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期刊信息/Journal information
应用与环境生物学报
应用与环境生物学报

吴宁

双月刊

1006-687X

biojaeb@cib.ac.cn

028-82890917

610041

成都市人民南路4段9号

应用与环境生物学报/Journal Chinese Journal of Applied & Environmental BiologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是有关应用生物学和环境生物学基础研究、应用基础研究和应用研究的全国性学术期刊. 主要发表： 生物学及其各分支学科在资源、能源、环境、农林、医药、轻化工、食品等领域的原始研究论文和简报；有关生物学新技术方法研究论文； 本刊特约的综述或述评等。
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    拟青霉属内生真菌对杞柳耐盐性的影响

    季文惠谢东青钟非朱蓉...
    521-529页
    查看更多>>摘要：滩涂盐碱地是重要的后备土地资源,其改良与开发利用具有重要意义;生物改良法是改善盐碱地土壤质量的有效手段之一,其核心是如何提高植物对盐渍环境的适应性.将一株从海岸带植物根系分离的拟青霉属内生真菌(Paecilomyces sp.)接种到适应轻度盐渍环境的杞柳(Salix integra)幼苗根系,探讨该菌株提高杞柳耐盐性的潜力及相关机制.通过比较接种拟青霉属菌株对杞柳生长、生理与光合指标的影响,发现在盐胁迫条件下,处理组(接种内生真菌)杞柳根长、根系表面积与体积显著高于对照组(分别增加了 163.4％、72.4％和96.4％);叶片过氧化氢酶(CAT)活性、生长素(IAA)含量和主要叶绿素荧光参数(光系统Ⅱ实际光化学量子效率ΦPSⅡ、光化学淬灭系数qP与光合电子传递效率ETR)均显著增加(P＜0.05).在盐胁迫条件下,从接种与未接种拟青霉属菌株的杞柳叶片中共鉴定出701个差异表达基因(DEGs),主要富集于苯丙烷类生物合成、植物-病原体互作、植物激素信号转导以及淀粉与蔗糖代谢等通路.其中,上调表达的基因显著富集于植物激素信号转导通路.基因功能分析表明,注释到茉莉酸、乙烯、生长素与细胞分裂素信号转导和油菜素甾醇生物合成通路的基因在拟青霉属菌株调控杞柳耐盐性中发挥重要作用.综上,该株拟青霉属内生真菌可有效缓解盐胁迫对杞柳幼苗的不利影响.(图6参73)

    内生真菌杞柳盐胁迫生长指标转录组分析植物激素

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    米槠和杉木人工林凋落叶和土壤磷淋溶损失

    林莹廖姝吴福忠张欣影...
    530-536页
    查看更多>>摘要：磷是植物生长必需元素之一,是森林生态系统初级生产力的重要限制元素.磷极容易通过降水而淋溶损失,特别是在降水丰沛的亚热带森林,因此研究凋落叶和土壤磷淋溶损失对认识亚热带森林土壤肥力和可持续经营具有重要意义.以亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人工林和杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为对象,通过原位微宇宙淋溶试验,连续监测森林凋落叶和土壤淋溶液中磷淋溶损失特征.结果表明:(1)米槠和杉木人工林凋落叶淋溶液磷酸根浓度表现为米槠人工林(0.038 3 mg/L)＞杉木人工林(0.035 0 mg/L).(2)不同林型之间凋落叶淋溶液磷酸根月通量差异显著,主要趋势是杉木人工林(0.035 9 g m-2 mo-1)＞米槠人工林(0.029 8 g m-2 mo-1).(3)米槠、杉木人工林凋落叶淋溶液磷酸根年通量分别为0.238、0.287g m-2a-1,土壤淋溶液磷酸根年通量分别为8.80、7.02g m-2a-1.凋落叶磷淋溶在土壤磷淋溶中占比较少:米槠人工林、杉木人工林凋落叶淋溶出的磷酸根年通量仅占土壤淋溶液磷酸根年通量的2.70％、4.12％.上述结果说明,人工种植米槠的磷淋溶损失量会高于杉木人工林;凋落叶输入不是上述两种类型森林磷淋溶通量的主要来源,对土壤磷淋溶无显著影响.(图4表2参49)

    磷淋溶凋落叶土壤亚热带森林人工林

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    增温对亚热带杉木人工林土壤氮转化过程的影响

    王云毛超林伟盛杨智杰...
    537-543页
    查看更多>>摘要：氮素是森林生产力的重要限制因子.气候变暖会改变森林生态系统氮循环过程,进而影响森林生态系统生产力.然而,目前关于森林土壤氮循环如何响应气候变暖的认识仍存在不足,尤其缺乏来自亚热带森林生态系统的证据.为此,依托亚热带杉木林野外增温试验平台,原位监测杉木幼林和成熟林0-20 cm土层土壤净氮矿化速率、净硝化速率、土壤氧化亚氮(N2O)排放速率以及无机氮淋溶量,探究增温对亚热带杉木林土壤氮转化过程的影响.结果表明:林分类型未显著影响土壤原位土壤N2O排放速率和铵态氮淋溶量,但杉木成熟林的土壤净氮矿化速率、净硝化速率显著高于杉木幼林的.与对照相比,增温4 ℃未显著改变原位土壤净氮矿化速率和净硝化速率,也未显著影响原位土壤N2O排放速率.同时,增温使幼林土壤硝态氮淋溶量显著降低了38.7％,但未显著影响杉木幼林和成熟林土壤铵态氮淋溶量以及成熟林土壤硝态氮淋溶量.总的来说,增温处理未改变原位土壤净氮转化速率、N2O排放速率以及杉木成熟林无机氮淋溶量,说明土壤增温并未增加亚热带森林土壤无机氮净输入量和土壤氮损失量.这一研究促进了我们对气候变暖条件下亚热带森林土壤氮循环的理解.(图3表3参35)

    增温亚热带杉木人工林矿化硝化N2O排放速率无机氮淋溶

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    东平湖菹草腐烂分解过程中营养元素和重金属的动态释放及其环境效应

    刘浩志邓焕广鲁长娟张菊...
    544-549页
    查看更多>>摘要：东平湖是南水北调东线工程的调蓄湖库和山东省西水东输的重要水源地,其优势沉水植物菹草(Potamogeton crispus Linn)对水体生态系统具有重要影响.为揭示菹草腐烂分解过程及营养元素(C、N和P)、重金属(Hg、As、Cd、Cu、Cr和Zn)含量的动态变化,采用分解网袋法开展了为期170 d的现场分解试验,并采用元素积累指数(accumulation index,AI)分析其动态释放或积累并评估其环境效应.结果表明,菹草腐烂分解过程中干物质残留率(dry mass residue rate,DRR)符合二次指数模型Wt/W0=0.474e-0.081t+0.526e-0.001t(R2=0.889),0-32 d为其快速分解阶段.分解残留物中C含量在0-32 d略有增加后下降,N含量在0-4 d略有降低后显著升高,P含量在0-4 d显著下降,随后呈缓慢增加趋势,各重金属元素含量均有显著增加.菹草腐烂分解过程中C、N和P均表现为释放,各重金属除Zn外则主要表现为富集.C、N和P的积累指数与残留率呈显著正相关(P＜0.01),而各重金属元素的积累指数与残留率无显著相关关系(P＞0.05),吸附作用和微生物活动可能是残留物富集重金属的主要原因.综上所述,东平湖菹草腐烂分解将增加水体富营养化和重金属内源性污染的风险.(图4表3参27)

    东平湖菹草腐烂分解营养元素重金属动态释放环境效应

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    微生物-黑麦草联合修复放射性污染土壤效果及机理

    唐鹤溪周芙蓉鲜杨董浩...
    550-558页
    查看更多>>摘要：为了解微生物-黑麦草联合修复放射性污染土壤的效果并揭示机理,采用盆栽试验,研究土壤中枯草芽孢杆菌、黑曲霉、高山被孢霉添加量(0、5、10、20、40 mL,菌浓度分别为0、2 × 105、4 × 105、8 × 105、1.6 × 106 CFU/g)对黑麦草生长特性,黑麦草富集、转移铀、钍能力,根际土理化性质及铀、钍形态,铀、钍在黑麦草体内的分布情况等的影响.结果显示,添加少量枯草芽孢杆菌(5 mL)显著促进黑麦草生长,明显增强黑麦草对铀、钍的富集、转移能力,显著提升土壤中可交换态铀、钍的占比.傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)结果表明,添加少量枯草芽孢杆菌(5 mL)能促进植物中氨基、羧基、甲基的合成以及植物体内羧基与铀、钍等金属离子结合,进而促进植物生长以及对铀、钍的吸收富集作用,这与黑麦草生长及对铀、钍的吸收、转移规律一致.透射电镜(TEM)和能谱仪(EDS)结果表明,添加少量枯草芽孢杆菌(5 mL)和一定量的黑曲霉(10 mL)时能观测到铀、钍元素且分布均匀.综上,在土壤中添加浓度为2 × 105 CFU/g的枯草芽孢杆菌,大幅提升了黑麦草对铀、钍核素的富集能力,显著增强了土壤修复效果;本研究不添加除菌株外的其他试剂,为放射性污染土壤修复提供了一种绿色低碳、成本低廉、易于大面积推广的可靠技术.(图8表1参44)

    放射性污染土壤联合修复黑麦草枯草芽孢杆菌

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    多组学数据揭示藜麦RLP基因的进化特征和胁迫应答差异

    陈思宇蒋礼玲李益何晶晶...
    559-568页
    查看更多>>摘要：类受体蛋白RLP(receptor-like protein)属于植物细胞表面受体.大量RLP被证明参与了植物的非生物胁迫耐受和生物胁迫的防御应答反应.基于基因组和转录组数据,利用生物信息学方法对藜麦RLP基因进行全基因组范围的挖掘、序列特征阐述、进化动力解析、不同组织器官和多个非生物逆境胁迫下表达模式分析和编码蛋白互作网络构建.在藜麦基因组中鉴定得到106个RLP基因;其中40个RLP基因涉及串联倍增事件.系统进化树中RLP基因聚成4个大组;RLP基因编码蛋白序列的保守结构域组成具有明显的组别特异性.串联倍增与全基因组倍增被证明是藜麦RLP基因数目扩张的主要动力.转录组数据表明12个RLP基因在藜麦花簇、叶片和茎中呈现出组织特异性的表达模式.干旱、高温、盐、低磷胁迫下,CqRLP003、CqRLP010、CqRLP12、CqRLP052和CqRLP061的表达水平在多个胁迫条件下显著地降低.胁迫转录组中差异表达基因编码蛋白的互作网络显示CqRLP001、CqRLP070、CqRLP082和AUR62007584是网络中重要的调控因子.本研究结果表明藜麦RLP基因家族成员进化特征差异明显,且广泛参与了调控藜麦的多种非生物胁迫耐受能力.(图12参36)

    藜麦类受体蛋白进化比较基因组转录组蛋白互作网络

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    刺葡萄愈伤组织褪黑素生物合成基因SNAT2、COMT3的克隆及其对光质的响应

    贺丽媛赖恭梯李思雨许恒...
    569-578页
    查看更多>>摘要：5-羟色胺-N-乙酰基转移酶(serotonin N-acetyltransferase,SNAT)和咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase,COMT)是植物褪黑素合成途径的关键酶,对褪黑素的生物合成有重要的调控作用.以刺葡萄愈伤组织为材料,分别克隆获得了VdSNAT2和VdCOMT3,对其生物信息学及启动子顺式作用元件进行预测,结合实时荧光定量PCR技术,分析不同光质处理下刺葡萄愈伤组织中褪黑素含量与VdSNAT2和VdCOMT3基因表达的相关性.结果表明,VdSNAT2和VdCOMT3基因ORF分别为549 bp和1 158 bp,分别编码182和385个氨基酸,其编码蛋白前者为亲水蛋白,后者为疏水蛋白,亚细胞均定位于叶绿体;蛋白保守基序和进化树分析表明,刺葡萄VdSNAT2和VdCOMT3蛋白与葡萄的SNAT2和COMT3具有相同的保守基序,且两者进化相似、亲缘关系近.启动子顺式作用元件预测发现,VdSNAT2和VdCOMT3启动子序列中均有大量光响应等多种生物/非生物响应元件.qRT-PCR分析表明,光质显著影响VdSNAT2和VdCOMT3基因的表达,其中红光对刺葡萄愈伤组织中VdSNAT2和VdCOMT3基因表达的促进作用最为显著,与褪黑素含量具有正相关性,同时VdSNAT2和VdCOMT3基因对褪黑素的生物合成调控具有协同作用.本研究表明光质可以影响VdSNAT2和VdCOMT3基因的表达,从而定向调控刺葡萄愈伤组织褪黑素的生物合成.(图9表1参41)

    刺葡萄愈伤组织褪黑素光质5-羟色胺-N-乙酰基转移酶咖啡酸-O-甲基转移酶

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    Burkholderia sp.IDO3对粪臭素的响应及下游代谢基因

    李玉洁张佳鑫王彩红马桥...
    579-585页
    查看更多>>摘要：粪臭素是一种具有强烈粪臭味的氮杂环芳烃污染物,广泛存在于动物肠道、粪便、垃圾填埋场和海洋等环境介质中,较为稳定且难以降解.以Burkholderia sp.IDO3为研究对象,系统研究菌株在粪臭素压力下的生理生化响应,并利用RT-qPCR和异源表达技术探究下游降解功能基因.结果显示,粪臭素对Burkholderia sp.IDO3最小抑制浓度为1.5 mmol/L;粪臭素促进菌膜形成和提高菌株表面疏水性,且呈剂量依赖性.氧化应激实验表明粪臭素提高Burkholderia sp.IDO3的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性,抑制菌株脂质过氧化(丙二醛)以及还原型谷胱甘肽含量.结合前期组学分析推测邻苯二酚1,2-双加氧酶基因(DCN14_04105)可能为下游代谢关键基因,RT-qPCR实验表明该基因在粪臭素压力下上调3.70倍.将该基因在大肠杆菌中表达并获得纯酶,结果表明该酶最适pH为8.5,最适温度为30 ℃,Zn2+、Co2+、Cd2+、Se4+、Sn2+、Ca2+对其具有抑制作用,Km值为25.98 μmol/L,kcat值为10.70 s-1.本研究表明粪臭素影响了Burkholderia sp.IDO3菌株的生理生化性能,菌株代谢粪臭素中心代谢途径为邻苯二酚1,2-双加氧酶途径.该结果可为粪臭素的高效降解提供新的微生物资源,也为粪臭素的功能研究提供参考.(图7表1参30)

    粪臭素伯克霍尔德菌功能响应生物降解邻苯二酚1,2-双加氧酶

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    乙醇和木糖醇联产酿酒酵母菌株的代谢优化

    王芯雨杨白雪谢采芸张全...
    586-592页
    查看更多>>摘要：构建性能优良的发酵葡萄糖和木糖同步生产乙醇和木糖醇的工业酿酒酵母菌株是实现秸秆等木质纤维素原料燃料乙醇和木糖醇同步生产的基础.以前期工作构建的一株具有良好木糖醇积累能力的工程菌株CK17为基础,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,研究菌株内源己糖转运蛋白定点突变、水甘油通道蛋白编码基因FPS1高表达、木糖还原基因拷贝数增加等对菌株在批次发酵条件下代谢木糖积累木糖醇的影响.结果表明,定点突变己糖转运蛋白Hxt3p和Hxt7p获得了工程菌株CM3和CM7,其木糖利用速率分别提升了92.1％和69.0％.将CM3的FPS1基因的启动子替换成TDH3基因启动子获得了工程菌株CM3FTD,其木糖利用速率比CM3提升了32.6％.增加CM3FTD菌株的木糖还原酶基因的拷贝数获得了菌株TX,其木糖利用速率比CM3FTD提升了 17.2％.利用秸秆预处理物料进行同步糖化发酵,菌株TX发酵性能较出发菌株CK17得到显著提升,木糖代谢速率提升56.4％,木糖醇浓度和乙醇浓度分别达到57.6 g/kg和48.5 g/kg,木糖醇收率接近理论收率,乙醇收率达到0.43 g/g.本研究构建的工程菌株为利用秸秆原料同步生产乙醇和木糖醇提供了优良的菌株来源.(图4表6参23)

    酿酒酵母木糖醇纤维素燃料乙醇秸秆

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    黄体酮C11α,C17α位双羟化菌株的筛选及发酵优化

    姚韧辉王维龙李会
    593-599页
    查看更多>>摘要：皮质激素在临床上应用广泛,其中11α,17α-二羟基黄体酮对皮质激素生产至关重要,其生物制备方法主要以17α-羟基黄体酮为底物通过微生物转化生成.而以黄体酮为底物,实现11α,17α-二羟基黄体酮的高效生产更具有经济效应.通过筛选实验室菌种库中能够转化黄体酮的菌株,发现赤霉菌CA3-1对黄体酮有转化能力,其转化产物经HPLC、MS和NMR鉴定为11 α,17α-二羟基黄体酮.进一步通过单因素实验和正交实验对菌株发酵培养基组分进行优化,确定最适发酵培养基:25 g/L乳糖、15 g/L酵母粉、0.4 g/L硫酸铁、15 g/L玉米浆.当底物投料量为0.5 g/L,转化72 h时,底物转化率为82.2％,11α,17α-二羟基黄体酮的浓度为43.5 mg/L,较优化前产物浓度30.2 mg/L提高44.0％.本研究成功筛选获得可以双羟基化黄体酮的菌株,并通过单因素实验和正交实验优化发酵培养基提高了 11α,17α-二羟基黄体酮的浓度,为11α,17α-二羟基黄体酮的工业生产提供了新的思路.(图10表3参30)

    11α,17α-二羟基黄体酮黄体酮生物转化菌株筛选赤霉菌CA3-1发酵优化

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