研究报道了三种不同种蚯蚓接种后污泥的处理效果.28天的培养实验表明:接种蚯蚓,特别是体型较大的威廉环毛蚓和杜拉蚓能提高污泥的pH值,减少污泥中有机物的含量.接种蚯蚓减少了污泥中全氮、全磷、全钾的含量,深层种杜拉蚓显著降低了污泥中全氮和全磷含量,较对照处理分别减少了14.3％和10.3％.接种威廉环毛蚓的处理较对照处理能显著增加水解性氮和速效钾的含量.接种杜拉蚓的处理吸收重金属的效果最佳,Cr和Cu含量均显著低于对照处理,威廉环毛蚓次之,但优于赤子爱胜蚓.结果显示,在大部分项目中,杜拉蚓和威廉环毛蚓的作用效果是要优于赤子爱胜蚓,不同生活习性的蚯蚓对污泥净化效果会有着一定的不同.

通过外源添加不同浓度镉离子(Cd2+)来研究复合污染条件下镉(Cd)对苯并(a)芘(BaP)在蚯蚓体内不同亚细胞组分(组分C:细胞溶质组分;组分D:固体颗粒组分;组分E:细胞碎片组分)中的分配积累情况,并探究其内在机制.结果表明,BaP主要分布于蚯蚓的细胞碎片组分,其次为固体颗粒组分,在细胞溶质组分中的浓度最低.在Cd2+添加处理下,随着Cd2+浓度的增加,3个细胞组分中的BaP浓度呈先降低后升高的趋势.随着Cd2+浓度的增加,3个亚细胞组分中的蛋白含量与乙酰胆碱酯酶(AChE)活性均呈先升高后下降的趋势;而蚯蚓细胞溶质和细胞碎片组分中的谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性呈先下降后上升的趋势,但固体颗粒组分中逐渐增加.相关性分析表明,蚯蚓细胞溶质和细胞碎片组分中的蛋白含量与其对应组分中的BaP浓度呈显著负相关;细胞溶质组分中的AChE活性与该组分中的BaP浓度呈显著负相关;而GST的活性与BaP浓度没有显著相关性.综上所述,BaP主要分配积累在细胞碎片组分中,Cd2+可能通过影响蛋白含量及AChE的活性,从而影响BaP在细胞碎片和细胞溶质组分中的积累,使得BaP的浓度随着Cd2+浓度的增加呈现先降低后升高的趋势.

白符跳Folsomia candida和赤子爱胜蚓Eisenia fetida是土壤生态系统中的重要指示动物.本文采用酶联免疫吸附剂法 (ELISA) 测定转Cry1Ab-Ma基因抗虫玉米CM8101完熟期叶片、茎秆、根组织的Cry1Ab-Ma蛋白含量,并通过在培养基和土壤中添加转基因玉米CM8101残体分别饲养白符跳和赤子爱胜蚓,研究了转基因玉米CM8101对白符跳存活率和赤子爱胜蚓生长发育及繁殖的影响.结果表明,在叶片、茎秆、根组织中均能检测到Cry1Ab-Ma蛋白,含量介于1.06-4.66 μg/g鲜重之间;转基因玉米CM8101较之非转基因对照郑58,对白符跳的存活率,赤子爱胜蚓的存活率、体重变化量、蚓茧量和孵化幼蚓量均无显著影响,可初步推断转基因玉米CM8101在两个月内对土壤动物无安全风险.

以四川省退耕还林营造的一个年龄序列巨桉人工林(2、4、6、8和10年生)为对象,研究其林下土壤对赤子爱胜蚓生长及生理指标的化感作用.结果表明:巨桉人工林林下土壤处理下蚯蚓存活率随林龄和处理时间均无显著变化;各林龄巨桉人工林林下土壤处理下对蚯蚓体重的抑制作用随着处理时间增加而增强,但6年生林下土壤对蚯蚓的体重抑制率呈现7～14d上升此后下降的趋势.随着林龄的增长,在第7和14天时蚯蚓体重抑制率呈先上升(2～6年生)后下降(6～10年生)的变化趋势,而在第21和28天时蚯蚓体重抑制率随林龄无显著变化;随着林龄的增长,巨桉人工林林下土壤处理赤子爱胜蚓没有显著的回避行为.处理第28天后,蚯蚓体内蛋白质含量和AChE活性在2～8年生林下土壤无显著变化,10年生时显著升高;SOD活性在4、10年生比其他林龄显著降低,其余各林龄无显著差异;GST活性总体呈现上升趋势,6～8年生时上升显著,其余林龄则较为稳定;MDA含量在2～4年生时较为稳定,6年生时显著上升,之后又较为稳定的趋势.

蚯蚓作为生物量最大的土壤动物,对土壤生态系统和环境质量影响深远.本研究介绍了华南地区主要应用的皮质远盲蚓(Amynthas corticis)、毛利远盲蚓(A.morrisi)、壮伟远盲蚓(A.robustus)、参状远盲蚓(A.aspergillum)、南美岸蚓(Pontoscolex corethrurus)和赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的生态特征,阐述了它们与土壤pH值、酶活性、金属富集和有效性改变、孔道和微团聚体形成之间的紧密关系:(1)蚯蚓生存的土壤酸碱性范围较广(pH为3.8-7.9),其存活率与土壤类型、有机质含量和成分、土壤污染程度和蚯蚓种类相关;(2)肠道内、蚓粪和蚓触圈的酶活性分别表征了蚯蚓取食喜好、土壤养分循环及微生物种群特征;(3)蚯蚓能够富集不同种类的金属并改变其有效性,这些变化具有蚓种间、金属种类间和土壤类型之间的差异;(4)蚯蚓活动及其生产的蚓粪能改变土体结构、产生孔道、影响土壤团聚体数量、大小和分布.蚯蚓的上述作用使其在解决中国南方红壤酸化、土壤金属污染、茶园土壤养分不平衡、高速公路建设临时用地土壤损毁等方面具有广阔的应用前景.目前,由于华南远盲蚓的生理特征差异研究较少,远盲蚓繁育技术的缺乏一定程度上限制了这些蚯蚓在中型和大型尺度下应用技术的研究和推广.有必要进一步挖掘蚯蚓在土壤修复中的潜力,进行蚯蚓主导的相关技术研发,深入探讨其影响机制.

本研究探讨赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)对不同土壤细菌群落结构的影响,以便利用蚯蚓改善土壤生物学质量.选取华南地区赤红壤和水稻土,分别接种赤子爱胜蚓进行10 d室内盆钵培养,运用16S rDNA Illumina Miseq高通量测序技术对培养前后土壤的细菌群落结构进行分析.结果显示:(1)经赤子爱胜蚓取食后,两种土壤的细菌群落结构均发生了改变.赤红壤中增加了5个非优势细菌门,分别为FBP、纤维杆菌门(Fibrobacteres)、OP11、柔膜菌门(Tenericutes)和Thermi;Cytophagia、Spartobacteria和疣微菌纲(Verrucomicrobiae)从非优势细菌纲变为优势细菌纲;Solibacteres从优势细菌纲变为非优势细菌纲.水稻土中海绵菌门(Poribacteria)为新增加的1个非优势细菌门;螺旋体门(Spirochaetes)从非优势细菌门变为优势细菌门;4个非优势细菌门消失,分别为SBR1093、SC4、WS4和WS5;螺旋体纲(Spirochaetes)和疣微菌纲从非优势细菌纲变为优势细菌纲;浮霉菌纲(Planctomycetia)从优势细菌纲变为非优势细菌纲;酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门 (Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、变形菌门(Proteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)依然是两种土壤中的优势类群;(2)赤红壤中酸杆菌门的相对丰度显著下降44.90％,拟杆菌门的相对丰度显著上升14.88％;水稻土中酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、浮霉菌门和疣微菌门等6种细菌类群的相对丰度分别显著下降49.05％、20.44％、64.01％、35.00％、33.56％和24.38％,而拟杆菌门和螺旋体门的相对丰度分别显著上升28.85％和154.17％;(3)两种土壤细菌丰度的变化情况存在差异:赤红壤细菌丰度呈上升趋势,水稻土细菌丰度呈下降趋势,而两种土壤的细菌多样性变化则均呈下降趋势.本研究说明,经赤子爱胜蚓取食后赤红壤和水稻土的细菌群落结构组成和多样性均发生变化,为深入理解蚯蚓与土壤微生物群落的相互作用机制提供参考依据.

蚯蚓是潜在的富硒蛋白饲料.在大棚环境条件下采用不同配比的3种农业废弃物(牛粪、菌渣和残余菜叶)和低浓度硒(Na2SeO3,0/20/40 mg/kg)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)进行培养,研究不同培养基质和硒添加量对蚯蚓生长繁殖和富硒能力的影响.结果发现,培养45 d后,与相同浓度硒处理的其他3组基质[纯牛粪、牛粪+菌渣+菜叶(干重比为6/2/2和3/6/1)]相比,牛粪+菌渣组(干重比为1/1)蚯蚓总生物量、蚓茧数、蚓体硒富集量和富集系数均达到最大,其中总生物量比培养前最大增加了18.21％,每100条蚯蚓产蚓茧数量达68.35-72.45个,蚓体硒富集量最高达到151.56mg/kg,蚓体硒富集系数最大为4.91.当硒添加浓度为20 mg/kg和40 mg/kg时,以牛粪+菌渣+菜叶为基质的两组(干重比为6/2/2,3/6/1)在培养初期对蚯蚓活性和培养后的总生物量增加均有一定的抑制作用,蚯蚓总生物量最大降低了8.48％.在不同基质培养条件下,外源添加硒对蚓体硒富集量和硒富集系数增加有促进作用,蚓体硒富集量与基质硒添加量均呈现出剂量-效应关系.上述结果表明,赤子爱胜蚓对硒具有极强的富集能力且培养基质种类对蚯蚓的生长繁殖具有很大的影响,牛粪和菌渣组合(干重比为1/1)是最佳的富硒蚯蚓培养基质且基质硒添加浓度≤40mg/kg不影响蚯蚓生长繁殖.

蚯蚓是土壤生态系统中有机物质的重要分解者,并可通过物理运动和排泄蚓粪改变土壤的微生物群落组成.为研究蚓粪与污泥中微生物的相互关系,利用赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和人工湿地基质构建蚯蚓-污泥系统,采用高通量测序技术比较分析添加葡萄糖、乳糖、淀粉、纤维素4种碳源后污泥和蚓粪的细菌多样性及群落结构变化.结果表明,污泥的Chao和ACE指数明显高于蚓粪,添加不同碳源实验组间污泥的Chao和ACE指数差别不大,但均高于污泥对照组;添加葡萄糖、淀粉和纤维素实验组间蚓粪的Chao和ACE指数相近且高于蚯蚓对照组,乳糖实验组蚓粪的Chao和ACE指数则明显低于蚓粪对照组.添加葡萄糖、乳糖、淀粉和纤维素能够增加污泥中细菌多样性;添加葡萄糖、淀粉和纤维素能够增加蚓粪中细菌多样性,但添加乳糖会导致蚓粪中细菌多样性降低.蚓粪与污泥细菌群落结构组成存在明显差异,污泥中变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门为优势菌门;除乳糖组外,蚓粪中变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、疣微菌门为优势菌门(其中变形菌门和拟杆菌门占绝对优势),蚓粪乳糖组检测到柔膜菌门(2.6％),其他实验组均未检出.添加碳源后,污泥和蚓粪中能分解相应碳源的菌群增加,如葡萄糖实验组Lactococcus piscium,乳糖组Flavobacterium reichenbachii,淀粉组Alkanindiges illinoisensis和Zobellella taiwanensis,纤维素组Cellvibrio gandavensis等.

目的 分析赤子爱胜蚓Calreticulin的cDNA和氨基酸序列.方法 从本院构建的赤子爱胜蚓cDNA文库中经测序获得其Calreticulin cDNA序列.采用生物信息学分析工具DNAMAN、NCBI ORF finder、ExPASy Protparam、ExPASY Protscale、NCBI Conserved Domains、SignalP 4.1 Server、TMHMM Server v.2.0、SOSUI、NetPhos 3.1 Server、PSORT、SOPMA、ExPASy COILS、SWISS-MODEL分别对Calreticulin的cDNA序列、氨基酸序列、一级结构基本理化性质、亲/疏水性、保守结构域、信号肽、跨膜区、可溶性、磷酸化修饰、亚细胞定位、二级结构、卷曲螺旋域以及三级结构进行预测及分析.结果 赤子爱胜蚓Calreticulin cDNA序列长476 bp,其中包含354 bp的开放阅读框,编码118个氨基酸残基;Calreticulin由19种氨基酸组成,呈酸性,为稳定的可溶性亲水蛋白;具有1段Calreticulin超家族保守结构域;不存在信号肽和跨膜结构;具有12个潜在的磷酸化位点;主要存在于细胞核中;二级结构元件主要由α-螺旋(29.66％)和无规则卷曲(50.85％)组成,具有卷曲螺旋;三级结构预测结果与二级结构一致.结论 掌握了赤子爱胜蚓Calretieulin的理化性质,预测了其潜在的特征,并分析了其结构,为后续深入开展其功能及分子作用机制的研究提供了理论依据.