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镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及胞外多糖合成的影响

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环境科学学报 2024年第2期44卷 441-452页

作者：李敏罗晟鄢祖旋万娟娟卢时康程新江西农业大学应用微生物研究所南昌330045 江西农业大学生物科学与工程学院南昌330045

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球... 详细信息

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及其产胞外多糖结构的影响,并采用动力学模型探索了不同多糖对镉吸附性能的差异.结果表明,CX2-6所产胞外多糖主要单糖组成为葡萄糖、甘露糖等,且由3个单一组分构成,其中,含量较高的EPS-1组分为粗糙的片状,而EPS-2组分为不规则扭曲的片状.镉胁迫下屎肠球菌CX2-6胞外多糖产量明显增加,其中,培养基中镉浓度为200 mg·L^(-1)时胞外多糖产量最高,达到1110.89 mg·g^(-1),较胁迫前增加了51.71%,且此时胞外多糖对镉的吸附能力最高.镉胁迫条件下所产生的胞外多糖对镉的吸附能力显著提高,且其吸附过程符合二级动力学,其中,Langmuir等温模型可以更好地拟合胞外多糖对重金属镉的吸附.综上所述,屎肠球菌CX2-6所产生的胞外多糖对重金属离子具有良好的吸附作用,并且在镉胁迫下胞外多糖的产量和吸附性能明显增加,这一特性使得该胞外多糖在重金属污染防治领域显示出巨大的应用前景.

关键词：胞外多糖屎肠球菌CX2-6 镉胁迫吸附

芽孢杆菌及其胞外多糖对空心菜和茼蒿Cd吸收及土壤团聚体的影响

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 60-67页

作者：邓雪婷高蓉蓉季翠何琳燕盛下放南京农业大学生命科学学院/农业农村部农业环境微生物重点实验室南京210095

本研究旨在探究产胞外多糖芽孢杆菌对蔬菜镉(Cd)积累及土壤结构的影响。采用以空心菜和茼蒿为供试材料的盆栽试验,研究了功能菌株Priestia megaterium YG35和Bacillus halodurans G20降低蔬菜吸收Cd的效果和可能作用机制。结果表明,与C... 详细信息

本研究旨在探究产胞外多糖芽孢杆菌对蔬菜镉(Cd)积累及土壤结构的影响。采用以空心菜和茼蒿为供试材料的盆栽试验,研究了功能菌株Priestia megaterium YG35和Bacillus halodurans G20降低蔬菜吸收Cd的效果和可能作用机制。结果表明,与CK相比,菌株YG35、菌株G20及其胞外多糖处理显著增加空心菜和茼蒿可食用组织干质量(37.8%~115.1%),显著降低可食用组织Cd含量(21.9%~44.2%),并使茼蒿Cd含量(0.057~0.061 mg·kg-1)达到安全可食用标准,显著降低根际土壤有效态Cd含量(3.7%~11.7%),显著(P<0.05)增加根际土壤多糖含量(35.9%~49.5%)和蔗糖酶活性(15.3%~28.4%),促进根际土壤团聚体向大粒径转化。研究表明,YG35和G20及其胞外多糖能降低蔬菜对Cd的吸收,促进蔬菜生长,改善土壤结构,具有在Cd污染土壤上实现蔬菜安全生产的应用潜力。

关键词：胞外多糖芽孢杆菌空心菜茼蒿 Cd 土壤

结合改进Weibull时间函数的开采沉陷动态预测模型

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岩土力学 2024年第6期45卷 1824-1834页

作者：张琰君阎跃观龙思放朱元昊戴华阳孔嘉嫄中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058

煤炭开采引起的地表沉陷是一个多维动态变化过程,动态预测可以获取采空区上方任意位置、时刻的形变大小,对保护地面基础设施和人民生命安全具有重要意义。为实现地表沉陷的动态预测,针对Weibull时间函数模型结构复杂、参数较多等不足,... 详细信息

煤炭开采引起的地表沉陷是一个多维动态变化过程,动态预测可以获取采空区上方任意位置、时刻的形变大小,对保护地面基础设施和人民生命安全具有重要意义。为实现地表沉陷的动态预测,针对Weibull时间函数模型结构复杂、参数较多等不足,基于开采沉陷相关理论,建立了仅含一个模型参数,且可以准确描述地表点下沉量、下沉速度、下沉加速度的改进Weibull时间函数模型。在此基础上,结合已有的地表沉陷盆地模型,建立了一种新的开采沉陷动态预测模型,详细阐述了模型参数的确定方法及其对沉陷盆地形态的影响,并结合某矿313工作面和3214工作面实测数据验证了模型的预测精度和适用性。结果表明:改进的Weibull时间函数模型最大均方根误差为52 mm,最大相对误差为2.1%,较改进前分别提高了60.3%和64.4%;开采沉陷动态预测模型预测的下沉曲线形态和实测下沉曲线形态一致,最大均方根误差为17 mm,最大相对误差为1.76%,表明该模型可以预测地表沉陷过程,具有较好的适用性和可靠性。该研究结果可为矿区地表沉陷动态预测提供参考。

关键词： Weibull时间函数开采沉陷沉陷盆地动态预测

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豆科植物特异SnRK1调控共生固氮的机制

科学通报 2024年第2期69卷 137-139页

作者：郭达刘鹏董江丽王涛中国农业大学生物学院北京100193

豆科植物和根瘤菌之间的共生固氮(symbiotic nitrogen fixation,SNF)是高度耗能的代谢过程,植物每获取1 g固定的氮(N2)需要消耗5.2~18.8 g的碳源[1].尽管这一行为互利于双方,但共生固氮的有效进行依赖于豆科植物持续的碳源供应[2].豆科... 详细信息

豆科植物和根瘤菌之间的共生固氮(symbiotic nitrogen fixation,SNF)是高度耗能的代谢过程,植物每获取1 g固定的氮(N2)需要消耗5.2~18.8 g的碳源[1].尽管这一行为互利于双方,但共生固氮的有效进行依赖于豆科植物持续的碳源供应[2].豆科新型能量感受器GmNAS1/GmNAP1的发现,为设计高效利用作物周围环境中的碳源、提高共生固氮能力提供了理论支撑[3].然而,豆科植物在缺氮时如何分配能量和碳源实现高耗能共生固氮的分子机制尚不清楚[4].豆科植物是否有独特的能量感受器参与这一过程是科学家们一直探究的问题.

关键词：豆科植物共生固氮周围环境 NAP1 感受器根瘤菌代谢过程高效利用

接种土著和外源AM真菌对杜梨抗旱性的影响及其适应机制

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中国农业科学 2024年第1期57卷 159-172页

作者：栗晗江尚焘彭海英李培根顾长宜张金莲陈廷速徐阳春沈其荣董彩霞南京农业大学资源与环境科学学院广西农业科学院微生物研究所

【目的】丛枝菌根（AM）真菌可改善植物生长，提高抗环境胁迫能力。筛选对梨苗具有抵御干旱胁迫的AM真菌，为梨菌根化育苗提供理论依据与技术途径。【方法】采用盆栽试验及高通量测序技术，对杜梨苗分别接种梨土著AM真菌层状近明球囊霉... 详细信息

【目的】丛枝菌根（AM）真菌可改善植物生长，提高抗环境胁迫能力。筛选对梨苗具有抵御干旱胁迫的AM真菌，为梨菌根化育苗提供理论依据与技术途径。【方法】采用盆栽试验及高通量测序技术，对杜梨苗分别接种梨土著AM真菌层状近明球囊霉（Claroideoglomus lamellosum,Cl）和外源菌株摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,Fm）、根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices,Ri）及蜜色无梗囊霉（Acaulospora mellea,Am），探究干旱胁迫下单接种土著、外源菌株及混合接种（Mix）处理对杜梨幼苗生长的影响，分析干旱0、3和6周Mix处理下根系及根际土AM真菌群落变化。【结果】正常水分和干旱处理下，单接种梨土著菌株Cl、外源菌株Ri及Mix处理均显著提高株高、茎粗、叶面积、叶片相对含水量，干重增加35.26%—52.20%；地上部磷、钾、钙、镁等元素吸收增强，尤其增加磷的吸收，菌根磷吸收效应最高达1.0以上，而单接种外源菌株Am效果次之，正常供水条件下Fm抑制杜梨幼苗生长。回归性分析表明，菌根生长效应和元素吸收随侵染强度的增加而增加。干旱胁迫下，接种AM真菌显著降低杜梨幼苗叶片丙二醛含量，抗氧化酶活性和脯氨酸含量均有不同程度提高。测序结果显示，与正常水分相比，干旱胁迫下杜梨幼苗根系及根际土AM真菌群落结构发生显著改变，其中外源菌株Ri均占主导，Cl、Am丰度次之，Fm丰度最低，且随干旱胁迫程度增加，根内Ri的丰度显著上升。【结论】接种不同AM真菌对杜梨幼苗具有不同的生长效应，其中梨土著菌株Cl和外源菌株Ri表现出较强的促生和抗旱能力。AM真菌群落中Ri丰度的提高是杜梨幼苗适应干旱胁迫的重要途径。

关键词：干旱胁迫杜梨丛枝菌根真菌促生群落结构

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水解乳清蛋白改善牛乳蛋白过敏的功效及机制

中国食品学报 2024年第3期24卷 46-55页

作者：储小军李归浦熊丽娜姜艳喜郑华艳刘东红浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 贝因美(杭州)食品研究院有限公司杭州310053

目的:研究部分水解乳清蛋白(pHWP)联合不同剂量低聚果糖(FOS)和动物双歧杆菌Bb-12(Bb-12)对小鼠牛乳蛋白过敏(CMPA)的改善效果及免疫耐受调节机制。方法:4周龄雌性BALB/c小鼠随机被分成正常对照组、致敏对照组、p HWP和pHWP+FOS+Bb-12... 详细信息

目的:研究部分水解乳清蛋白(pHWP)联合不同剂量低聚果糖(FOS)和动物双歧杆菌Bb-12(Bb-12)对小鼠牛乳蛋白过敏(CMPA)的改善效果及免疫耐受调节机制。方法:4周龄雌性BALB/c小鼠随机被分成正常对照组、致敏对照组、p HWP和pHWP+FOS+Bb-12干预组。试验期间,干预组小鼠每天用含pHWP(15 mg/mL)或pHWP(15 mg/mL)+FOS(0.4/4.0mg/mL)+Bb-12(1×10^(5)/10^(6)CFU/mL)的水溶液替代常规饮用水进行饲喂干预;试验第7,14,21,28,35天,致敏对照组和干预组小鼠采用CMP(20 mg/只)+霍乱毒素(10μg/只)灌胃致敏,正常对照组小鼠灌胃无菌生理盐水;试验第42天,对所有小鼠进行CMP(50 mg/只)灌胃激发,并于激发后1 h内完成过敏症状评分,同时检测血清抗体和组胺含量、脾细胞增殖反应及上清液Th1、Th2和Treg相关细胞因子(INF-γ、IL-4和TGF-β)水平。结果:pHWP+FOS+Bb-12干预组小鼠过敏症状评分(0~1)、血清总IgE(169.4~272.7 ng/mL)、CMP特异性IgE(sIgE)(0.038~0.414 OD)和sIgG1(0.252~0.379 OD)、组胺(19.56~27.35 ng/mL)、脾细胞增殖刺激指数(1.48~1.58)及上清液IL-4(18.48~29.60 pg/mL)均显著低于致敏对照组(P<0.05),而TGF-β(143.1~177.2 pg/mL)、INF-γ(189.5~230.2 pg/mL)和INF-γ/IL-4(6.46~12.71)均显著高于致敏对照组(P<0.05)。相较于p HWP,pHWP+FOS+Bb-12对CMPA的缓解效果更强,且以使用高剂量Bb-12(1×10^(6)CFU/mL)时最为显著,部分指标包括血清总IgE、CMP-sIgE、脾细胞上清液IL-4和INF-γ/IL-4与正常对照组均无显著差异。结论:pHWP联合FOS和Bb-12可通过提高CMP免疫耐受有效改善小鼠CMPA症状,其作用可能与阻断IgE、CMP-sIgE、sIgG1和组胺分泌,抑制脾细胞增殖及上调TGF-β和INF-γ/IL-4相关。

关键词：部分水解乳清蛋白低聚果糖动物双歧杆菌Bb-12 牛乳蛋白过敏免疫耐受免疫调节

无人机状态检测Kalman滤波空地目标跟踪算法

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航空学报 2024年第16期45卷 227-246页

作者：徐心宇陈建中国农业大学工学院北京100083 浙江省农业智能装备与机器人重点实验室杭州310058 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

针对无人机(UAV)面向空地目标进行目标跟踪过程中,发生目标离开视野、目标被遮挡、存在相似目标干扰等问题导致追踪失败的情况,提出一种基于追踪状态检测和Kalman滤波的重定位更新机制,将其与孪生全卷积网络(siamfc)跟踪器结合。以空地... 详细信息

针对无人机(UAV)面向空地目标进行目标跟踪过程中,发生目标离开视野、目标被遮挡、存在相似目标干扰等问题导致追踪失败的情况,提出一种基于追踪状态检测和Kalman滤波的重定位更新机制,将其与孪生全卷积网络(siamfc)跟踪器结合。以空地目标为被跟踪对象,以无人机为跟踪空地目标的跟踪者,首先,基于双峰选择、平均峰值相关能量变化率、最高响应值变化率和峰值旁瓣比变化率的检测机制检测当前的追踪状态是否异常,判断siamfc的追踪结果是否满足作为观测值的要求。其次,Kalman滤波利用目标运动的先验信息对追踪进行预测更新,当追踪状态异常时能够及时校正调整目标跟踪结果。基于LaSOT数据集完成训练,在UAV123航空数据集和自制的以无人机为目标的数据集上进行实时目标跟踪测试和对比实验。实验结果表明:该算法在UAV123上的精确率和成功率分别为66.0%和47.4%(62帧/s),在自制的以无人机为目标的数据集上的精确率和成功率分别为72.0%和58.6%(55帧/s),满足目标跟踪的实时性要求,且跟踪结果优于多数跟踪器。该算法在无人机为跟踪者和被跟踪对象的情况下均能完成有效目标跟踪,应对目标离开视野、部分或全部遮挡和存在相似目标干扰等挑战性场景的能力有所增强,且算法具有良好的泛化能力。

关键词：无人机目标跟踪孪生网络 Kalman滤波重定位机制追踪状态检测

耐旱菌研究热点变迁及其提高植物耐旱性的机制

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微生物学通报 2024年

作者：王一腾钱怡雯刁琦骆晶晶季翠王依嘉姜雪婷何琳燕南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室

干旱是严重的非生物胁迫，也是农业减产的重要原因之一。一些对植物生长有促进作用的环境友好型微生物手段亟待发现并应用。因此，本文分析2003-2023年间中国知网和Web of Science中与耐旱菌有关的1 986篇文献，总结该领域近20年的研究... 详细信息

干旱是严重的非生物胁迫，也是农业减产的重要原因之一。一些对植物生长有促进作用的环境友好型微生物手段亟待发现并应用。因此，本文分析2003-2023年间中国知网和Web of Science中与耐旱菌有关的1 986篇文献，总结该领域近20年的研究热点和研究进展，探讨耐旱菌的生物多样性及其协助植物抵御干旱胁迫的机制，旨在为分离筛选耐旱菌和创制有效耐旱的菌植组合提供指导意见，为应对全球干旱对农业和食品生产带来的挑战提供新的解决方案。

关键词：干旱耐旱菌研究热点植物

内蒙古和海南干旱地区芽孢杆菌和伯克霍德尔菌的耐旱性

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微生物学通报 2024年第10期 4118-4131页

作者：季翠骆晶晶刁琦王依嘉姜雪婷王一腾钱怡雯盛下放何琳燕南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室

【背景】世界旱灾的频发对农作物的产量和品质都造成了严重的影响，亟需一种经济节约的方法来缓解。植物根际促生细菌有望直接用于农作物提高耐旱性。【目的】干旱环境中的微生物物种组成和分布格局具有独特性。研究从干旱土壤中筛选出... 详细信息

【背景】世界旱灾的频发对农作物的产量和品质都造成了严重的影响，亟需一种经济节约的方法来缓解。植物根际促生细菌有望直接用于农作物提高耐旱性。【目的】干旱环境中的微生物物种组成和分布格局具有独特性。研究从干旱土壤中筛选出的细菌遗传多样性和功能多样性十分必要。【方法】利用聚乙二醇6000（polyethylene glycol 6000, PEG-6000）模拟干旱胁迫，对内蒙古和海南干旱地区采集分离获得的30份芽孢杆菌（Bacillus spp.）和伯克霍德尔菌（Burkholderia spp.）进行耐旱性分析及生物学特性分析。【结果】通过聚类分析把30株供试菌株的耐旱能力分为三类群，并且不同胁迫条件下供试菌株表现为3种生长模式：在第一类生长模式中，渗透势-0.2 mPa与0 mPa的OD600值无显著差异；第二类生长模式中，随着渗透势的增加，菌株的OD600值也随之下降。这类菌占总体供试菌株的43.33%；第三类生长模式中，菌株在-0.6 mPa和-1.2 mPa渗透势下，OD600值无显著差异。对30株供试菌株进行生物学特性分析，发现每株菌都有产吲哚乙酸（indole acetic acid,IAA）、铁载体、脲酶、精氨酸脱羧酶和生物膜这5种特性中的1-4种特性，即供试菌株都具有潜在的植物促生功能。【结论】基于耐旱性分析和生物学特性分析，最终筛选到2株优质耐旱芽孢杆菌NC51、NO89，均为第三类生长模式。为今后提高作物耐旱性和研发微生物菌剂提供菌种资源。

关键词：芽孢杆菌伯克霍德尔菌干旱胁迫耐旱性