乙草胺、甲胺磷胁迫下土壤抑真菌作用退化的微生物学机理

利用微生物分子生态学方法（16S rDNA-PCR-DGGE，clone library，ARDRA，sequencing），研究了乙草胺、甲胺磷胁迫对土壤抑真菌作用的影响及微生物学机理。首次构建了具有相同理化性质而抑真菌作用不同的土壤模型，报道了乙草胺和甲胺磷胁迫可降低土壤抑真菌作用，土壤细菌，尤其是假单胞菌群落结构以及phlD功能基因丰度和多样性与土壤抑真菌作用密切相关。 经100℃、110℃和121℃处理得到土壤抑真菌作用逐渐下降的系列土壤样品，经PCR-DGGE分析、克隆文库构建以及测序等证实了土壤细菌多样性和群落结构与土壤抑真菌作用密切相关，其中假单胞菌是重要的功能种群，酸细菌、α，β-变形细菌、节杆菌以及一些不可培养细菌可能存在潜在的抑真菌能力。 乙草胺（50、150、250 mg•Kg-1）处理可降低自然清洁土壤抑真菌能力。随着土壤抑真菌作用的逐渐下降，土壤细菌、真菌以及特异性功能种群假单胞菌和芽孢杆菌的群落结构均发生一定改变。乙草胺通过改变土壤微生物群落组成而降低土壤抑真菌作用。甲胺磷（50、150、250 mg•Kg-1）处理在低浓度时即可极大降低土壤抑真菌作用，且不同浓度处理间差异不显著。 乙草胺和甲胺磷胁迫（浓度均为50、150、250 mg•Kg-1）均能降低土壤中总的可培养假单胞菌和抗典型病原真菌立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）的假单胞菌多样性，改变其群落结构。同时还能降低重要抗真菌抗生素2，4-DAPG合成的关键功能基因phlD的多样性。而phlD基因的丰度在甲胺磷胁迫下亦逐渐下降。上述影响在实验5周内持续存在，不可恢复。 研究结果表明乙草胺和甲胺磷胁迫可通过改变土壤细菌，尤其是假单胞菌群落结构及phlD功能基因多样性而降低土壤抑真菌作用，对土壤质量存在潜在生态风险。 此外，对土壤真菌DNA的提取方法进行了优化，得到了适于我国北方土壤类型且真菌多样性程度较高的真菌DNA提取方法。

复合农药胁迫下黑土土壤微生物生态过程及分子生态学研究

利用传统及分子微生物生态学研究方法，研究了在乙草胺、甲胺磷、铜离子及二元组合胁迫下，黑土中六种类群微生物数量，细菌种群多样性，微生物碳源代谢（BloLoGGN）功能多样性及特征、土壤脱氢酶活性（DHA）、底物诱导呼吸强度（SIR）等土壤微生物特性的生态过程及变化规律。结果表明：所有农药处理，均对细菌、放线菌及磷细菌产生明显急性毒性效应；对土壤自生固氮菌及硅酸盐细菌生长产生长期的慢性毒性效应；对土壤真菌产生强烈的刺激效应，使土壤真菌数量显著升高。由165 ONA-PCR-DGGE方法对土壤细菌研究结果显示，所有农药胁迫均使土壤细菌多样度降低、细菌种群结构受到严重影响；土壤微生物群落代谢功能多样性及指纹特征因农药种类，浓度及组合不同，受到不同程度影响，功能多样性降低，代谢指纹特征被改变：所有农药组合处理均使土壤DHA受到长期抑制，对土壤底物诱导呼吸强度无显著影响，但改变了土壤DHA和S工R的动态变化规律。野外农药长期作用使土壤SIR与对照无显著差异，土壤DHA明显降低，土壤细菌、磷细菌、固氮菌及硅酸盐细菌数量明显减少，土壤真菌数量显著升高。由农药及其组合处理与土壤微生物群落生长剂量一效应关系，证明：三种农药对土壤微生物群落生长随投加农药种类、浓度和组合不同起促进或抑制双重作用；组合使相应单因子农药毒性增强，表现出协同或加和毒性效应；从清洁土壤中筛选出一株乙草胺耐受菌产酸克雷伯氏菌（Klebbsirlla oxytoca），在固体平板培养基上能耐受300omg·L-1乙草胺。

乙草胺、甲胺磷及其复合对黑土真菌的生态效应

农药对土壤微生物区系结构和功能的影响以及潜在的生态风险成为人们关注的热点之一。本文以中科院海伦生态站农田黑土作为实验土壤，采用室内模拟的方法，利用传统的（CFU和ergosterol）及分子微生物生态学技术（DGGE，real-time PcR，clolle library）研究了乙草胺、甲胺磷及其复合对黑土真菌的生态效应，并得出以下结果：经8周处理，中、高浓度乙草胺（150和250mgkg-1）对土壤真菌数量、生物量和可培养真菌种群多样性具有长期抑制效应。乙草胺处理8周后可培养真菌和土壤固氮微生物n州基因的种群结构不能得到恢复，而总的真菌结构可基本恢复。甲胺磷对土壤可培养真菌数量和生物量具有促进作用，以高浓度（250mgkg~(-1)）尤为显著。高浓度甲胺磷（25omgkg~(-1)）对nifH基因多样性有长期抑制效应。甲胺磷处理8周后可培养真菌种群结构不可恢复，而总的真菌和n积基因种群结构可部分恢复。两者复合后对真菌数量，生物量，多样性及n担基因多样性的影响无论是促进还是抑制其作用强度都大于单因子。处理8周后可培养真菌、总的真菌和n州基因三者的种群结构均不可恢复。克隆测序分析发现乙草胺、甲胺磷及其复合可明显促进植物致病真菌（colletolrichum；truncatum，Rhizoctonia zeae，Fusarium oxysporum）的生长，同时使土壤中常见的青霉菌数量减少，使农药处理后具有潜在的植物病害爆发的风险。本试验结果表明，乙草胺、甲胺磷及其复合对土壤真菌数量、结构、多样性和功能基因nifH的多样性及其种群组成有不同程度的影响，甚至产生某些不可逆的长期生态效应。复合处理对土壤真菌的影响要大于两个单因子作用，表现了明显的复合生态效应。一般来说受到午扰的真菌种群结构不容易自然恢复，因此建议在施用这两种农药过程中要避免大量、频繁的单独或复合施用。

皱纹盘鲍血细胞内活性氧抗病机制及几种环境污染物及其影响的研究

本研究首次揭示了皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai) 血细胞内存在着利用活性氧（Reactive oxygen species, ROS）的抗病机制。为今后我国研究贝类的活性氧抗病机制和筛选免疫药物提供了理论基础。本研究主要结果如下：1. 利用鲁米诺（Luminol, 3-氨基邻苯二甲酰肼）为依赖的化学发光法在体外条件下用不同刺激物（酵母细胞和酵母聚糖）对皱纹盘鲍血细胞进行刺激，测定血细胞吞噬活动中历经呼吸爆发产生活性氧的化学发光反应。结果表明皱纹盘鲍血细胞在体外条件下，经刺激物诱导吞噬活动中有明显的呼吸爆现象和很强的活性氧产生。不同有刺激物诱导血细胞产生的化学发光强度不同；同一刺激物的不同处理和不同浓度对血细胞产生活性氧的化学发光强度的影响不同。刺激物经皱纹盘鲍自体血清调理和未经调理对血细胞刺激所产生的化学发光强度不同。SOD和NaN_3对皱纹盘鲍血细胞吞噬过程中活性氧产生的化学发光有抑制作用。上述结果证明了皱纹盘鲍血细胞内存在有象高等动物血细胞内一样的MPO-H_2O-卤素系统的氧化性抗病机制，即在血细胞吞噬异物过程中能够释放活性氧（ROS）对异物进行杀灭的功能。2. 利用活性氧清除剂（过氧化氢酶、SOD、苯甲酸钠、2，5-二甲基呋喃、NBT和EDTA等）对皱纹盘鲍血细胞释放的活性氧进行分类测试，结果表明活性氧清除剂对皱纹盘鲍血细胞吞噬的化学发光都有明显的抑制作用，从而证明皱纹盘鲍血细胞能够释放的活性氧的种类有：超氧阴离子（O_2~-），过氧化氢（H_2O_2），羟自由基（OH~·）和单线态氧（~1O_2）。3. 在体外条件下利用化学发光法定量地研究了不同种类和不同浓度的农药：对硫磷（Parathion）、敌敌畏（Dichlorovos)、乐果（Dimethoate)、2，4-D 丁酯(2,4-D butylester)和甲胺磷（Methamidophos）对皱纹盘鲍血细胞氧化性抗病机制的影响。结果显示不同农药对皱纹鲍血细胞产生ROS的影响程度不同，及同一种农药的不同浓度的浸泡1h或浸泡12h处理皱纹盘鲍血细胞都能够抑制血细胞吞噬时的化学发光，表明农药能够抑制皱纹敌国鲍血细胞吞噬活动中的活性氧（ROS）的产生，而且这种抑制作用随着农药浓度的增加而加强。几种农药抑制皱纹盘鲍血细胞产生活性氧（ROS）的强度不同：2，4D-丁酯，敌敌畏和乐果的抑制作用强于对硫磷和甲胺磷。同时测定了不同浓度的农药浸泡12h后的皱纹盘鲍因细胞吞噬酵母细胞的吞噬百分率和吞噬指数，结果显示多数农药在低浓度时能够提高皱纹盘鲍血细胞的吞噬百分率和吞噬指数，而在高浓度时则能抑制血细胞吞噬酵母细胞的活力而降低血细胞的吞噬百分率的吞噬指数。4. 在体外条件下利用化学发光法定量地研究了不同种类和不同浓度的重金属：铭（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铜（Cu）和锌（Zn）对皱纹盘鲍血细胞氧化性抗病机制的影响。结果显示不同种类和不同浓度的重金属浸泡1hr.处理皱纹盘鲍血细胞都不同程度地抑制了血细胞吞噬时的化学发光，表明重金属能够抑制皱纹盘鲍血细胞吞噬活动中的活性氧（ROS）的产生，而且这种抑制作用随着重金属浓度的增加而加强。不同的重金属抑制强度不同，从强到弱依次为Hg > Cd > Cu > Pb > Cr > Zn. 研究表明六种重金属中，Hg对皱纹盘鲍血细胞的免疫毒性最大。