由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康.铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用.为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因.该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域.qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势.构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66pmol/LCdCl2)胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草.转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株.在镉胁迫处理7d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照.在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力.本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因.

本文以黑水虻Hermetia illucens为研究对象,探索不同废弃物对其幼虫生长、营养组成及生产性能的影响.结果表明,黑水虻幼虫可将餐厨垃圾(FW)、厨余垃圾(KW)、蔬菜废弃物(VW)、猪粪(PM)、牛粪(DM)、鸡粪(CM)等转化成优质蛋白质和脂肪.以FW和KW作为基质养殖10 d后,幼虫体长(19.0 mm、17.1 mm)与单头重(171.54mg、136.82 mg)显著高于其它处理.虫粉粗蛋白含量受废弃物种类影响相对较小.不同废弃物处理虫粉均显示出良好氨基酸谱.尽管各处理虫粉总必需氨基酸含量低于鱼粉和豆粕,但FW、KW和CM处理虫粉缬氨酸含量高于鱼粉和豆粕,VW处理虫粉异亮氨酸和缬氨酸含量高于鱼粉和豆粕,PM处理虫粉组氨酸和缬氨酸含量高于鱼粉和豆粕.以FW和KW作为基质养殖10d后,尽管虫粉不饱和脂肪酸和必需脂肪酸比例低于采食PM和DM的处理,但远高于其它处理的虫粉粗脂肪含量(42.13％、37.49％),虫粉不饱和脂肪酸和必需脂肪酸含量也最高;料虫比(6.06、7.90)显著低于其它处理,幼虫转化率(59.40％、52.07％)显著高于其它处理;废弃物减量化率(89.53％、84.46％)仅低于VW处理(94.86％).利用黑水虻幼虫处理FW和KW,幼虫生长性能和营养组成优于其它废弃物处理,且生产性能最好.

以黑穗醋栗扦插苗为研究对象,选用腐熟后的稻壳、阔叶树树皮、针叶枯枝落叶按一定体积比混合配制成育苗基质开展扦插育苗试验,分析不同育苗基质生根情况,筛选出黑穗醋栗最适扦插育苗基质配方,提高苗木生根率,为工厂化育苗高效扩繁提供技术支持,解决农林废弃物处理难及泥炭基质不足的问题.结果表明:最适黑穗醋栗硬枝与嫩枝扦插育苗的基质为稻壳+针叶枯枝落叶(落叶松)+阔叶树树皮(杨树)(2∶1∶1)与稻壳+阔叶树树皮(杨树)+草炭(2∶1∶1),硬枝与嫩枝扦插苗木生根率达到91%以上,生根综合质量指数达到48 以上.因此认为,混合有机基质质地较疏松且通透性较好,有利于苗木根系伸展,能够满足植物生长需求,证实以生物质材料代替草炭进行黑穗醋栗苗木培育是可行的,研究结果为有机基质工厂化苗木提供了科学依据.

[背景]用于餐厨垃圾等有机废弃物处理的亮斑扁角水虻(Hermetia illucens,HI)含有丰富的氨基酸和营养物质,是一种优质、经济的蛋白来源.[目的]利用亮斑扁角水虻幼虫(Hermetia illucens larvae,HIL)制备蛋白胨用于细菌培养,为亮斑扁角水虻的应用方式提供新的思路.[方法]以亮斑扁角水虻幼虫为原料,利用单因素试验确定最佳酶解条件,对比分析HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的基本性质和功能性状,并进行细菌培养、生物化学试验,利用两种蛋白胨分别培养大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 25922 模式细菌并通过生长动力学分析评价应用效果.[结果]制备HIL蛋白胨的最佳酶解工艺为按 1.3%(质量分数)添加复合酶(胰酶:碱性蛋白酶质量比为 1:1),在pH 7.0、54℃条件下反应 4 h,此时HIL的水解度为(19.34±0.15)%.HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的功能性状和生物化学试验差异不显著(P>0.05).大肠杆菌ATCC 25922 在HIL蛋白胨培养基中生长的Xmax和λ分别为 6.44 和 2.45,在市售胰蛋白胨生长的Xmax和λ分别为 6.14 和 3.19,差异均不显著(P>0.05).[结论]在培养大肠杆菌时,HIL蛋白胨可以替代胰蛋白胨作为微生物培养基的成分.

牡丹皮药渣是牡丹皮提取后产生的废弃物,可重新提取活性成分、开发成有机肥、饲料等,但是目前作为生活垃圾进行处理,污染环境.究其原因主要在于相关的基础研究薄弱阻碍了牡丹皮渣的循环利用.基于此,该文采用UPLC-UV-Q-TOF-MS结合多元统计方法对牡丹皮药材、药渣及药渣堆肥的化学成分进行分析.另外,该文还对牡丹皮药渣及其堆肥的营养元素进行了分析.结果表明:①相较于牡丹皮药材,药渣整体化合物的含量均显著降低,但其中丹皮酚、没食子酸、没食子酰基葡萄糖的含量大约是药材的1/3,而药渣堆肥后各化合物含量进一步显著降低,定量化合物均低于检测线.②对药渣和药渣堆肥的营养成分差异比较发现,相较于药渣,发现药渣堆肥中总氮(N)、总磷(P)、总钾(K)含量分别提高了122.67％、31.32％、120.39％,有机质含量提升了32.06％.因此牡丹皮药渣可以用于重新提取丹皮酚、没食子酸、没食子酰基葡萄糖等活性成分,牡丹皮药渣堆肥是一种优质的有机肥,其含有化学成分极微,可广泛应用于中药材的栽培.

[背景]我国农业废弃秸秆存量大,微生物发酵无法实现其彻底转化,仍造成二次污染和资源浪费的问题.秸秆发酵废弃物可经热解炭化制备吸附剂用于水体有机污染物的高效去除.[目的]探究以秸秆发酵废弃物为原料所制备秸秆炭对有机污染物的去除效率,明确发酵过程对秸秆炭吸附性能的影响及机制,为水体有机污染物的高效去除和秸秆发酵废弃物的再利用提供参考.[方法]以丝状真菌里氏木霉 QM6a 和棘孢木霉 T-1 为发酵菌株,分别对小麦和水稻秸秆进行固态发酵,发酵残渣经热解炭化后用于吸附典型有机偶氮染料亚甲基蓝(methylene blue,MB).[结果]发酵处理可缩短吸附平衡时间,有效提高小麦秸秆炭对 MB 的吸附效率,但对水稻秸秆炭吸附性能无明显提升作用.棘孢木霉 T-1 发酵的小麦秸秆经 600℃热解所得秸秆炭(BaWS 600)对 MB(50 mg/L)的吸附效率较天然秸秆炭(BWS 600)提高 53.6%.准二级动力学模型可有效模拟吸附过程,BaWS 600 的平衡吸附量比BWS 600 和BWS 800 高 119.4%和 299.4%.Freundlich模型可较好描述等温吸附过程,表明 MB 在秸秆炭表面的吸附为多分子层吸附.秸秆发酵将小麦秸秆炭比表面积提高 47.4%?245.8%不等,且可增加热解炭化产物表面含氧官能团丰富度,是MB吸附效率得以有效提升的主要原因.[结论]真菌发酵过程可有效改善秸秆炭性状和污染物吸附性能,而棘孢木霉T-1 因具有更优的纤维素酶分泌能力,更适合作为发酵菌株用于改良秸秆炭污染物吸附性能.

为探究化肥配施不同腐熟度有机肥对土壤微生物生物量氮(MBN)的影响及土壤MBN调控土壤矿质氮的作用,将堆肥过程与土壤培养试验相结合,设置常规化肥对照(CK)、化肥+腐熟度为 50%(种子发芽指数为50%,下同)的有机肥(CO1)、化肥+腐熟度为 80%的有机肥(CO2)、化肥+腐熟度为 100%的有机肥(CO3)共4 个处理,测定土壤MBN、矿质氮(NH4+-N、NO3--N)、净硝化速率、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、脲酶和蛋白酶,并揭示土壤MBN对矿质氮的调控作用.结果表明:到培养结束时,与CK处理相比,有机肥处理(CO1、CO2、CO3)的土壤MBN、NH4+-N含量显著提高 50.1%～62.4%、109.9%～147.1%,土壤NO3--N、净硝化速率显著降低23.3%～46.8%、26.2%～51.5%,土壤MBC、DOC含量、脲酶和蛋白酶活性分别显著提高33.8%～69.6%、7.4%～20.8%、11.2%～69.0%、9.4%～25.1%,且CO2、CO3 的变化幅度均显著高于CO1.冗余分析和结构方程模型显示,较高腐熟度有机肥(腐熟度≥80%)对MBC、MBN、NH4+-N含量、脲酶和蛋白酶活性具有正向调控作用,对土壤净硝化速率具有负向调控作用.化肥配施较高腐熟度有机肥可以明显增加土壤MBN,提升脲酶、蛋白酶活性,增加NH4+-N含量,降低土壤净硝化速率.因此,在实际应用中,建议采用腐熟度为 80%的有机肥与化肥配施,减少有机肥生产成本及时间,实现有机固体废弃物的资源化利用.

削减粪尿储存过程中氨(NH3)排放与氮素(N)损耗,是减少养殖业废弃物排放大气污染物和资源高效利用的重要举措.以青藏高原集约化养殖过程中新鲜牛粪尿混合物为研究对象,通过向粪尿中添加脲酶抑制剂(正丁基硫代磷酸三胺,NBPT)、硝化抑制剂(3.4-二甲基吡唑磷酸盐,DMPP)及明矾,测定不同抑制剂添加后短期储存过程中(22天)粪尿NH3释放量及不同形态养分含量,并利用结构方程模型分析影响粪尿储存过程中NH3排放和N转化的各因素效应.结果表明:(1)DMPP和明矾处理下NH3累积排放量及氮素损失量均与对照组无差异,而NBPT处理比对照组NH3累积排放量降低25.07％;(2)NBPT处理使粪尿短期储存过程中总有机氮含量平均值较对照增加43.86％,而铵态氮含量下降39.15％,同时粪尿C:N平均值比对照增加20.99％;(3)粪肥储存期间高含水量有利于削减NH3排放,脲酶抑制剂通过降低总有机氮分解和C:N,进而减少铵态氮生产并降低粪尿短期储存中NH3逸散.总之,脲酶抑制剂能够通过控制铵的生成有效减缓牛粪尿混合物储存过程中N的损耗和NH3释放,而硝化抑制剂及明矾的最优施用条件有待深入研究.

从菌糠鸡粪堆肥中筛选高效的解磷菌并优化其解磷能力,发掘多功能微生物资源以实现农业废弃物的有效利用.利用无机磷选择培养基从堆肥中筛选高效解磷菌,结合形态学观察、生理生化试验、分子生物学鉴定,对菌株进行鉴定.利用单因素和响应面试验优化菌株的解磷培养条件;通过解磷、解钾和产吲哚乙酸能力的测定确定菌株的堆肥潜力.筛选得到一株高效解磷菌株Pb1,经鉴定发现菌株隶属于Bacillus smithii strain;培养条件为葡萄糖 15.0 g/L、硫酸铵 3 g/L、磷酸三钙 7.0 g/L、无机盐 0.48 g/L、温度 55.0℃、摇床转速 225 r/min、初始pH 7.0、装液量 60.0 mL/250 mL、接种量 3.0%(V/V)时,菌株Bacillus smithii Pb1 的解磷能力最强;进一步通过响应面优化发现,当磷酸三钙 6.4 g/L、摇床转速 207 r/min、装液量 65.0 mL/250 mL时,菌株Pb1 培养3 d,发酵液中溶磷量可达 534.68 mg/L,是优化前的 1.58 倍.同时,发现B.smithii Pb1 解有机磷、解钾、产吲哚乙酸能力,分别为 238.99 mg/L、81.06 mg/L、23.26 mg/L.菌株B.smithii Pb1 在高温(55℃)条件下展现出了解无机磷、有机磷、解钾和产吲哚乙酸的能力,为菌株B.smithii Pb1 开发成好氧堆肥菌剂奠定基础.

有机废弃物的安全处理与二次利用是当今社会发展进程中的一大难题,亮斑扁角水虻Hermetia illucens强大的生物转化能力可有效解决此类问题:一方面,亮斑扁角水虻可大量消耗有机废弃物,有效治理环境污染;另一方面,转化后的虫体营养价值高,广泛应用于养殖领域.然而,亮斑扁角水虻的生物转化作用机制目前尚不明确,可转化的有机废弃物范围及其转化效率的影响因素仍有待探讨.本文结合近年来关于亮斑扁角水虻领域的研究,主要从亮斑扁角水虻对有机废弃物的生物转化作用、转化效率的影响因素、虫沙的应用和肠道微生物的功能4 个方面进行综述,同时对未来需要解决的问题进行了展望,以期为亮斑扁角水虻的综合开发利用提供参考依据.