报 2024年第3期36卷 2031-2040页

作者：谢秀兰徐菲中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

本试验旨在建立一种同时检测有机酸化剂中11种有机酸含量的分析方法。样品中有机酸经提取后,以0.5 mmol/L硫酸水溶液∶丙酮∶乙腈=84∶6∶10为淋洗液等度洗脱,经Organic Acids 250/7.8分析柱分离,柱温30℃,流速0.5 mL/min,进样体积20μL... 详细信息

本试验旨在建立一种同时检测有机酸化剂中11种有机酸含量的分析方法。样品中有机酸经提取后,以0.5 mmol/L硫酸水溶液∶丙酮∶乙腈=84∶6∶10为淋洗液等度洗脱,经Organic Acids 250/7.8分析柱分离,柱温30℃,流速0.5 mL/min,进样体积20μL,采用电导抑制检测器进行外标法定量。结果显示:11种有机酸含量在一定范围内线性关系良好(R^(2)≥0.9994),检出限介于0.01~0.11 mg/L,11种有机酸3个不同添加水平加标回收率处于92.9%~112.2%,相对标准偏差均小于2.4%。本方法简便高效,精密度、准确度良好,线性范围宽,能同时分离有机酸化剂中11种有机酸。

关键词：离子色谱有机酸化剂有机酸

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编辑ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因的串联DsRed荧光表达盒的CRISPR/Cas9系统的构建及验证

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作物学报 2024年第8期50卷 1961-1970页

作者：曹晓晴祁显涛刘昌林谢传晓中国农业科学院作物科学研究所北京100081

CCT家族基因影响植物开花,在玉米中,ZmCCT10、ZmCCT9基因是光周期敏感基因,ZmGhd7基因是与开花期相关的基因。利用CRISPR/Cas9技术靶向编辑ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因为研究基因的功能和快速改良玉米的开花期提供了可能。本研究以玉米... 详细信息

CCT家族基因影响植物开花,在玉米中,ZmCCT10、ZmCCT9基因是光周期敏感基因,ZmGhd7基因是与开花期相关的基因。利用CRISPR/Cas9技术靶向编辑ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因为研究基因的功能和快速改良玉米的开花期提供了可能。本研究以玉米ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因为编辑对象,以KN5585为稳定转化受体、以CML312SR、LCL-1、LCL-2为预改良的晚熟材料受体,首先通过Sanger测序验证了3个基因靶标区域在4份玉米材料中的保守性,其次根据sgRNA设计原则选择了1个sgRNA复合编辑3个基因,并利用同源重组方法构建了将由胚特异性启动子Zm3896驱动的DsRed表达盒和由ZmU6-2启动子驱动的sgRNA表达盒串联的CRISPR/Cas9基因编辑敲除载体CCT-CPD,然后采用酶切法和Sanger测序法分析T0代KN5585中3个基因的突变率和突变类型,验证了该系统的基因编辑效果,最后通过对稳定遗传转化植株所结籽粒在籽粒水平、组织水平进行DsRed荧光标记表型鉴定,验证了该系统中DsRed荧光筛选标记的有效性。在此基础上,通过杂交育种法以晚熟材料为母本、以T1代KN5585阳性株为父本获得F1并经过DsRed荧光筛选获得含有有效编辑转基因元件的晚熟材料。本研究构建的编辑ZmCCT10/ZmCCT9/ZmGhd7基因的串联DsRed荧光表达盒的CRISPR/Cas9系统为创制单基因突变体,双基因突变体,三基因突变体奠定了基础,该系统中DsRed荧光筛选标记的应用可以快速筛选区分有无转基因成分的玉米籽粒,成本低,鉴定效率高,具有大规模籽粒筛选的潜力,本研究为鉴定ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7三个基因的功能和创制玉米光周期钝感材料奠定了材料基础和高效的技术基础。

关键词： CRISPR/Cas9技术 DsRed荧光 ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因玉米

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基于矿物元素指纹图谱对新疆皮山红羊真实性鉴别

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食品科学 2024年第4期45卷 300-306页

作者：赵莱昱张鸿儒王晶张春晖中国农业科学院农产品加工研究所北京100193 新疆畜牧科学院新疆乌鲁木齐830000

利用矿物元素与多元统计分析相结合的方法,对新疆皮山红羊进行真实性鉴别。以36只新疆皮山红羊与36只湖羊作为实验对象,利用电感耦合等离子质谱仪测定其背最长肌及半腱肌中51种矿物元素。结果表明,皮山红羊肌肉中矿物元素表现出明显的... 详细信息

利用矿物元素与多元统计分析相结合的方法,对新疆皮山红羊进行真实性鉴别。以36只新疆皮山红羊与36只湖羊作为实验对象,利用电感耦合等离子质谱仪测定其背最长肌及半腱肌中51种矿物元素。结果表明,皮山红羊肌肉中矿物元素表现出明显的指纹特征,以稀有元素为主。以矿物元素为基础构建了线性判别分析模型,结果显示,矿物元素对皮山红羊的判别效果较好,且在背最长肌中的判别效果更显著,品种和肌肉部位判别模型准确率分别为100%和99.29%。La、Zn、Cs、Sn、Ho、Fe、Rh、Co、Se、Te、Mo、Al、Sb 13种矿物元素可作为鉴别皮山红羊的主要矿物元素,其中,Rh、Te、Ho元素对皮山红羊的鉴别贡献度最高,且这3种元素仅在红羊肌肉中检出,因此可作为鉴别皮山红羊的关键矿物标志物。特征元素的累积与地域特征有关。

关键词：皮山红羊矿物元素判别分析真实性