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提高水稻耐盐能力的根际核心菌株筛选及应用

土壤学报 2024年第5期61卷 1410-1420页

作者：马爱媛任轶汪姣严河石晨雨沈其荣张瑞福荀卫兵南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室南京210095

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标... 详细信息

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标,然后基于16S rRNA基因扩增子测序,通过根系细菌群落差异分析和共现网络分析,鉴定了在耐盐水稻根际富集且与耐盐性相关的关键类群。随后,采用根际微生物宏培养方法从耐盐水稻根际筛选出关键细菌类群的可培养菌株。最后通过盆栽试验评估了菌株增强盐敏感水稻耐盐能力的作用效果。结果表明,自然盐土中耐盐水稻株高和根长均显著高于灭菌土壤中的植株,而脯氨酸含量则显著低于灭菌土壤中的植株,表明耐盐水稻品种根际的微生物群落在增强水稻耐盐能力中具有重要作用。扩增子测序分析发现耐盐水稻品种和盐敏感水稻品种根际微生物群落差异显著,差异分析明确黄杆菌科(Flavobacteriaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)为耐盐水稻根际富集的关键细菌类群。通过设置盐胁迫下盐敏感水稻发芽试验和苗期水培试验,筛选出普氏假单胞菌P34和大安金黄杆菌C18两株功能菌。最后通过盆栽试验证明C18和P34作为直接接种剂或种子包衣剂均能在盐胁迫下显著促进盐敏感水稻生长。综上,C18和P34具有良好的增强水稻耐盐能力的潜力,可作为开发盐碱地专用的种子包衣及微生物肥料的候选菌剂。

关键词：盐土水稻耐盐胁迫根际可培养菌株种子包衣

基于常压室温等离子体诱变和高通量筛选选育l-色氨酸高产菌株

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生物工程学报 2024年

作者：叶慧敏杜军唐玉景袁鑫张铮李璐冀颐之北京联合大学生物化学工程学院生物质废弃物资源化利用北京市重点实验室北京擎科生物科技股份有限公司研究院清华大学化工系生物化工研究所清华大学合成与系统生物学研究中心工工业生物催化教育部重点实验室

l-色氨酸是一种不可或缺的必需氨基酸，其广泛的应用领域和国内外巨大的需求量使其成为备受关注的研究和产业发展方向。尽管非理性诱变育种策略仍是一种开发工业菌株的有效手段，但是如何筛选具有理想表型的菌株依然是一个重大挑战。为... 详细信息

l-色氨酸是一种不可或缺的必需氨基酸，其广泛的应用领域和国内外巨大的需求量使其成为备受关注的研究和产业发展方向。尽管非理性诱变育种策略仍是一种开发工业菌株的有效手段，但是如何筛选具有理想表型的菌株依然是一个重大挑战。为了提高筛选l-色氨酸高产菌株的效率与准确性，本研究通过常压室温等离子体诱变构建随机突变文库，并结合深孔板高通量筛选，基于能够特异性响应l-色氨酸的拟荧光蛋白传感器从随机突变文库中成功筛选出一株l-色氨酸高产菌株，其产量在摇瓶中达到1.99 g/L，较出发菌株提高了41.77%。最后通过基因组与转录组的比较组学分析，进一步对菌株的高产机理进行解析。本研究基于常压室温等离子体诱变和高通量筛选策略，成功筛选出l-色氨酸高产菌株，为后续进一步选育和开发相关优质的l-色氨酸生产菌株资源提供了坚实的研究基础。

关键词：拟荧光蛋白传感器常压室温等离子体诱变高通量筛选 l-色氨酸

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植物矿质营养与病害研究进展及展望

植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1339-1353页

作者：王敏彭大榕曾吉兴王诗语朱林星郭世伟南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室江苏南京210095

矿质营养对植物生长发育具有重要作用。如何优化养分管理调控土壤生态功能及植物免疫反应,从而实现对植物病害有效防控,是当前研究的热点问题之一。本文综述了植物矿质营养元素与病害之间的相互关系,从物理抗性、生化抗性、分子抗性及... 详细信息

矿质营养对植物生长发育具有重要作用。如何优化养分管理调控土壤生态功能及植物免疫反应,从而实现对植物病害有效防控,是当前研究的热点问题之一。本文综述了植物矿质营养元素与病害之间的相互关系,从物理抗性、生化抗性、分子抗性及微生物调控等方面阐述了植物矿质元素对病害的调控机理。合理供应矿质养分不仅能调节植物的组织和结构特性建立抵御病原体入侵的物理屏障,通过影响植物抗菌代谢物合成、氨基酸代谢、植物防御相关酶活性等诱导植物生化抗性,还能从分子水平调控植物信号及激活植物免疫反应以诱导植物分子抗性。此外,矿质营养还可通过改变植物根系分泌物的组成,调控根际微生物结构,进而维持植物及土壤健康。因此,利用植物矿质营养协调植物-土壤-微生物相互作用提高植物抗性,可为植物病害的绿色防控提供新思路。未来可从多种矿质营养复合调控植物免疫机制,植物和微生物对矿质营养响应差异机理,以及发展精准施肥技术提高植物对病害的抗性等方面进行深入研究。

关键词：矿质营养植物病害植物健康土壤健康养分管理

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生物膜在环境污染治理中的应用及挑战

应用生态学报 2024年第5期35卷 1426-1434页

作者：沈东升邢筱静龙於洋惠彩浙江工商大学环境科学与工程学院/浙江省固体废物处理与资源化重点实验室/有色金属废弃物资源化浙江省工程研究中心杭州310012

生物膜因具有吸附和生物降解等功能,近年来已被应用于环境污染治理。生物膜法不仅被成功应用于污水处理,在土壤重金属和有机污染物的修复中也具有较高的应用价值。随着微塑料和抗生素抗性基因(ARGs)等新污染物被广泛关注和研究,生物膜... 详细信息

生物膜因具有吸附和生物降解等功能,近年来已被应用于环境污染治理。生物膜法不仅被成功应用于污水处理,在土壤重金属和有机污染物的修复中也具有较高的应用价值。随着微塑料和抗生素抗性基因(ARGs)等新污染物被广泛关注和研究,生物膜在其中发挥的作用不容忽视。本文系统综述了生物膜的结构组成、形成机制、种群和功能及近年来在环境污染治理中的应用与机制,重点论述了生物膜对重金属和有机污染物的去除机制与应用进展,并阐明了在新形势下生物膜带来的塑料际多种污染物并存、ARGs传播与病原菌富集等诸多环境问题,最后指出了目前研究存在的不足和今后的研究方向,尤其强调了探究生物膜与多种污染物之间相互作用关系与作用机制的重要性,以期为生物膜修复新技术的开发提供理论依据。

关键词：生物膜胞外聚合物污染治理新污染物环境挑战

居民区生活垃圾房及周边环境的微生物污染特征与健康风险评估

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环境科学学报 2024年第8期44卷 477-487页

作者：于锵沈东升邢筱静龙於洋惠彩浙江工商大学环境科学与工程学院浙江省固体废物处理与资源化重点实验室有色金属废弃物资源化浙江省工程研究中心杭州310012

废物处理场所排放的生物气溶胶会携带病原菌从而对工人和周边居民的健康构成潜在威胁.然而,目前关于居民区生活垃圾房微生物污染风险的研究有限.本研究量化了垃圾房墙壁和周围环境(包括生物气溶胶、植物和土壤)中的可培养总细菌和病原... 详细信息

废物处理场所排放的生物气溶胶会携带病原菌从而对工人和周边居民的健康构成潜在威胁.然而,目前关于居民区生活垃圾房微生物污染风险的研究有限.本研究量化了垃圾房墙壁和周围环境(包括生物气溶胶、植物和土壤)中的可培养总细菌和病原菌并系统描述了其微生物污染特征.研究结果表明,垃圾房墙壁上可检测到大量细菌和病原菌,其中10 cm高墙壁处细菌浓度最高,为(3.75±0.79)×10^(4) CFU·cm^(-2).生长在垃圾房附近的植物也携带大量病原菌,其中草叶上细菌和病原菌浓度较高;距离垃圾房20 m内采集的土壤中病原菌比例较高.在垃圾房周边环境检测到的主要病原菌中,总大肠菌群和金黄色葡萄球菌浓度最高.实验进一步通过非致癌和定量微生物风险评估来探究垃圾房及周边环境中工作人员和周边居民的暴露风险,结果表明,工作人员尤其是成年男性的生物气溶胶暴露风险最高(危险指数超过1,年感染风险和疾病负担值分别超过10-4和10-6DALY pppy);周边居民中儿童的暴露风险远高于成人和老年居民.研究结果可为控制生物气溶胶及制定保护措施以降低垃圾房对工人和周边居民的健康风险提供参考依据.

关键词：生物气溶胶微生物污染垃圾房病原菌风险评估

亚临界循环流化床机组近零深度调峰蓄释热计算及实践

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洁净煤技术 2024年

作者：杨凤玲张普森张圆圆赵明贾阳杰张培华山西大学山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西国锦煤电有限公司

随着可再生能源的快速发展，对火电机组深度调峰提出了更高的要求。以亚临界循环流化床锅炉（CFB）焖炉压火方式参与近零深度调峰为基础，建立一套近零深度调峰蓄释热量的计算方法，为后续多次进行近零深度调峰提供运行指导。基于对亚临... 详细信息

随着可再生能源的快速发展，对火电机组深度调峰提出了更高的要求。以亚临界循环流化床锅炉（CFB）焖炉压火方式参与近零深度调峰为基础，建立一套近零深度调峰蓄释热量的计算方法，为后续多次进行近零深度调峰提供运行指导。基于对亚临界CFB机组在近零深度调峰过程中锅炉各有蓄热能力部分的具体分析，提出了一套针对CFB近零深度调峰过程中蓄释热量的计算方法，并将此方法应用于山西省某300MW亚临界CFB机组的近零深度调峰运行实践。应用计算方法得出，锅炉视在蓄热总量为415.5GJ，其中浇注层、金属壁、床料载体、汽水、烟气视在蓄热量分别为205.6GJ、140.4GJ、32.7GJ、11.1GJ、36.8GJ。汽轮机做有效功的总热耗量为65.2GJ，锅炉本体散热为6.1GJ，数据展示了各蓄热部分随近零深度调峰过程的下降趋势。该计算方法实现了对亚临界循环流化床蓄释热量的量化计算，为后续预测指导近零深度调峰时长，研究锅炉的严密性和传热特性，以及为找出获得更多蓄热量提升蓄热效率和改善锅炉性能提供了数据支持。

关键词：亚临界CFB 近零深度调峰蓄释热

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巢湖不同入湖口微生物群落结构差异性分析

环境科学与技术 2024年第3期47卷 19-26页

作者：黄健周俊杰张华李虎罗涛王金花何春华刘俊安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230601 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽省生态文明研究院安徽合肥230601 工业园区污染治理与资源化利用安徽省联合共建学科重点实验室安徽合肥230041

微生物是湖泊生态环境的重要组成部分,驱动水生态系统的养分循环与能量转换。微生物因对环境因子变化高度敏感而常作为湖泊生态系统演化的指示生物,因此,研究巢湖不同入湖口微生物群落结构差异及其与环境因子的关系具有重要意义。该文... 详细信息

微生物是湖泊生态环境的重要组成部分,驱动水生态系统的养分循环与能量转换。微生物因对环境因子变化高度敏感而常作为湖泊生态系统演化的指示生物,因此,研究巢湖不同入湖口微生物群落结构差异及其与环境因子的关系具有重要意义。该文采用基于16S rRNA基因的高通量测序技术分析巢湖不同入湖口微生物群落结构,利用随机矩阵原理构建优势微生物的共线网络探究不同入湖口微生物种间关系差异;利用多元线性回归(MRM)与曼特尔检验(Mantel Test)分析揭示不同入湖口微生物群落的驱动因子及其对环境变化的响应。结果表明:南淝河入湖口与派河入湖口微生物群落相似程度较高,与杭埠河入湖口微生物群落结构差异明显;3个入湖口共有优势微生物均与硝化反硝化作用相关,南淝河入湖口特有优势微生物为Flavobacteriaceae、Steroidobacteraceae、Sphingomonadaceae与Sutterellaceae,派河入湖口独有优势微生物为Rhodanobacteraceae与Hydrogenophilaceae,杭埠河入湖口独有优势微生物为Vicinamibacteraceae与Methylomonadaceae;微生物共线网络结果表明南淝河入湖口拥有共生关系最高的微生物网络,不同入湖口微生物网络中关键物种均与氮转化功能相关;MRM分析表明不同入湖口微生物群落结构的驱动因子存在差异,南淝河入湖口关键驱动因子为温度与NO_(3)^(-)-N含量,派河入湖口关键驱动因子为水体NH_(4)^(+)-N含量,杭埠河入湖口关键驱动因子为温度、TP和COD含量;Mantel Test分析表明不同入湖口受驱动因子影响的微生物均为相对丰度差异较大的优势微生物。入湖口环境差异导致微生物群落组成与结构产生一定差异,营养程度较高的入湖口微生物共生关系更加明显,环境对微生物存在选择作用来维持生态环境的稳定。

关键词：巢湖入湖口微生物环境因子空间差异

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高强水稳定的木基生物塑料制备及性能

林业工程学报 2024年第4期9卷 105-111页

作者：刘子丰沈震宋光辉陈偲陈阁谷彭锋林木生物质化学北京市重点实验室(北京林业大学) 北京100083

石油基塑料制品滥用引发的“白色污染”严重危害自然环境和人类的身心健康,基于林木生物质资源的木基生物塑料因其具备生物可降解性和可持续发展性成为替代传统塑料的首选。利用天然轻木(Ochroma lagopus)的三维多孔结构和定向排列的纤... 详细信息

石油基塑料制品滥用引发的“白色污染”严重危害自然环境和人类的身心健康,基于林木生物质资源的木基生物塑料因其具备生物可降解性和可持续发展性成为替代传统塑料的首选。利用天然轻木(Ochroma lagopus)的三维多孔结构和定向排列的纤维素纤维,原位交联聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)后热压制备木基生物塑料,并探究不同PAE含量对木基生物塑料干强度和湿强度的影响。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)试验结果表明,PAE的成功引入以及密实化处理使木基生物塑料多孔结构消失,材料内部呈现出紧密且定向排列的木质纤维,有利于提高木基生物塑料的机械强度及水稳定性。力学性能研究结果表明,PAE质量分数为10%的木基生物塑料有优异的干强度(289 MPa),是天然轻木的26倍;湿强度达到161 MPa,是天然轻木的15倍。研究表明,PAE与纤维素发生共交联反应形成的酯键对木基生物塑料的湿强度提高起到关键作用。生物降解试验结果表明,相比商业塑料,木基生物塑料具有良好的可降解能力,浅埋土壤5个月内可完全降解,对减少“白色污染”具有现实意义。本研究的木基衍生材料制备方式简单,具有优异机械性能、水稳定性和可降解性的木基生物塑料在替代石油基塑料方面具有潜在应用前景。

关键词：天然轻木 PAE 木基生物塑料高强水稳定

单细胞分选与测序技术在环境微生物领域的应用及前景

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 415-423页

作者：郭晗玥王礼岳阮杨徐琪程凌宁沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高新技术研究重点实验室江苏南京210095

随着对环境微生物生态系统认知的深化,对其深入研究的需求持续增加,传统的培养组学和环境DNA测序等研究手段已经难以满足对微生物物种和功能多样性的全面了解。单细胞分选与测序技术为环境微生物研究开创了全新的视角,成为该领域的热点... 详细信息

随着对环境微生物生态系统认知的深化,对其深入研究的需求持续增加,传统的培养组学和环境DNA测序等研究手段已经难以满足对微生物物种和功能多样性的全面了解。单细胞分选与测序技术为环境微生物研究开创了全新的视角,成为该领域的热点与前沿。单细胞技术将微生物研究的焦点从群落水平深入到个体细胞层面,通过精准分选并测序单个微生物细胞,深入挖掘微生物的种间和种内多样性以及功能特性。本综述介绍单细胞技术在环境微生物研究中的应用,详细论述单细胞分选和基因组扩增的关键过程,并探讨单细胞测序数据解析过程中的生物信息学基本流程,为单细胞分选与测序技术在环境微生物研究中的发展提供借鉴和启示。

关键词：单细胞分选单细胞测序单细胞基因组环境微生物