海南东寨港红树林不同植被土壤微生物群落结构比较

【目的】比较不同植被下红树林土壤细菌和古菌的多样性及群落结构,认识红树林土壤微生物资源多样性。【方法】直接提取红树林土壤总DNA,采用细菌通用引物27F/1492R和古菌通用引物Arch21F/Arch958R进行PCR扩增,构建细菌和古菌16S rRNA基因文库,对海南东寨港自然保护区秋茄林、无瓣海桑林和无红树林裸滩土壤的细菌和古菌多样性和群落结构进行分析和比较。【结果】3种土壤样品的细菌类群包括变形细菌门(Proteobacteria)等16个类群,其中变形细菌门(Proteobacteria)与绿屈挠菌门(Chloroflexi)是优势类群;古菌包括6个嗜泉古菌界(Crenarchaeota)类群和7个广域古菌界(Euryarchaeota)类群,分别以Marine Benthic Group C、Marine Benthic Group D为优势类群。多样性指数(H’)和物种丰富度指数(Schao1)表明,本地种秋茄林下土壤细菌和古菌的多样性指数最高,外来种无瓣海桑显著低于秋茄林,甚至明显低于相邻无红树林裸滩沉积物;不同植被下土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异,秋茄林土壤微生物群落结构和无红树林裸滩沉积物更相似。【结论】红树林土壤微生物类群丰富,不同植被下土壤细菌和古菌多样性和群落结构存在显著差异。     

大连长山群岛海岸带沉积物微生物群落结构特征

【目的】为揭示海岸带微生物群落结构在人类活动影响下的分布差异及对环境因子变化的响应趋势,【方法】本实验采用t-RFLP和DGGE技术,对大连长山群岛不同功能类型海岸潮间带沉积物中的微生物群落结构特征进行比对和分析,并通过16S rRNA基因文库解析养殖污染站位的微生物群落结构特征。【结果】T-RFLP的t-RF分析显示,养殖污染严重站位的微生物丰度、香农指数和均匀度明显高于其它站位。通过对t-RFLP色谱峰和DGGE图谱聚类分析发现,处于旅游区的2个站位微生物群落结构相似度较高,养殖区随污染程度加重与旅游区的群落结构差异增大。对污染严重站位建立的克隆文库显示变形菌门(Proteobacteria)为优势菌群,其中γ-变形菌门是主要存在的亚门微生物。【结论】T-RFLP和DGGE技术从不同方面反映了环境中的微生物群落结构特征,研究结果表明养殖污染区的微生物群落结构发生明显变化,其影响大于地理隔离效应,污染严重区域的微生物群落中存在大量肠杆菌属,且多个物种与富营养化和赤潮相关联,如拟杆菌门和α-变形细菌红细菌目的细菌。     

青藏高原淡水湖普莫雍错和盐水湖阿翁错湖底沉积物中细菌群落的垂直分布

【目的】湖泊沉积物中存储着大量独特的微生物,这些微生物在湖泊生态系统生物地球化学循环中扮演着非常重要的角色。然而,很少有研究报道微生物群落在湖泊沉积物中的垂直分布。本文比较研究青藏高原淡水湖普莫雍错和盐水湖阿翁错沉积物在不同深度下细菌的丰度和群落结构。【方法】利用定量PCR(q PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分别测定细菌群落的丰度与群落结构。【结果】定量PCR结果显示,湖泊沉积物中细菌丰度均随深度增加而降低,盐水湖阿翁错和淡水湖普莫雍错的细菌丰度分别从1011数量级降到108数量级,从1012数量级降到1010数量级。在相对应的沉积物层,淡水湖沉积物的细菌丰度比盐水湖高1-2个数量级。变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图谱的分析表明,淡水湖沉积物细菌群落的DGGE条带数(丰富度)显著高于盐水湖(P=0.014);淡水与盐水湖泊沉积物细菌群落结构明显不同,同时在同一湖泊沉积物中上层(0-6 cm)和下层(7-20 cm)细菌群落结构也呈明显分异。系统发育分析表明,盐水湖阿翁错沉积物特有菌门为Gamma-变形菌、拟杆菌门、蓝细菌和栖热菌门,而淡水湖普莫雍错沉积物中特有菌门为Delta-和Beta-变形菌、酸杆菌和绿弯菌门。【结论】青藏高原淡水与盐水湖泊沉积物细菌丰度与群落结构具有明显的差异;同时,细菌群落结构在沉积物的不同深度也表现出差异。这些结果可为进一步阐明青藏高原湖泊生态系统中微生物对气候环境变化的响应提供科学依据。     

双台子河口沉积物中细菌多样性分析

【目的】掌握双台子河口沉积物中细菌多样性及其群落结构的季节变化特征。【方法】于2009年4月、7月、10月和12月共4个航次在内陆河流入海口处进行四季样品的采集, 采用PCR-DGGE技术对沉积物中细菌多样性进行分析。【结果】通过序列比对发现, 该处沉积物中的细菌主要归属于5个细菌类群, 分别为变形菌门(52.6%)、放线菌门(15.8%)、拟杆菌门(10.5%)、酸杆菌门(5.3%)以及绿弯菌门(5.3%), 此外还有一部分分类地位尚不明确的细菌(10.5%)。在四季样品中变形菌门(52.6%)为优势菌群, 而在变形菌门中, δ亚群又占绝对优势地位。实验结果还显示四季沉积物中细菌Shannon-Wiener多样性指数范围为1.84?2.79, 且春夏两季沉积物中的Shannon-Wiener多样性指数比秋冬两季沉积物中Shannon-Wiener多样性指数大。【结论】双台子河口沉积物中的细菌多样性符合典型河口沉积物中细菌多样性的特征; 低温能导致沉积物中细菌多样性的减少。本研究为初步掌握双台子河口沉积物中细菌种类和组成状况提供了一定的参考, 同时也为该处海洋环境的监测及生物资源的保护提供了科学依据。     

黄海北部不同站位海洋细菌群落分布特征

[目的]为揭示北黄海不同海域中真细菌群落分布的差异,[方法]采用16s rRNA基因文库和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,对远海和近海两个站位的沉积物和水体中细菌群落特征进行了解析和评价.[结果]文库分析揭示海水及沉积物中微生物种类丰富,存在大量未被认知的类群.各站位中主要为变形菌门(Proteobacteria),沉积物中γ-Proteobacteria和δ-Proteobacteria亚门占优势,水中则以α-Proteobacteria亚门占优势,但各亚门微生物在两个站位中存在明显系统发育学分歧.DGGE图谱聚类分析显示,近海沉积物和海水中细菌群落优势类群相似性很高,而远海沉积物和海水中则相似性很低.[结论]研究结果表明,微生物种类在不同地理位置和生存介质中存在明显差异,环境因素对微生物的分布起主导作用.     

乌梁素海湖滨湿地细菌群落结构多样性

【目的】了解乌梁素海湖滨湿地水陆过渡带细菌群落结构及多样性变化,探讨富营养化湖泊湿地基质条件对细菌群落结构的影响。【方法】应用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析和比较了依陆向分布的4个水陆过渡带样点的湿地细菌群落结构多样性,采用典型对应分析(CCA)探讨了湿地基质因子对细菌多样性的影响。【结果】DGGE图谱显示依湖泊水体沉积物(S-1)→湖滨芦苇沼泽沉积物(S-2)→湖滨碱蓬盐化草甸土壤(S-3)→岸上白刺荒漠土壤(S-4),4个样点的条带数依次减少,对应菌群结构及多样性变化显著;多样性指数分析结果显示,Shannon-Wiener指数(H)、均匀度(E)、丰富度(S)以及Simpson指数(DS)均显示依陆向分布逐步下降的规律,即:S-1S-2S-3S-4。序列比对结果显示,沉积物及土壤细菌分属于变形菌门(78.6%)、酸杆菌门(7.1%)、拟杆菌门(14.3%)这3个细菌类群,优势菌门为变形菌门,而变形菌门又分为5个亚群,其中ε变形菌纲为优势亚群;CCA结果表明,图中各条带对应物种的分布受铵态氮、总氮、有机碳、水溶盐总量、氯离子以及钾离子影响最大。【结论】乌梁素海富营养化湖泊的水陆过渡带湿地细菌群落结构存在较大差异,富营养化相关基质因子对细菌多样性影响较大。这为研究富营养化湖泊湿地水陆过渡带的细菌结构多样性及空间异质性提供了科学依据。     

新疆石油污染土壤苯并(a)芘降解微生物多样性研究

为研究新疆石油开采区污染土壤中苯并(a)芘降解微生物的群落结构特点,采集克拉玛依石油开采区受污染程度不同的土壤样品, 以苯并(a)芘为唯一碳源、氮源的无机盐培养基五代富集培养, 采用PCR-DGGE 技术对第五代富集培养物的微生物群落结构开展研究, 根据DGGE 指纹图谱分析它们的遗传多样性。研究显示: 三个不同污染样品微生物多样性指数(H) 丰度(S)和均匀度(EH)均有所不同, 重度污染土样降解苯并(a)芘的微生物类群最为丰富, 其次是中度污染土样, 最少的是轻度污染土样; 并且三个样品微生物类群种类差异较大, 菌落相似性低。对 DGGE 的优势条带序列分析, 同源性最高的微生物分别属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。研究表明新疆石油开采区污染程度不同土壤中降解苯并(a)芘的微生物群落结构不同, 提示污染严重的环境里可能蕴藏着高效降解苯并(a)芘的微生物资源。     

黄海海域海洋沉积物细菌多样性分析

【背景】海洋独特的环境造就了海洋生物的多样性,海洋沉积物中细菌对海洋环境具有至关重要的作用。【目的】研究陆地土壤和海洋沉积物间细菌群落相似性和差异性,以便更好地认识海洋细菌多样性,深入了解沉积物细菌在海洋环境中的潜在作用。【方法】从中国黄海海域及大连市大黑山脚下分别采集样品,以陆地土壤为对照,采用16SrRNA基因高通量测序技术分析海洋沉积物的细菌群落结构。【结果】海洋沉积物样品中芽孢杆菌纲(Bacilli)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度高于陆地土壤样品;海洋沉积物中亚硝化单胞菌(unculturedbacterium f. Nitrosomonadaceae)和厌氧绳菌(uncultured bacterium f. Anaerolineaceae)丰度虽低于陆地土壤,但丰度值也均高于1%;样品分类学统计显示酸杆菌门(Acidobacteria)在海洋沉积物和陆地土壤样品中的序列丰度比例都较大,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在海洋沉积物样品中的序列丰度大于陆地土壤样品。【结论】海洋沉积物细菌多样性可作为海洋环境恢复情况的重要指标,研究为合理开发和利用海洋资源提供理论依据。     

金沙土遗址土壤细菌群落结构和推测的代谢特征

【背景】金沙土遗址被认为是3 200年前商周时期大型祭祀场所,具有重要的古文化和历史意义,目前金沙土遗址在物理、化学、生物等因素的影响下已出现不同程度的劣化,物理、化学因素的影响已有报道,而生物因素尚鲜有关注。【目的】研究金沙土遗址中微生物群落结构组成,解析微生物菌群活性及代谢特征,为金沙土遗址的科学保护提供依据。【方法】根据遗址目前的保存状况,从金沙土遗址采集具有代表性的土壤样品,所采区域样品的劣化程度依次为J4J3J2J1,应用Biolog平板法与PCR-DGGE技术对各样品中的微生物群落结构组成和代谢功能多样性进行研究。【结果】Biolog结果显示,随着金沙土遗址的劣化,各土壤样品中的微生物功能多样性存在较大差异,各样品的微生物群落代谢活性依次为:J2J3J4J1,表明随着土壤的劣化,微生物的代谢活性表现出增大的趋势。主成分分析结果反映出4个样品中的微生物碳代谢方式具有显著的变化,样品J2中的细菌群落对底物碳源利用种类最多,且偏好的碳源类型与其它样品存在明显的不同。PCR-DGGE图谱显示,金沙土遗址不同土壤样品中的细菌多样性和种群组成存在明显差异,在DNA和RNA水平上,各样品的微生物组成多样性依次为:J2J4J3J1。主成分分析结果显示,除了样品J1,劣化样品的细菌群落结构和活性细菌群落结构具有较高的一致性,表明随着金沙土遗址的劣化,土壤中微生物多样性呈现出上升趋势。DGGE图谱主要条带的测序结果表明,样品中主要的细菌类群归属于放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus),分属于7个属,在DNA和RNA水平上均能检测到红色杆菌属(Rubrobacter)和短波单胞菌属(Brevundimonas)。【结论】首次对金沙土遗址的细菌群落结构组成和功能进行分析,结果表明随着金沙土遗址劣化程度的增加,土壤微生物类群及功能多样性都随之增大,其中仅在劣化土壤样品中检出或者具有高表达活性的红色杆菌属、Tellurimicrobium、短状杆菌属细菌可能参与了土壤劣化过程,这为今后土遗址的科学保护提供了理论依据。     

基于高通量测序的辐射污染区细菌群落特征分析

【目的】为了更加全面地揭示辐射污染区细菌种群多样性,了解辐射污染对辐射区土壤中细菌群落结构的影响。【方法】运用高通量测序方法,分别进行了土样细菌16S r RNA基因的V3可变区测序,进而对无辐射污染对照和不同辐射污染程度的土样中细菌群落组成和多样性进行分析。【结果】研究共获得110 348条有效序列,17 604个OTUs,共涉及细菌域的19个门和6个潜在菌门和其它未分类菌群的726个属。多样性分析表明,辐射污染会引起土壤样品中微生物群落的分布显著差异化,显著提高细菌群落种群多样性和微生物丰度。微生物群落组成分析发现,在辐射污染胁迫下,辐射污染区样品中变形杆菌门分布比例显著下降;随着辐射污染程度的提高,放线菌门所占比例逐步提高,未分类菌门、厚壁菌门和酸杆菌门也有明显的提高。同时,研究发现辐射污染区中存在着大量未分类菌属。【结论】研究揭示了辐射污染区极为丰富的细菌多样性,大量微生物新物种资源有待发掘。     

新疆阿克苏地区盐碱地细菌类群多样性及优势菌群分析

【目的】研究新疆阿克苏地区盐碱土样中细菌类群多样性和优势种群,及其与环境因子的相关性。【方法】采用基于16S rDNA的变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)、克隆测序和典型相关性分析(CCA)的方法。【结果】优势菌群序列分析表明有29个序列属于未培养的微生物,其他43个序列分属细菌的9个目:粘球菌目(Myxococcales)、假单胞菌目(Pseudomonadales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、芽孢杆菌目(Bacillales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、放线菌目(Actinomycetales)、海洋螺菌目(Oceanospirillales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、交替单胞菌目(Alteromonadales),21个属。【结论】新疆阿克苏地区土壤中的微生物丰富度非常高,存在大量的细菌类群,优势菌群不尽相同,盐碱土样中微生物群落结构与环境因子是密切相关的。     

虾-贝-红树林耦合循环水养殖系统中微生物群落分析

海水循环水养殖系统是重要的生态养殖模式发展趋势之一, 为了深入了解循环水养殖生态系统, 通过对系统各功能区水体中细菌16S rRNA基因V4V5区进行高通量测序和生物信息学分析, 从微生物生态学角度分析了循环水养殖系统不同功能区的细菌群落结构动态。测序分析结果显示, 海水循环水养殖系统中优势细菌种群分别属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。红树林湿地水体中变形菌门和厚壁菌门丰度较高, 而对虾养殖池的拟杆菌门和浮霉菌门丰度较高。在不同优势类群中, 变形菌门多样性指数平均值最高, 其次是拟杆菌门, 厚壁菌门最低。在各功能区中, 红树林细菌多样性最高, 虾池最低。MDS分析结果显示虾池、贝池和红树林湿地水体中细菌群落结构有明显差异, 虾池与其他功能区差异最大。研究表明, 高密度对虾养殖对虾池水体中细菌群落有显著影响, 但其影响在循环水养殖系统后续功能区中逐渐减弱。     

Illumina Sequencing of 16S rRNA Tag Revealed Spatial Variations of Bacterial Communities in a Mangrove Wetland

The microbial community plays an essential role in the high productivity in mangrove wetlands. A proper understanding of the spatial variations of microbial communities will provide clues about the underline mechanisms that structure microbial groups and the isolation of bacterial strains of interest. In the present study, the diversity and composition of the bacterial community in sediments collected from four locations, namely mudflat, edge, bulk, and rhizosphere, within the Mai Po Ramsar Wetland in Hong Kong, SAR, China were compared using the barcoded Illumina paired-end sequencing technique. Rarefaction results showed that the bulk sediment inside the mature mangrove forest had the highest bacterial α-diversity, while the mudflat sediment without vegetation had the lowest. The comparison of β-diversity using principal component analysis and principal coordinate analysis with UniFrac metrics both showed that the spatial effects on bacterial communities were significant. All sediment samples could be clustered into two major groups, inner (bulk and rhizosphere sediments collected inside the mangrove forest) and outer mangrove sediments (the sediments collected at the mudflat and the edge of the mangrove forest). With the linear discriminate analysis scores larger than 3, four phyla, namely Actinobacteria, Acidobacteria, Nitrospirae, and Verrucomicrobia, were enriched in the nutrient-rich inner mangrove sediments, while abundances of Proteobacteria and Deferribacterias were higher in outer mangrove sediments. The rhizosphere effect of mangrove plants was also significant, which had a lower α-diversity, a higher amount of Nitrospirae, and a lower abundance of Proteobacteria than the bulk sediment nearby.     

Exploring the diversity of bacterial communities in sediments of urban mangrove forests

Municipal sewage, urban runoff and accidental oil spills are common sources of pollutants in urban mangrove forests and may have drastic effects on the microbial communities inhabiting the sediment. However, studies on microbial communities in the sediment of urban mangroves are largely lacking. In this study, we explored the diversity of bacterial communities in the sediment of three urban mangroves located in Guanabara Bay (Rio de Janeiro, Brazil). Analysis of sediment samples by means of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of 16S rRNA gene fragments suggested that the overall bacterial diversity was not significantly affected by the different levels of hydrocarbon pollution at each sampling site. However, DGGE and sequence analyses provided evidences that each mangrove sediment displayed a specific structure bacterial community. Although primer sets for Pseudomonas, alphaproteobacterial and actinobacterial groups also amplified ribotypes belonging to taxa not intended to be enriched, sequence analyses of dominant DGGE bands revealed ribotypes related to Alteromonadales, Burkholderiales, Pseudomonadales, Rhodobacterales and Rhodocyclales. Members of these groups were often shown to be involved in aerobic or anaerobic degradation of hydrocarbon pollutants. Many of these sequences were only detected in the sampling sites with high levels of anthropogenic inputs of hydrocarbons. Many dominant DGGE ribotypes showed low levels of sequence identity to known sequences, indicating a large untapped bacterial diversity in mangrove ecosystems.     

Polycyclic Aromatic Hydrocarbon-Induced Structural Shift of Bacterial Communities in Mangrove Sediment

Mangrove sediment is well known for its susceptibility to anthropogenic pollution, including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), but knowledge of the sediment microbial community structure with regards to exposure to PAHs is limited. The study aims to assess the effects of PAHs on the bacterial community of mangrove sediment using both 16s rDNA polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and traditional enrichment methods. Both the exposure time and the PAH concentration reduced the microbial diversity, as determined by the DGGE bands. Although PAHs could act as carbon sources for microorganisms, PAHs, at a concentration as low as 20 mg l⁻¹, posed a toxic effect to the microbial community. Sequencing of DGGE bands showed that marine bacteria from the genera of Vibrio, Roseobacter, and Ferrimonas were most abundant after PAH exposure, which suggests that both marine and terrestrial bacteria coexisted in the mangrove sediment, but that the marine microbes were more difficult to isolate using the traditional culture method. DGGE determination further demonstrated that the consistency among triplicates of the enriched consortia was significantly less than that of the sediment slurries. The present study reveals that the mangrove sediment microbial structure is susceptible to PAH contamination, and complex microbial community interactions occur in mangrove sediment.     

海水混养池塘虾蛤肠道与养殖环境的微生物多样性

【背景】海水混养池塘环境微生物以及动物肠道微生物的群落结构已有研究,但对混养环境中多品种动物肠道与环境微生物群落的关系尚未见报道。【目的】研究海水虾蛤混养环境中微生物多样性以及与养殖动物健康之间的关系。【方法】采用Illumina高通量测序技术测定冬季莆田市北江养殖区2个混养池塘中水体、底泥以及虾蛤肠道的菌群结构。【结果】同一池塘水体与底泥之间、不同池塘水体或底泥之间的微生物结构存在一定的差异;同一养殖区2个混养池塘虾与蛤肠道微生物结构之间具有极高的相似性,与养殖环境存在显著的差异。微生物多样性和丰富度差异很大,表现出底泥水体肠道;虾蛤肠道微生物以厚壁细菌和γ-变形细菌为主;池塘水体以放线菌、α-变形细菌以及拟杆菌为主,底泥以γ-变形细菌和δ-变形细菌为主。养殖动物肠道微生物主要优势种为乳球菌属和假单胞菌属,池塘环境内存在较高丰度的黄杆菌类潜在致病菌,而在虾和蛤的肠道中基本未检出。2个池塘底泥硫还原细菌含量较高,增加了底质产生硫化氢等有害物质的风险。【结论】比较混养池塘中水体、底泥以及虾蛤肠道三者之间微生物群落结构的差异,揭示虾、贝混养模式微生物与养殖环境的关系,为池塘养殖虾、贝疾病防治和混养结构的优化提供参考。     

Vertical distribution of bacterial community structure in the sediments of two eutrophic lakes revealed by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and multivariate analysis techniques

Vertical distribution of bacterial community structure was investigated in the sediments of two eutrophic lakes of China, Lake Taihu and Lake Xuanwu. Profiles of bacterial communities were generated using a molecular fingerprinting technique, denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) followed by DNA sequence analysis, and the results were interpreted with multivariate statistical analysis. To assess changes in the genetic diversity of bacterial communities with changing depth, DGGE banding patterns were analysed by cluster analysis. Distinct clusters were recognized in different sampling stations of Lake Taihu. Canonical correspondence analysis (CCA) was carried out to infer the relationship between environmental variables and bacterial community structure. DGGE samples collected at the same sampling site clustered together in both lakes. Total phosphorus, organic matter and pH were considered to be the key factors driving the changes in bacterial community composition.