团队情况
在编科技人员11名,研究员1名,副研究员5名,助理研究员5名,聘用科研助理2名,10名在读研究生。其中,江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象1人,江苏省“333工程”第三层次培养对象1人,江苏省青年托举人才2人,江苏省双创博士2人,江苏省农科院三级重点人才中青年学术骨干1人、青年拔尖人才2人。
团队首席
高岩,博士,研究员,副所长,九三学社农科院支社副主委。国家农产品产地重金属污染综合防控协同创新联盟常务理事、江苏省土壤学会常务理事、江苏省土地学会常务理事。江苏省污染耕地安全利用工作技术指导组和督导组专家。江苏省“333工程”、 “六大人才高峰”高层次人才、江苏省农科院三级重点人才“中青年学术骨干”。
主要从事土壤与水体污染修复等方面的研究工作。先后主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目子课题、江苏省农业科技自主创新资金等省部级以上项目10余项。发表高水平论文80余篇,参编英文专著章节1篇,出版中文专著1部。获授权专利10余项,江苏省科学技术进步二等奖1项。
联系方式:025-84390118;Email:ygao@jaas.ac.cn
团队助理
张维国,博士, 副研究员,研究领域为农田新型污染物环境行为与风险、环境污染物与微生物互作机制以及环境与人类健康。入选江苏省科学技术协会青年科技人才托举工程,江苏省农业科学院青年拔尖人才,江苏省土壤学会微生物专业委员会主任,南京农业大学硕士生导师,江苏大学硕士生导师,长江大学硕士生导师,日本筑波大学生命环境系访问学者 (2022.05-2023.05)。Soil Ecology Letters青年编委,Science of The Total Environments微信公众号主理人(之一),Frontiers in Microbiology以及Frontiers in Environmental Science评阅编辑,Environmental Science & Technology, Water Research, Bioresource Technology, Journal of Hazardous Materials等期刊审稿人。江苏省农业科技奖一等奖(排名第一)。
联系方式:025-84390581;Email:weiguozhang@jaas.ac.cn
史高玲,博士,副研究员,硕士研究生导师。土壤污染修复创新团队助理,江苏省农业科学院引进青年拔尖人才,江苏省科协青年科技人才托举工程资助培养对象。主要从事重金属污染农田安全利用与污染修复、农作物对重金属吸收与代谢机理等方面研究。主持承担国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金项目、江苏省自然科学基金青年基金项目、江苏省重点研发计划重点项目课题等省部级以上项目5项。以第一作者或通讯作者发表SCI论文10篇,中文核心期刊论文3篇,其中一区SCI论文5篇。获授权发明专利3项,实用新型专利1项。
联系方式:025-84390405;Email: shigaoling@jaas.ac.cn
研究领域
1. 农田污染修复与安全利用
研究重金属、有机物污染物在农田系统中的迁移转化规律、驱动机制与调控技术原理,研发农田污染防控及修复技术与产品。
2. 新型污染物环境行为及风险评价
研究新型环境污染物在农田土壤环境中的迁移转化行为及其在食物链中的传播途径,研发污染物消减与风险控制技术。
技术与产品简介
1.高效降低重金属向作物可食部位转运的叶面生理阻控技术
利用纳米羟基磷灰石(nHAP)优良的生物相容性及其纳米载体特性,结合阴离子表面活性剂柠檬酸钠的良好分散效果,团队研制了nHAP负载功能元素锌的新型叶面阻控剂。nHAP负载锌可通过降低阻控剂与叶片的接触角来增加作物叶面锌利用效率,进而通过降低小麦根系Nramp5、IRT1、ZIP5及节上HMA2、LCT1、ZIP7等基因的表达来降低作物对镉的吸收与转运,高效降低水稻和小麦籽粒镉积累,降镉率最高可达33%。
2.缓控释功能元素靶向拮抗作物根际重金属吸收技术
基于功能微量元素(Mn、Zn)调节根际镉有效性、拮抗作物镉吸收转运的原理,针对施用常规微量元素肥料与作物吸收镉敏感时期匹配度不足的问题,根据作物不同生育期镉累积特性,研发制备了系列颗粒型、包膜型缓控释肥料。包膜缓释锰、锌肥显著提高作物生长后期土壤中Mn和Zn的供给,锌肥通过提高水稻排干期pH、增加水稻根系铁锰膜厚度等显著降低水稻籽粒镉含量达52.5%,通过拮抗作用显著降低小麦籽粒镉含量降低达44.8%。其中研发的“氮+微量元素”双核心缓释肥料实现了满足作物生长对氮素需求的同时,靶向抑制作物对重金属的吸收。
3.生物炭基功能肥料调理土壤高效钝化重金属技术
基于铁锰氧化物对重金属的专性吸附作用和生物炭材料(秸秆、菌菇渣等)孔结构发达、表面活性官能团丰富的结构特征,团队研发了适于不同土壤性质和不同作物类型的锰或铁氧化物改性生物炭基功能肥,通过多年多点试验,阐明了铁/锰基改性生物炭降低土壤镉、砷有效性与毒性的协同效应,揭示了其通过表面吸附络合、共沉淀与氧化还原等机制同步调控土壤镉与砷有效性的机制,阻控水稻、小麦籽粒镉累积效率达45%以上,建立了生物炭基功能肥料调理土壤高效钝化重金属技术。
4.黑曲霉发酵液强化油菜秸秆提取土壤镉的绿色修复技术
基于油菜抗镉胁迫能力强、秸秆镉生物富集系数高、向油籽转运能力低的特性,系统比较了江苏省农科院选育的甘蓝型油菜秸秆富集提取土壤Cd的能力;利用黑曲霉糖酵解途径发酵产生柠檬酸和活性肽类物质的原理,生产制备柠檬酸有机液体肥,显著提高油菜地上部生物量的同时有效活化土壤镉,油菜秸秆对土壤镉的提取效率提升25%以上。依据生物量和富集系数筛选出对Cd提取能力强、且对黑曲霉发酵液施用响应良好的油菜品种:宁杂149、088018,根据线性关系计算,种植4茬可使土壤镉浓度降低60%,实现“边生产、边修复”的目标。
5.重金属固定微生物强化作物根际重金属钝化技术
具有重金属固定功能的植物内生菌通过与植物相互作用,提高其在根际环境的定殖能力,并通过胞内积累或胞外吸附作用降低根际、根内重金属的有效性。本团队分离筛选获得一株高Cd耐受性、高Cd固定能力的促生水稻内生菌Bacillus sp. RE35,可通过ATP依赖型的金属转运通道将Cd转运至胞内累积,并通过胞外多聚物蛋白质组分中氨基和酰胺等基团提高Cd的胞外吸附,溶液中最大镉吸附量达14.48 mg/L;该菌株不仅显著促进水稻种子萌发及生长,最高可使水稻苗期地上部镉含量降低57%;制备的菌剂在田间施用后,可使小麦籽粒镉积累量显著降低38%,在稻麦轮作体系下的镉污染农田安全利用方面具有较强应用前景。
6.根瘤菌强化豆科植物修复除草剂污染技术
根瘤菌具有代谢多样性,不仅促进植物共生固氮,还能降解土壤残留除草剂。团队从大豆根瘤中筛选获得了氟磺胺草醚高效降解根瘤菌Sinorhizobiumsp. W16,发现该菌株催化氟磺胺草醚醚键断裂的降解新途径;菌株与大豆形成联合降解体系,使土壤中氟磺胺草醚降解率显著提升37%,并缓解除草剂施用对共生固氮的抑制作用。进一步筛选获得大豆内生菌Mycobacterium sp. W109等,氟磺胺草醚降解率最高达76%,拟基于构建适用于除草剂残留农田的根际功能微生物组,实现土壤污染修复与土壤生态功能恢复与提升的双重目的。
7.农田新型污染物抗生素抗性基因(ARGs)传播阻控技术
ARGs通过粪肥施用进入农田土壤,通过水平基因转移方式进入植物内生菌,进而通过植物维管束系统转移至各组织器官。团队在阐明以上传播规律与机制的基础上,针对性研发了以藻菌好氧活性颗粒为核心的畜禽粪污ARGs消减技术,及“粪肥深度发酵、深施、生物炭隔层吸附和果实抬高”的有机草莓粪源 ARGs四联绿色防控技术,使畜禽粪污中ARGs丰度最高降低91%,草莓果实ARGs污染丰度最高降低10^5 copies/g(鲜重)。
代表性文章
污染物迁移转化机制与土壤、水体污染修复方面研究成果在Journal of Hazardous Materials、Environmental Pollution、Water Research、Science of the Total Environment、Separation and Purification Technology等高质量期刊发表论文。
[1] Yuntao Li, Yan Gao*, Wei Chen, Weiguo Zhang, Xin Lu. Shifts in bacterial diversity, interactions and microbial elemental cycling genes under cadmium contamination in paddy soil: Implications for altered ecological function. Journal of Hazardous Materials, 2024, 461: 132544.
[2] Wei Chen, Yan Gao*, Gaoling Shi, Jiangye Li, Guangping Fan, Chenye Yang, Bo Wang, Fei Tong, Yuntao Li. Enhanced degradation of fomesafen by a rhizobial strain Sinorhizobium sp. W16 in symbiotic association with soybean. Applied Soil Ecology, 2023, 187: 104847.
[3] Qingsong Yi, Yi Wang, Chao Yi, Linxin Li, Yinglong Chen, Huimin Zhou, Fei Tong, Lizhu Liu, Yan Gao*, Gaoling Shi*. Agronomic and ionomics indicators of high-yield, mineral-dense, and low-Cd grains of wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2023, 261:115120.
[4] Li W., Zhang W.G., Zhang M.S., Lei Z.F., Li P.F., Gao Y. Environmentally relevant concentrations of mercury facilitate the horizontal transfer of plasmid-mediated antibiotic resistance genes. Science of The Total Environment, 2022, 852, 158272.
[5] Weiguo Zhang, Tao Wen, Lizhu Liu, Jiangye Li, Yan Gao*, Dong Zhu, Jizheng He, Yongguan Zhu. Agricultural land-use change and rotation system exert considerable influences on the soil antibiotic resistome in Lake Tai Basin. Science of the Total Environment, 2021, 771:144848.
[6] Fan G.P., Zhang Z.H., Ai Y.C., Gao Y.*, Zhou D.M., Cang L.*, 2021. Electrokinetical enhanced delivery of acidic potassium permanganate and removal of copper-pyrene compound pollution in a red soil. Chemosphere, 263, 128085. (一区, IF 7.086)
[7] Fan G.P., Zhou D.M., Zhang Z.H., Yuchun Ai, Weiguo Zhang, Gaoling Shi, Fei Tong, Lizhu Liu, Wei Chen, Jiangye Li, Yan Gao*. Effect of two-dimensional electric field on the growth and cadmium uptake of Sedum plumbizincicola, Separation and Purification Technology, 2020, 259, 118121.
[8] Shi, G.L., Lu, H.Y., Liu, H., Lou, L.Q., Zhang, P.P., Song, G.C., Zhou, H.M., Ma, H.X., 2020. Sulfate application decreases translocation of arsenic and cadmium within wheat (Triticum aestivum l.) plant. Science of the Total Environment. 713, 136665.
[9] Shi M., Li J.Y., Zhou Q., Wang G.B., Zhang W.G., Zhang Z.H., Yan Gao*, Shaohua Yan, 2020. Interactions between elevated CO2 levels and floating aquatic plants on the alteration of bacterial function in carbon assimilation and decomposition in eutrophic waters. Water Research, 171,115398
[10] 王博,黄琴,石美侠,史高玲,卢信,陈未*,高岩*. 水稻根内生菌Bacillus sp. RE35耐受及累积吸附Cd的机制研究. 科学通报,2023, https://doi.org/10.1360/TB-2023-0328
代表性授权发明专利
(1)高岩, 童非, 张振华, 张维国, 樊广萍, 陈未, 余垚, 刘丽珠. 修复镉污染碱性土壤的钝化剂及方法[P]. 中国, 发明专利, ZL 201911187276.4, 2021-07-02.
(2)刘丽珠, 张娜, 卢信, 范如芹. 一种土壤重金属钝化剂[P]. 中国, 发明专利, ZL201710731811.2, 2020-03-31.(已转让)
(3)童非, 张振华, 高岩, 张维国, 樊广萍, 陈未, 余垚, 刘丽珠. 用于修复镉污染土壤的复合钝化剂及其施用方法[P]. 中国, 发明专利, ZL 201911261116.X, 2021-07-30.
(4)陈未, 高岩, 张振华, 张维国, 童非, 樊广萍, 余垚, 刘丽珠. 一株氟磺胺草醚降解菌及其应用[P]. 中国, 发明专利, ZL 201911250042.X, 2022-07-29.
(5)史高玲, 高岩, 李江叶, 樊广萍, 刘丽珠, 童非, 陈未. 基于碱性中轻度砷污染土壤改良的可持续生产稻米的方法[P]. 中国, 发明专利, ZL 202110973232.5, 2023-04-07.
(6)史高玲, 高岩, 易超, 童非, 樊广萍, 陈未, 李江叶, 刘丽珠. 一种叶面阻隔剂及其应用[P]. 中国, 发明专利, ZL 202210789925.3, 2023-09-05.
土壤污染防控与修复相关代表性项目
(1)高岩,“苏南主要农作物安全生产与污染控制新技术”,江苏省农业科技自主创新资金一类项目CX(20)1010, 2020/07至2023/12, 234万。
(2)史高玲,“低转运型低镉小麦根系遏制镉向地上部转运的生理与分子机制”,国家自然科学基金项目(面上基金),2024/01-2027/12,49万元。
(3)李云涛,“稻田土壤产甲烷古菌降解甲基汞的核心类群解析及分子机制研究”,国家自然科学青年基金, 2023.01-2025.12,30万。
(4)陈未,“Sinorhizobium sp. W16-大豆联合降解根际土壤氟磺胺草醚机制研究”,国家自然科学青年基金,2022.01-2024.12,30万元。
(5)樊广萍,“二维电场对土壤中镉活化和迁移以及对伴矿景天生长和吸收镉的影响机制研究”,国家自然科学青年基金, 2020.01-2022.12,25万元。
(6)童非, “典型抗生素污染土壤的锰氧化物强化修复机理研究”, 国家自然科学基金青年基金, 2019.1-2021.12,25万元.
(7)史高玲,“砷镉复合污染条件下硫对小麦砷镉积累的影响及其生理生化机制”,国家自然科学基金青年基金, 2017/01-2019/12,25万元。
(8)史高玲,“农田重金属污染生态风险评估与吸收阻控技术创新”,江苏省重点研发计划-重点项目课题, 2021/07-2024/06,50万元。
(9)樊广萍,“缓控释功能肥料的制备及其靶向拮抗作物镉吸收的性能研究”江苏省农业科技自主创新资金项目,2021.07-2023.06,30万元。
(10)高岩,中央财政土壤污染防治专项资金项目“江苏省受污染耕地安全利用推进区(示范基地)建设项目—太仓基地建设项目”, TCGGZY-2021G161,2021‐2023,200 万