中国南海与作为海洋生物多样性中心的印太珊瑚大三角区具有一定的环境与生物连通性,其生境多样,为各种生物类群提供了有利的热带和亚热带海洋环境栖息地,具有极其丰富的生物多样性,是中国海洋生物多样性热点地区,也是重要的海洋生物多样性资源宝库.海洋细菌在生态系统循环中发挥重要作用,通过对南海海洋深层水细菌的探测,可以更加清晰地了解西太平洋和印太交汇区的生物多样性.研究基于参加开放项目获得的南海的深海站点水样,采用高通量测序进行了 16S rRNA基因序列测序,分析了南海深海海水细菌群落多样性、菌群构成和多样性特征.该站点南海海洋深层水测定的细菌分属于15门、20纲、24目、86科、140属、150种,表明该区海洋深层水细菌群落丰富.测得优势菌属包括类芽胞杆菌属(Paenibacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、海旋菌属(Thalassospira)、噬甲基菌属(Methylophaga)、拟杆菌属(Bacteroides)、纤细芽胞杆菌属(Gracilibacillus)、海洋芽胞杆菌属(Oceanobacillus)、海源菌属(Idiomarina)、嗜油菌属(Oleiphilus)、食碱菌属(Alcanivorax),这些属的细菌在生物材料或药物、生物燃料、水处理、降解石油烃等方面均有开发利用的潜力.属内的解淀粉芽孢杆菌(Lentibacillus amyloliquefaciens)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei)、三浦半岛盐乳杆菌(Halolactibacillus miurensis)、海迪茨氏菌(Dietzia maris)可以具体鉴定到种,这些深海细菌目前已在产抗生素、生物防治、石油降解、反硝化等方面被开发利用.基于高通量测序显示出采样点南海海洋深层水细菌具有独特菌群特征和多样性,有其极为丰富的生物学开发利用价值.

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件.因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义.然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚.以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征.研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用.微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异.β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化.而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化.三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响.鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一.氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失.沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因.这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响.硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得.

土壤氮矿化速率限制着森林土壤有效氮素供给能力,但目前关于黄土高原次生林演替过程土壤氮矿化特征的认识还不清楚.选择黄土高原黄龙山次生林区草本阶段、灌木阶段、先锋乔木群落阶段、混交森林群落阶段和顶级森林群落阶段等5个演替阶段的9种群落类型,测定了其林下土壤氮矿化速率,并分析了土壤理化性质、凋落物养分特征和土壤酶活性及其对氮矿化的影响.结果表明:随着演替进展,土壤有机碳和氮不断积累,土壤硝态氮和铵态氮含量逐渐增加,凋落物养分和土壤酶活性也发生了显著变化.土壤硝化速率从草本群落阶段到顶级森林群落阶段显著增加了 71.73％;土壤氨化速率一直为负值且持续负向增加;土壤净矿化速率从草本群落阶段的(0.16±0.06)mg kg-1 d-1逐渐增加到混交森林阶段的(0.31±0.08)mg kg-1 d-1,但从混交林群落到顶级森林群落阶段有所下降.土壤理化性质(路径系数-0.530)和酶活性(路径系数-0.268)对氮矿化速率有显著的直接作用;凋落物养分对氮矿化速率的影响来自于其直接作用(路径系数-0.283)和通过调控土壤理化性质、酶活性产生的间接影响(路径系数-0.315).结果有助于认识黄土高原植被演替过程中土壤氮循环过程,对森林可持续经营也有一定的意义.

气候暖干化导致高寒地区泥炭地土壤氮排放急剧增加,但是潜在的微生物调节机制尚不清楚.本文综述了高寒泥炭地土壤氮转化与排放过程对温度升高、水位变化的响应,土壤厌氧氨氧化(Anammox)与NO3-异化还原过程的相互作用,土壤N2O产生路径及其贡献.当前研究的不足体现在:1)只关注土壤N2O排放,忽视了 N2的释放,导致高寒地区泥炭地氮的损失量被严重低估;2)Anammox过程对泥炭地N2排放的贡献未被量化;3)Anammox、细菌反硝化和真菌协同反硝化过程对N2损失的相对贡献缺乏定量评估;4)气候暖干化情景下Anammox和NO3-还原过程的解耦机制尚不清楚.未来研究重点应着力于:构建野外增温、水位控制暖干化模拟试验平台,结合稳定性同位素、分子生物学和宏基因组学技术,围绕格局-过程-机理这条主线,系统评估高寒地区泥炭湿地氮排放(N2O、NO、N2)的量级、组成比例与主控因素,探讨土壤主要脱氮过程的相互作用规律,量化硝化、厌氧氨氧化和反硝化对N2O、N2产生的相对贡献,甄别对暖干化响应敏感的微生物类群,明晰土壤脱氮转变与微生物群落演替之间的耦联关系,揭示土壤脱氮过程对气候暖干化响应的微生物学机理.

肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是一种进行性发展的肺血管疾病,病理基础包括内皮功能障碍、平滑肌细胞异常增生、炎症浸润以及肺纤维化.PH的发生机制尚不完全清楚,但硝化应激已经证实在PH中发挥了重要作用.该文综述了活性氮(reactive nitrogen species,RNS)的种类及肺循环中RNS的来源,以及由此引发的硝化应激在PH发生发展中的作用,以期为靶向抗硝化治疗的临床应用提供参考依据.

土壤微生物组是土壤健康的关键性评价指标,前期的研究表明中药渣有机肥能够提高栽培中药材的产量和质量,但是中药渣有机肥对于土壤微生物组的影响相关的报道很少.基于此该研究在评价中药渣有机肥对栽培丹参产量和质量影响的基础上,采用宏基因组测序技术研究中药渣有机肥对栽培丹参根际微生物组群落以及功能的影响.实验结果表明①施用中药渣有机肥促进了丹参生长以及有效成分的积累,其中丹参地上干重、地下干重、地上鲜重、地下鲜重的提高幅度为371.4％、288.3％、313.4％、151.9％;迷迭香酸和丹酚酸B的提高幅度为887.0％、183.0％.②施用中药渣有机肥显著改变了栽培丹参根际细菌和真菌群落结构,微生物的群落组成具有显著性的区别.③施用中药渣有机肥能够显著提高多亚硝化螺菌 Nitrosospira multiformis、枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis、产酶溶杆菌 Lysobacter enzymogenes 以及木霉菌 Trichoderma 等土壤有益菌的相对丰度.④KEGG功能预测分析表明,施加有机肥后的土壤环境中更容易富集与代谢相关的微生物;施加中药渣有机肥后还可增加与硝化作用、反硝化作用相关的功能基因的丰度.该研究结果为今后中药渣有机肥在中药材栽培中的应用提供指导,丰富了中药材绿色栽培技术的内容.

目的 观察健脾理气化湿方对非酒精性脂肪性肝炎(NASH)小鼠肝细胞损伤、氧化应激和硝化应激的影响,探讨其治疗NASH的作用机制.方法 32只雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照组、模型组和中药低、高剂量组,每组8只.对照组予普通饲料喂养,其余各组予高脂饲料喂养,连续16周.第13周开始,对照组和模型组予0.4%羧甲基纤维素钠溶液灌胃,中药低、高剂量组分别予相应剂量药物灌胃.生化仪检测血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)含量,HE染色、油红O染色观察肝脏组织病理变化,试剂盒检测肝组织三酰甘油(TG)含量和髓过氧化物酶(MPO)活性,免疫荧光染色检测肝组织CD11b阳性表达,RT-PCR检测肝组织NADPH氧化酶1(NOX1)、中性粒细胞胞浆因子1(NCF1)mRNA表达,Western blot检测肝组织诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、3-硝基酪氨酸(3-NT)蛋白表达.结果 与对照组比较,模型组小鼠肝细胞弥漫性脂肪变性,肝细胞肿胀、有明显炎性细胞浸润,油红O染色见大量脂滴形成;血清ALT、AST含量显著升高(P<0.05),肝组织TG含量、MPO活性显著升高(P<0.05),CD11b阳性表达升高,肝组织NOX1、NCF1 mRNA表达显著升高(P<0.05),iNOS、3-NT蛋白表达显著升高(P<0.05).与模型组比较,中药低、高剂量组小鼠肝脏脂肪变性、炎性细胞浸润减轻,脂滴明显减少;血清ALT、AST含量显著降低(P<0.05),肝组织TG含量、MPO活性显著降低(P<0.05),CD11b阳性表达降低,肝组织NOX1、NCF1 mRNA表达显著降低(P<0.05),3-NT蛋白表达显著降低(P<0.05),中药高剂量组小鼠肝组织iNOS蛋白表达显著降低(P<0.05).结论 健脾理气化湿方可能通过减轻肝脏氧化应激和硝化应激,减轻NASH小鼠肝细胞损伤、脂质沉积和炎症反应,发挥治疗NASH作用.

为探讨植物种类对人工湿地中根际细菌群落结构特征分布的影响,以 7 种木本植物细叶水团花(Adina rubella)、南川柳(Salix rosthornii)、白棠子(Callicarpa dichotoma)、夹竹桃(Nerium oleander)、木芙蓉(Hibiscus mutabilis)、水蜡(Ligustrum obtusifolium)、大叶女贞(Ligustrum lucidum)为研究对象,运用 16S rRNA细菌高通量测序技术,探究垂直流人工湿地木本植物根际微生物群落结构及其主要功能类群.结果表明:细叶水团花、水蜡根际菌群的多样性、丰富度与均匀度均高于其他 5 种植物,其根系能够更好地富集微生物.门水平上,变形菌门、厚壁菌门是木本植物平均相对丰度较高的门,其次为绿弯菌门、放线菌门和蓝藻门;属水平上,乳杆菌属、片球菌属、地杆菌属为木本植物的共有优势菌属;大叶女贞、白棠子、夹竹桃菌落组成差异显著,乳杆菌属、片球菌属、乳球菌属是引起 7 种木本植物样本间菌落差异的关键物种;7 种木本植物根际硝化功能菌属丰度普遍较低,相对丰度范围为 0.11%—1.06%;反硝化功能菌属的相对丰度范围为 3.51%—10.40%,水蜡对于反硝化功能菌属的富集能力最强.基于实验得出,在模拟垂直流人工湿地条件下,根系水淹处理的木本植物为微生物反硝化作用营造了适宜的厌氧条件,使反硝化细菌在木本植物根际大量富集,供试的 7 种木本植物在适应水淹缺氧逆境胁迫的同时,仍能够保障人工湿地系统的氮去除能力.

[目的]异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)微生物在生物脱氮中具有重要作用,而能同时去除废水中多种无机氮尤其是羟胺的HN-AD微生物报道较少.本研究从菜地中分离筛选出一株能同时去除羟胺和亚硝酸盐的HN-AD菌株EN-F4,探究其脱氮特征以及羟胺对其脱氮过程的影响,为提高废水处理效率奠定基础.[方法]通过形态学和16S rRNA基因测序对该菌株进行鉴定,并利用批量试验研究该菌株的脱氮特征,结合氮平衡、酶活性和特异性酶抑制剂探索菌株的HN-AD机理,最后通过添加羟胺研究其对不同氮源转化的影响.[结果]菌株EN-F4经鉴定为栖稻假单胞菌(Pseudomonas oryzihabitans),该菌株在25℃条件下对铵盐、羟胺、亚硝酸盐和硝酸盐的去除效率分别为99.27％、99.13％、87.01％和85.20％,对应的最大去除速率分别为8.27、1.85、5.10和5.31 mg/(L·h).更突出的是,外加羟胺后不会抑制该菌的反硝化能力,反而促进了亚硝酸盐和总氮的去除,其最大去除速率分别提升至7.80 mg/(L·h)和7.51 mg/(L·h).结合酶活性的成功检测、氮平衡和HN-AD特异性酶抑制剂分析证实了菌株具有优异的HN-AD能力.[结论]菌株Pseudomonas oryzihabitans EN-F4可以在25 ℃条件下高效地进行HN-AD去除废水中的多种无机氮,且羟胺能显著促进亚硝酸盐和总氮的去除.

枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharides,LBPs)作为枸杞子中重要的活性成分,其理化性质和生物活性的研究具有重要意义.该研究采用前期通过不同提取方法(冷水浸提、冷水浸提后的滤渣沸水回流提取、50%乙醇超声提取、50%乙醇提取后的滤渣 25%乙醇超声提取、热水浸提)得到的 5 种LBPs(LBP-1、LBP-2、LBP-3、LBP-4、LBP-5)为研究对象,利用紫外光谱、热重分析、扫描电镜对LBPs的结构进行了表征,并比较了其体外生物活性(抗氧化、降血脂、抑制亚硝化反应、抑制乙酰胆碱酯酶和抑制酪氨酸酶活性).结果表明,高温提取会破坏多糖的结构,而超声辅助提取保证了多糖主要结构的完整;5 种LBPs的热稳定性和降解行为存在差异,但5 种LBPs的紫外光谱分析结果并无显著差异,都显示蛋白质的特征吸收峰.生物活性结果表明,LBP-3 和LBP-4 表现出良好的抗氧化活性,而LBP-3 降血脂活性最好.此外,LBP-3 对亚硝化反应和乙酰胆碱酯酶的抑制作用也显著优于其他组分.相反,LBP-2 对酪氨酸酶的抑制能力最为出色.该文探讨了不同提取方法对枸杞多糖的理化性质和生物活性的影响,以期为选择合适的提取方法以获得具有理想生物活性的枸杞多糖提供科学依据.