摘要: 将除作物吸收氮外的化学氮肥尽可能固持在土壤中，有助于提升化学氮肥利用率、减少化学氮肥施用量及降低环境氮素污染.以无机氮作为唯一氮源进行富集培养，从酸性旱地红壤中分离筛选出一株无机氮固持真菌菌株X-16，经菌株形态观测及真菌ITS基因同源性分析，鉴定为路德维希青霉菌（Penicillium ludwigii）.进一步监测菌株在不同有机或无机氮源液体培养基中的生长状况，发现菌株X-16能利用无机氮源、氨基酸氮源和复杂有机氮源（玉米醇溶蛋白）进行生长，尤其偏爱利用复杂有机氮源.X-16在玉米醇溶蛋白氮源处理下产生了最大的微生物生物量（1.93±0.50 g/L）、最高的无机氮固持速率（0.57±0.10 mg L~(-1) h~(-1)）和有机氮矿化速率（0.57±0.13 mg L~(-1) h~(-1)）.相比于不接种处理，接种菌株X-16显著提升土壤化学氮肥固持速率，提升量为0.78±0.06 mg kg~(-1) d~(-1)，提升幅度达492%.本研究从酸性旱地红壤中筛选出优势无机氮固持真菌菌株，该菌株能有效提升土壤无机氮固持能力，而且能将复杂有机氮源矿化后再利用，可为化肥源无机氮素固持研究及土壤源有机氮素释放研究提供理论依据和菌种资源.（图6参58)

摘要: 菲和芘作为低分子量多环芳烃代表物质，具有溶解度低、难降解和毒性高等特点.多环芳烃污染场地中通常有多种污染物共存，且单一菌株降解能力有限，因此研究复合菌群降解混合底物对处理多环芳烃污染具有实际意义.从石油污染土壤中筛选出两株低分子量多环芳烃降解菌，经16S rRNA序列比对鉴定为纤维菌属和布鲁氏菌属，分别命名为Cellulosimicrobium sp. RS和Brucella sp. BZ.结果显示，两株细菌均能以菲或芘为唯一碳源生长，菌株RS、BZ在120 h内对100 mg/L菲的降解率分别为44.10%、34.20%，对100 mg/L芘的降解率分别为22.50%、25.30%.利用正交试验确定菌株RS、BZ构建成复合菌群PP-RSBZ的比例，并通过单因素法考察了pH对降解效果的影响.在菌株RS:BZ=3:1(V/V)、pH=7时，复合菌群PP-RSBZ在120 h内对菲和芘混合底物（150 mg/L）的降解率最高，为45.63%，相比单一菌株提高了1.65-1.84倍.通过全基因组测序结果，确定菌株存在的基因，进而推测了菌群对菲和芘的生物降解途径.本研究为低分子量多环芳烃的降解提供了新颖的菌株资源，构建了降解混合底物的复合菌群及适合条件，并推测了降解途径.（图6表3参30）

摘要: 为揭示新疆北鲵适应高海拔高寒环境的繁殖策略，对新疆北鲵成年雄性生殖系统季节发育规律开展研究.在一个自然年里，每一个半月从北鲵自然种群中采集1尾成年雄性个体，由8尾个体组成连续的雄性性腺季节发育谱.基于解剖学和组织细胞学方法对不同季节北鲵雄性生殖系统发育规律特征进行描述和分析.北鲵雄性性腺发育周期分为繁殖期、营养期和冬眠期.其中繁殖期分春季Ⅰ期、春季Ⅱ期和夏季Ⅰ期，春季Ⅰ期睾丸内含有大量成熟精子，性腺指数（GSI）达全年峰值5.93%，脂肪体指数（FBI）为全年最低值0.06%，为繁殖活动做准备；春季Ⅱ期睾丸内精子全部移入输精管，GSI指数为全年最低值0.49%，为排精做准备，FBI指数微升至0.13%；夏季Ⅰ期输精管内精子完全排出，GSI指数微升至0.66%，暗示雄性性腺启动新一轮发育，同时FBI指数略升至0.14%.营养期分夏季Ⅱ期和秋季Ⅰ期，该时期生精小叶由内向外依次被初级精原细胞、次级精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞填充并逐渐充盈，GSI指数提升至1.62%,FBI指数达全年峰值0.51%.冬眠期分秋季Ⅱ期、冬季Ⅰ期和冬季Ⅱ期，该阶段睾丸内发育出成熟精子，GSI指数由1.87%升至3.75%,FBI指数先降到0.39%后升至0.45%，暗示其经历冬眠后为新一轮繁殖准备.上述研究表明成年雄性北鲵的精子一年发育成熟一次，即雄性北鲵繁殖周期为一年一次，属典型的不连续繁殖周期型两栖类，但在交配期（4月下旬至6月下旬）内雄性北鲵可多次参与交配和排精，直至精子排空；结果可为科学保护新疆北鲵和探索人工繁殖技术提供生殖生物学理论依据.（图6表2参41）

摘要: 微生物的群落结构特征对地源砷的释放及富集过程具有重要意义，地源砷是微生物群落结构变化的关键因素，研究微生物对砷的响应有助于认识微生物对不同砷浓度的适应与演变机理.通过野外调查、高通量测序、微生物分析的方法研究奎屯河流域不同浓度地源砷（S1：低砷浓度组；S2：较高砷浓度组）对微生物的多样性及群落结构的影响.结果发现，地源砷会导致微生物多样性和群落结构发生变化.微生物多样性分析发现，地源砷浓度的增加使S2组的Ace、Simpson指数的平均值分别降低87.2和0.04,Simpson指数呈先增加后减少的趋势.S1组和S2组之间的微生物组成具有异同性.相似性为S1组与S2组有3个相同的优势菌群，分别为Arothrobacter、Acinetobacter和Novosphingobium.然而S2组中优势菌群的占比分别比S1组大8.01%、1.32%和3.21%.db-RDA和网络分析发现砷和采样深度对微生物群落有较大影响，S2组的微生物种间相互作用较弱.本研究表明地源砷浓度升高会使微生物群落向高耐性、高稳定性、单一性发展.（图6表1参44）

摘要: 纤维素是自然界中一种可再生能源物质，纤维素酶将纤维素降解为简单可用的小分子单糖或寡糖且转化过程绿色、低碳，被认为是纤维素资源化利用的可持续方法.实际工程应用中纤维素酶存在成本高、活性低等问题，因此，越来越多的研究致力于探索纤维素酶产生的机制、促进和优化纤维素酶的生产.对提高纤维素酶活性和促进纤维素酶生产的一些最新基因工程技术及研究进展进行综述.借助启动子强化与转录因子调控、密码子优化、CRISPR基因编辑技术等分子生物学手段改善或提高纤维素酶活性，通过将多种纤维素酶或是与其他酶建立共表达系统，将纤维素酶进行异源表达或过表达进行酶活性强化，拓宽纤维素酶的应用范围.现阶段，在优化纤维素酶的生产与活性研究方面已取得较大成就，但仍存在纤维素酶优化效率不高、难以工业化生产等不足.未来关于纤维素酶的研究在致力于开发优化纤维素酶基因的新技术的同时，可重点关注纤维素酶的协同作用与双/多功能纤维素酶系统的潜在优势，并借助荧光标记系统简化纤维素酶的测定，从而为实现纤维素酶的高效资源化利用提供方向指引.（图1表2参53）

摘要: 植物细根的化学计量特征可以表征植物对外部环境的适应策略，蕨类植物作为地球上最古老的植物类群之一，对其细根化学计量研究有助于揭示植物对环境的适应策略.以武夷山不同海拔蕨类植物细根为研究对象，分析其细根的全碳、全氮和全磷化学计量特征沿海拔梯度的变化特征，及其对土壤元素含量的响应模式，结果显示：（1）蕨类植物细根碳、氮、磷平均含量分别为417.92±21.61 mg/g、8.73±3.43 mg/g和1.25±0.51 mg/g，细根碳氮比、碳磷比和氮磷比分别为65.43±41.48、415.74±256.71和8.23±5.59.(2)蕨类植物细根磷含量随海拔升高而降低，碳磷比随海拔升高而升高.（3）蕨类植物细根碳磷比与土壤碳含量、土壤碳氮比及土壤碳磷比均显著正相关，细根磷含量与土壤碳氮比呈显著的负相关关系.研究表明蕨类植物细根化学计量特征在不同海拔上存在显著差异，且与土壤元素含量存在显著相关关系，并且蕨类植物具有较低的营养需求和相对简单的资源获取策略，采取了简化组织结构、快速生长繁殖的环境适应策略.（图3表4参44）

摘要: 提高水稻单产是增加粮食产量的重要技术途径.解析杂交水稻亲本产量性状形成的分子基础，有助于优异等位基因聚合和亲本重要性状的改良，从而进一步培育强杂种优势水稻新品种.利用二代基因组测序技术，对新育成的13个杂交水稻亲本（5个不育系，8个恢复系）进行深度基因组重测序.通过对已克隆产量性状基因的模糊性检索，获得13个亲本产量性状基因的16 180个变异位点，涉及产量性状基因404个.通过基因型–表型关联分析，取P≤6.18×10~(–8)(0.001/16180=6.18×10~(–8)），有7个性状与107个基因的1 459个变异位点极显著性相关联，其中有外显子区域变异位点的基因33个.依据加性效应和显性效应P值，取P值为6.18×10~(–8)，有极显著加性效应变异位点444个，关联45个基因，分别控制千粒重、株高、穗长、粒长、粒长宽比；其中22个位点关联两个性状，涉及9个基因、3个性状.极显著显性效应变异位点784个，关联41个基因，控制单株产量、抽穗期和株高；其中47个位点在两个性状上均表现显性效应，涉及5个基因、2个性状.加性和显性效应都不显著的变异位点有216个，关联42个基因，关联性状有抽穗期和株高.依据表型均值及外显子变异位点的关联性，筛选出36个优异等位变异，其中多个优异等位变异呈现恢复系和不育系分化.上述结果表明不同的优异等位变异组合是造成杂种F1产量差异的重要原因，为产量性状的分子改良提供了理论参考和相关基因资源.（图6表3参51)

摘要: 凋落叶碳和养分的归还是森林生态系统物质循环的重要环节，且可能受到气候变暖所引发雪被格局变化的影响.通过野外雪被控制（雪被减少和雪被去除）和凋落物分解实验，探究亚高山森林落叶树种红桦（Betula albosinensis Burkill）和四川红杉（Larix mastersiana Rehder&E.H.Wilson）凋落叶分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）释放动态在各关键时期（雪被形成期、覆盖期、融化期和生长季）对雪被变化的响应.结果表明：红桦和四川红杉凋落叶在分解第一年呈现C释放和N、P累积，其中，C含量减少了8.7%-11.5%,N、P含量分别增加了25.0%-36.4%和21.2%-43.4%.分解一年后，相较于自然雪被，凋落叶C在雪被减少和去除条件下释放更快，而N、P累积更少.不同物种凋落叶在分解过程中表现出不同趋势，红桦凋落叶N、P在冬季即开始呈现富集，而四川红杉N、P的富集延后发生在生长季.另外，混合线性模型和相关性分析结果表明雪被、分解时期、物种及三者之间的交互作用显著影响了凋落叶C、N、P的变化，其释放率与日均温显著相关，且N释放率与凋落叶初始质量显著相关.综上所述，雪被的减少促进了红桦和四川红杉凋落叶早期分解过程中C的释放，但抑制了N、P的富集，表明气候变暖情境下雪被减少可能通过改变凋落叶碳和养分释放进而影响亚高山森林生态系统的生物地球化学循环过程.（图6表4参54）

摘要: 湖滨带湿地是重要的甲烷排放源，甲烷氧化菌驱动的甲烷氧化作用在调控甲烷排放及在缓解温室效应中扮演着重要的角色.为探究滇池湖滨带甲烷氧化菌的分布特征和影响因素，以5个典型的滇池湖滨带芦苇湿地（西华湿地、大清河、捞鱼河、茨巷河和白鱼河入湖口湿地）土壤作为研究对象，采用荧光定量PCR和16S r RNA基因高通量测序方法研究典型湖滨带湿地土壤甲烷氧化菌的基因丰度和群落组成，并探讨土壤和上覆水理化性质对其影响作用.结果表明：滇池湖滨带芦苇湿地土壤的pmo A功能基因丰度为1.34×10~7-5.45×10~7 copies/g,ANME-2d基因丰度为9.92×10~4-8.90×10~5 copies/g,NC10基因丰度为9.54×10~5-6.85×10~9 copies/g.不同湖滨带芦苇湿地土壤甲烷氧化菌的基因丰度较高且具有显著差异，西华湿地的好氧甲烷氧化细菌pmo A功能基因丰度显著最高（P<0.01），茨巷河入湖口湿地的厌氧甲烷氧化古菌ANME-2d基因丰度显著最高（P<0.01），捞鱼河入湖口湿地的厌氧甲烷氧化细菌NC10基因丰度显著最高（P<0.001）.滇池湖滨带芦苇湿地土壤中的甲烷氧化菌以typeⅡ型好氧甲烷氧化菌、反硝化型厌氧甲烷氧化菌（ANME-2d古菌和NC10细菌）为主导类群.相关分析和冗余分析发现，影响滇池湖滨带芦苇湿地土壤甲烷氧化菌的关键环境因子有土壤总磷、总氮和上覆水总磷、硝酸盐氮.由此可见，滇池的富营养化状态对湖滨带湿地土壤甲烷氧化菌的丰度和群落分布特征具有重要影响.（图5表2参93)

摘要: 为探究microRNA(miRNA)在高粱低氮胁迫反应中的调控作用，对高粱幼苗进行短时（8 h）和长时（15 d）低氮胁迫处理，采用Illumina HiSeqTM2000对其小RNA进行高通量测序，利用mireap软件预测novel-miRNA，分析其表达差异性.对差异表达的miRNA进行表达模式聚类分析及茎环RT-PCR荧光定量验证.采用TargetFinder软件对差异表达的novel-miRNA进行靶基因预测，并对预测的靶基因进行Gene Ontology(GO)注释分类.结果显示：123个novel-miRNAs中，有40个novel-miRNAs具有显著或极显著表达差异.根系中，短时胁迫下有6个为上调表达，10个下调表达，长时胁迫时，上调和下调表达数各3个；叶片中，短时胁迫4个为上调表达，22为下调表达，长时胁迫上调和下调表达数分别为2个和9个.这些差异表达的novel-miRNAs在根系和叶片中的表达模式不同，分别聚为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型.它们不均等分布在不同染色体上，2号染色体上分布最多，其次为4号、1号和7号染色体. novel-miRNAs预测到8个靶基因，这些靶基因涉及物质代谢、刺激反应、生物调控、生殖发育等多个生命过程.本研究从高粱中鉴定了40个低氮胁迫差异表达的novel-miRNAs，预测到8个靶基因，结果为高粱低氮胁迫调控机制研究提供相关miRNAs及优良候选基因.（图7表3参36）