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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

DL-丙氨酸不对称降解菌Penicillium levitum Slu-B的筛选及D-丙氨酸制备条件的优化

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南京农业大学学报 2024年

作者：黄文英吴冬杰顾向阳南京农业大学农业农村部农业环境微生物工程重点实验室/生命科学学院

[目的]对一株新分离的青霉属菌株Slu-B进行菌种鉴定，研究其不对称降解DL-丙氨酸的特性及制备D-丙氨酸的可行性。[方法]从环境样中分离筛选高效不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株，通过显微形态观察及rDNA ITS基因序列同源性比对将分离菌... 详细信息

[目的]对一株新分离的青霉属菌株Slu-B进行菌种鉴定，研究其不对称降解DL-丙氨酸的特性及制备D-丙氨酸的可行性。[方法]从环境样中分离筛选高效不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株，通过显微形态观察及rDNA ITS基因序列同源性比对将分离菌株鉴定至相应的种；以DL-丙氨酸为唯一碳氮源，通过摇瓶试验研究培养温度、培养基pH、酵母粉添加量、摇床转速、装液量、接种量等对该菌株不对称降解活性的影响；探究分批补料发酵制备D-丙氨酸的可行性。[结果]分离到一株ADI值为1的不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株Slu-B，依据其显微形态特征及其ITS序列同源性将该菌株鉴定为Penicillium levitum（平滑青霉）。摇瓶试验得出菌株Slu-B不对称降解的DL-丙氨酸的最适发酵条件为：培养温度25～35 ℃、培养基pH 4～6、摇床转速140～200 r·min-1，装液量50～100 mL/500 mL，接种量2.32%（m/V），在此条件下进行分批补料发酵，当L-丙氨酸被完全降解时发酵液中积累的D-丙氨酸质量浓度达9.68 g/L，D-丙氨酸的理论回收率达96.75%。[结论]分离菌株Penicillium levitum Slu-B具有完全不对称降解DL-丙氨酸的特性，在分批补料发酵中D-丙氨酸的理论回收率高达96.75%，为生物法制备D-丙氨酸积累了新的菌种资源。

关键词：不对称降解指数 DL-丙氨酸 D-丙氨酸平滑青霉分批补料发酵

以黏细菌为基础的微生物生理学教学内容革新及教学模式探索

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微生物学通报 2024年第9期 3761-3771页

作者：李周坤纪燕玲叶现丰刘园园黄彦崔中利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

微生物生理学是重要的微生物学专业基础课程。随着科学技术的不断进步，微生物生理学的研究领域不断拓展，“微生物生理学”课程教学内容与教学模式必须更新，以体现学科前沿最新成果，适应高等农业院校人才培养目标。作者通过2年的课... 详细信息

微生物生理学是重要的微生物学专业基础课程。随着科学技术的不断进步，微生物生理学的研究领域不断拓展，“微生物生理学”课程教学内容与教学模式必须更新，以体现学科前沿最新成果，适应高等农业院校人才培养目标。作者通过2年的课程建设，构建了以黏细菌为载体的“兴趣引导—理论传授—社会实践—综合考评”课程教学与评价体系；组织开展了以“黏细菌与农业应用”为话题的实践调查与互动讨论会。本文将课程教学基础理论与农业实践相结合，通过“微生物生理学”课程内容革新与教学模式探索，提高本科生独立思考与学以致用的能力，为培养高质量农业科技人才提供支撑。

关键词：微生物生理学教学模式黏细菌农业实践

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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

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... 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是十分必要的。【方法】利用PEG-6000（聚乙二醇）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份芽孢杆菌和伯克霍德尔菌进行耐旱性分析以及生物学特性分析。【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IAA、铁载体、脲酶、精氨酸脱羧酶、生物膜中1到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

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硝化作用强度对EBPR工艺运行效果的影响

南京农业大学学报 2024年第3期47卷 462-467页

作者：王可馨王世明顾向阳南京农业大学生命科学学院/农业农村部农业环境微生物工程重点实验室江苏南京210095 南京理工大学环境与生物工程学院江苏南京210094

[目的]本文旨在探究硝化作用强度对强化生物除磷(EBPR)工艺运行效果的影响。[方法]采用厌氧-好氧型序批式生物反应器(SBR)驯化得到EBPR污泥,将进水氨氮浓度提高至48 mg·L^(-1),比较无硝化抑制剂和添加硝化抑制剂2种条件下EBPR系统中硝... 详细信息

[目的]本文旨在探究硝化作用强度对强化生物除磷(EBPR)工艺运行效果的影响。[方法]采用厌氧-好氧型序批式生物反应器(SBR)驯化得到EBPR污泥,将进水氨氮浓度提高至48 mg·L^(-1),比较无硝化抑制剂和添加硝化抑制剂2种条件下EBPR系统中硝化作用强度及除磷效率的变化,分析硝化作用强度对EBPR工艺运行效果的影响。在系统运行各阶段均取1个周期,测定混合液中磷酸根、氨氮、硝氮、亚硝氮质量浓度以及EBPR污泥中糖原、聚羟基烷酸(PHA)含量的周期变化,分析硝化作用强度对聚磷菌代谢的影响。[结果]在进水氨氮浓度提高至48 mg·L^(-1)且无硝化抑制剂的情况下,硝化作用强度逐渐增强,17 d后硝化反应速率上升至1.45~1.80 mg·h^(-1)·g^(-1),系统出现了好氧磷释放现象,导致除磷效率大幅下降,同时出现糖原的降解量与合成量显著上升、PHA的合成量与降解量显著下降等代谢异常现象;再次加入硝化抑制剂,系统的除磷功能在24 h内恢复正常。[结论]EBPR工艺运行效果与硝化作用强度密切相关,当硝化反应速率上升到一定程度时可引起好氧磷释放现象,导致EBPR工艺除磷效率大幅下降。

关键词：强化生物除磷糖原聚羟基烷酸硝化反应速率好氧磷释放

改进AVSlowFast音视频融合模型对哺乳期母猪关键行为的识别

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农业工程学报 2024年第7期40卷 182-190页

作者：李泊陈天明朱佳颖南京农业大学人工智能学院南京210031 农业农村部养殖装备重点实验室南京210031

哺乳期母猪的自动行为监测对于保障母猪健康并及时发现异常状态具有重要意义。为了在识别母猪行为中整合视觉和听觉信号蕴含的信息,该研究提出了一种基于音视频特征多模态融合的哺乳期母猪关键行为识别方法。首先,引入三分支结构的AVSlo... 详细信息

哺乳期母猪的自动行为监测对于保障母猪健康并及时发现异常状态具有重要意义。为了在识别母猪行为中整合视觉和听觉信号蕴含的信息,该研究提出了一种基于音视频特征多模态融合的哺乳期母猪关键行为识别方法。首先,引入三分支结构的AVSlowFast模型作为基础网络,通过视频慢通道、视频快通道、音频通道有效挖掘在视觉和听觉2种模态下的相关行为特征,并基于多层次侧向连接深入融合视听觉模态信息。在此基础上,该研究在特征融合后期引入高斯上下文变换器通道注意力模块,在不新增模型参数的条件下进一步优化高维多模态三维特征的融合效果,提高行为识别的准确率。该研究以哺乳期母猪为对象,采集实际养殖环境中的音频与视频数据进行试验,试验结果表明基于改进AVSlowFast音视频融合模型识别进食、哺乳、睡眠、拱栏、饮水、日常活动6种关键行为的平均精确率与召回率分别为94.3%和94.6%。与基于SlowFast的单模态行为识别方法相比,该研究提出的方法对6种行为识别的平均F1分数上显著提升了12.7个百分点,为实现畜禽多模态行为监测提供了一种有效思路。

关键词：行为识别母猪行为监测音视频融合多模态通道注意力机制 AVSlowFast

微塑料与农田土壤中典型污染物的复合污染研究进展

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环境科学 2024年第2期45卷 1196-1209页

作者：侯宇晴李冰王金花宋文慧王兰君王军朱鲁生山东农业大学资源与环境学院山东省高校农业环境重点实验室泰安271018

作为一种新型环境持久性污染物,微塑料除自身能够对生态系统产生不良影响外,其也可与周围环境中的共存污染物形成复合污染,从而产生更高的生态风险和健康风险.基于农业生态系统视角,聚焦重金属、农药和抗生素这3种农田土壤典型污染物与... 详细信息

作为一种新型环境持久性污染物,微塑料除自身能够对生态系统产生不良影响外,其也可与周围环境中的共存污染物形成复合污染,从而产生更高的生态风险和健康风险.基于农业生态系统视角,聚焦重金属、农药和抗生素这3种农田土壤典型污染物与微塑料的复合污染,综述了重金属、农药和抗生素在微塑料上的吸附-解吸行为,探讨了微塑料的结构与性质、污染物的理化性质以及环境条件对重金属、农药和抗生素在微塑料上吸附-解吸行为的影响,阐述了微塑料对农田土壤中重金属、农药和抗生素生物有效性的影响及内在机制,指出了当前研究存在的问题和不足并对未来研究方向进行了展望,可为微塑料与农田土壤典型污染物复合污染的生态风险评估提供科学参考.

关键词：土壤微塑料复合污染吸附-解吸生物有效性

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黏细菌来源硫胺素酶Ⅰ的生理功能探究

华中农业大学学报 2024年第4期43卷 204-211页

作者：齐梦祎夏丞垚纪燕玲黄彦李周坤叶现丰崔中利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 厦门大学药学院厦门361102

为探究硫胺素酶Ⅰ在黏细菌中的生理功能,选取Corallococcus ***、Myxococcus xanthus DK1622和Cystobacter sp.1404三种不同种属的黏细菌,研究3种黏细菌基因组中硫胺素合成与菌株生长发育的关系。结果显示,3种黏细菌基因组中均具有完整... 详细信息

为探究硫胺素酶Ⅰ在黏细菌中的生理功能,选取Corallococcus ***、Myxococcus xanthus DK1622和Cystobacter sp.1404三种不同种属的黏细菌,研究3种黏细菌基因组中硫胺素合成与菌株生长发育的关系。结果显示,3种黏细菌基因组中均具有完整的硫胺素合成途径,且具有硫胺素合成前体嘧啶(4-amino-5-hydroxymethyl-2-methylpyrimidine,HMP)回收相关基因,但未发现硫胺素或其前体噻唑回收相关基因;HMP合成酶基因thiC上游存在的焦磷酸硫胺素核糖开关(TPP-riboswitch)可根据环境中硫胺素浓度调控thiC基因的转录水平。菌株DK1622及其硫胺素酶Ⅰ敲除突变株CL1003中分别插入thiC基因,构建突变菌株CL1006和CL1007,发现CL1006在无硫胺素培养基中需要额外添加硫胺素或HMP才能恢复生长,但相比于硫胺素处理组,HMP处理组菌落直径显著增加了9.0%;CL1007只能在添加HMP平板中生长,单独添加完整的硫胺素并不能使其恢复生长,但当硫胺素酶CcThi1和硫胺素共同添加时,CL1007的生长得到恢复。结果表明,黏细菌不直接利用外源硫胺素,但可通过硫胺素酶Ⅰ将其分解成嘧啶前体被利用。

关键词：黏细菌硫胺素硫胺素酶Ⅰ thiC基因