基于高通量测序的缢蛏及其养殖池塘菌群结构的季节变化

为探究缢蛏养殖过程中养殖环境和缢蛏体内的细菌群落结构季节变化特征及其与环境因子的相关性,采用高通量测序技术对缢蛏养殖池塘的水体、沉积物及缢蛏内脏团细菌菌群进行了研究.结果表明: 水体中冬季的细菌菌群结构与其他3季差异显著,沉积物和缢蛏内脏团4季的细菌菌群结构均无显著差异.水体各季节细菌群落的Shannon多样性指数无明显差异,沉积物及缢蛏内脏团细菌群落Shannon多样性指数夏季最低,冬季最高.门水平上,蓝细菌门、变形菌门和拟杆菌门为水体的优势菌群;变形菌门、绿弯菌门和拟杆菌门为沉积物的优势菌群;柔膜菌门和变形菌门为缢蛏内脏团的优势菌群.属水平上,水体冬季的优势菌属为NS3a_marine_group,而其余3季为聚球藻属;沉积物优势菌属为厌氧绳菌科下的一类菌属norank_f_Anaerolineacea和硝化螺旋菌属;内脏团优势菌属为支原体属和弓形菌属.环境因子与菌群的相关性分析表明: 水体的优势菌属聚球藻属与水温、化学需氧量(COD)、PO₄^--P、NH₄⁺-N、pH和透明度呈正相关;沉积物的优势菌属厌氧绳菌科菌属norank_f_Anaerolineacea与COD、水温、总磷呈正相关;缢蛏内脏团的优势菌属支原体属与水温、pH、NH₄⁺-N、PO₄^--P和透明度呈正相关.这表明不同季节的缢蛏养殖池塘及缢蛏体内细菌群落结构及多样性差异较大,水体细菌菌群受养殖环境的影响明显,尤其是水温及氮磷含量.     

藻华爆发期太湖不同区域沉积物细菌多样性

本研究以藻华爆发期的太湖不同区域沉积物为对象, 测定氮、磷和生物量碳等理化性质, 并通过末端限制性酶切片断长度多态性分析(T-RFLP)的分子生态学手段, 鉴定不同富营养化湖区7个标准采样位点沉积物中细菌群落结构差异。结果表明, 总氮、总磷含量以6#、16#样品最高, 且各形态氮和各形态磷的趋势也与总氮、总磷趋势基本一致; 生物量碳为6#和16#明显高于其他位点, 其余各位点相近。T-RFLP结果显示, 各位点细菌多样性间存在差异, 其中16#样品的多样性指数最低, 6#、7#和1#较高; 在种群组成上各个位点无论是组分还是比例均有显著差异。另外, 所取7个沉积物样品中与氮、磷循环相关的α、β和γ-变形菌纲含量非常丰富, 且与硫、铁循环相关的δ-变形菌纲含量也很丰富。     

闽江口-平潭海域有机解磷菌多样性及群落特征

有机磷的微生物矿化是海洋磷循环的重要环节,开展有机解磷菌研究有助于揭示富营养化海域有机磷矿化的微生物驱动机制。以phoX为标志基因,采用Illumina高通量测序技术分析了闽江口-平潭海域2019年4月(春季)及7月(夏季)有机解磷菌的多样性及群落特征。结果表明: 表层海水样品中有机解磷菌的Shannon指数介于3.21～7.91,各站位多样性春季均大于夏季;沉积物样品中有机解磷菌的Shannon指数介于2.04～8.70,各站位多样性夏季大于春季。春季各站位表层海水有机解磷菌的Shannon指数均高于沉积物,而夏季则相反。表层海水中检测到9个门类的有机解磷菌,主要为变形菌门和蓝细菌门;沉积物中则检测到12个门类,主要为变形菌门和拟杆菌门。在属水平上,有机解磷菌的群落组成呈现时空变异特征。表层海水样品中,春季以雷辛格氏菌属、褐杆菌属、深海球菌属和假单胞菌属等属为主,夏季则以聚球藻属、Halioglobus属、玫瑰变色菌属、褐杆菌属、亚硫杆菌属和生丝单胞菌属等属为主。在沉积物样品中,春季主要菌属包括雷辛格氏菌属、褐杆菌属、弧菌属和亚硫杆菌属;夏季主要菌属包括固氮螺丝菌属、氨基杆菌属、Sulfurifustis属、伯克氏菌属和Thiohalobacter属。此外,在表层海水和沉积物样品中均检测到大量未分类的有机解磷菌。冗余分析显示,溶解氧、水温、pH、可溶性无机氮、亚硝态氮、硝态氮等对闽江口-平潭海域表层海水有机解磷菌群落分布影响较大。表层海水和沉积物中存在的丰富有机解磷菌可能在该海域的磷循环中发挥重要作用。     

长诏水库浮游植物群落结构及水质评价

于2010年5月、8月和11月对新昌长诏水库浮游植物群落进行了调查,运用Shannon多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)、Margalef丰富度指数(M)及Pielou均匀度指数(J)分析了浮游植物种群的多样性,并结合水质理化指标对长诏水库的富营养化程度及水质状况进行了综合评价.结果显示:长诏水库浮游植物有6门26属(种),其中,绿藻门10属(种),硅藻门9属(种),蓝藻门4属(种),隐藻门1属,甲藻门1属,黄藻门1属.浮游植物的丰度为5.73×105～7.73×105ind·L-1,平均为(6.71±0.81)×105 ind·L-1;生物量为0.73～1.03 mg·L-1,平均为(0.83±0.12) mg·L-1.在水平分布上,蓝藻门、硅藻门和绿藻门的丰度在各采样点中均较高;在季节分布上,硅藻门、绿藻门、蓝藻门分别在春季、夏季、秋季占绝对优势.总体上,浮游植物丰度和生物量在水库入水口较高,出水口较低.水库浮游植物的多样性较差,水质受到较重污染,且主要为氮、磷污染;富营养化程度为中-富营养化水平.     

有机磷培养下水体浮游植物竞争与群落结构演替

磷是浮游植物生长的必要元素,也是调控水体富营养化的重要因子之一。在无机磷缺乏的水域,能够有效利用有机磷的藻类有可能成为浮游植物群落的优势种。为了研究有机磷对浮游植物群落结构演替的影响,分别从3个水库采集表层水样,西陂水库(硅藻70.3%,甲藻19.1%,绿藻9.3%)、山美水库(硅藻31.3%,甲藻59.2%,绿藻3.5%)、三十六脚湖(硅藻43.1%,甲藻50.5%,绿藻5.0%),选用有机磷单磷酸腺苷(Adenosine monophosphate,AMP)作为磷源进行实验室模拟实验,并与无机磷(NaH_2PO_4·2H_2O)作为磷源实验组做同步对比,探讨有机磷源条件下浮游植物竞争及群落结构演替规律。结果显示:AMP培养20 d后,西陂水库、山美水库和三十六脚湖的浮游植物生物量分别增加了6.5倍,2.1倍和1.9倍,浮游植物群落结构都演替为以甲藻门和绿藻门为优势藻,所占比例分别为81.8%和16.7%、55.2%和33.5%、73.2%和24.3%,其中西陂水库甲藻门拟多甲藻对有机磷AMP的利用能力强,其所占比例达到81.8%。表明有机磷AMP能有效地促进甲藻门拟多甲藻属的增殖,进而改变水体浮游植物群落结构。     

环境因素对东平湖沉积物细菌群落结构的影响

【目的】探讨环境因素对东平湖沉积物细菌群落结构的影响。【方法】应用T-RFLP(Terminal RestrictionFragment Length Polymorphism)技术分析和比较了6个不同位置的东平湖沉积物在丰水期和枯水期的细菌多样性,并结合不同样品环境因子的差异,采用主成分分析(PCA)和典型对应分析(CCA),探讨了环境因子对细菌多样性的影响。【结果】不同沉积物样品的T-RFLP图谱具有较高的相似性。除2号样品外,所有枯水期样品的细菌群落具有较高的丰富度、多样性、均匀度和较低的优势度。CCA结果表明,558bp T-RF的丰度与总磷、总氮、总有机碳、铵态氮和硝态氮含量呈负相关而与碳氮比和水深呈正相关;64.5、164、509和543bp T-RFs的丰度与总氮、总有机碳、铵态氮、硝态氮、碳氮比和水深呈正相关;而其它14种主要的T-RFs在不同样品间分布较为稳定受环境因子影响不大。90、136.5、138和488bp等T-RFs可能代表了东平湖沉积物中占优势地位的土著菌群。通过Phylogenetic Assignment Tool在线分析结果推测,东平湖沉积物中的优势菌群可能属于Firmicutes和Proteobacteria门。【结论】环境因素对东平湖沉积物的细菌多样性产生显著影响,但对其土著菌群的影响不大。     

新疆不同栖息地赤麻鸭肠道菌群多样性研究

【目的】探讨天山北麓赤麻鸭肠道细菌多样性及其与栖息地环境之间的关系。【方法】于2017年秋季在天山北麓5个栖息地随机采取新鲜的赤麻鸭粪便,用细菌16S rDNA通用引物扩增V3–V4区并进行高通量测序,使用BLAST、USEARCH和QIIME等软件和在线工具分析各栖息地样品菌群组成与差异。【结果】从赤麻鸭粪便样本中共获得16S rDNA有效序列408 036条,聚类产生1 014个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)。样品中的细菌分属25个门和397个属。在门分类阶元上,变形菌门和厚壁菌门在所有样品中均为优势菌,相对丰度较高的还包括拟杆菌门、梭杆菌门、放线菌门、蓝藻细菌、螺旋体门、Saccharibacteria和迷踪菌门,但以上细菌在各栖息地样品中的相对丰度存在差异。在属分类阶元上,各栖息地样品的菌群组成差异显著,艾比湖、安集海水库、奎屯水库、蘑菇湖水库和八一水库样品的优势菌分别为鲸杆菌属、巨单胞菌属、假单胞菌属、乳酸菌属和链球菌属。对不同样品菌群组成和差异分析表明,赤麻鸭胃肠道菌群组成受环境和食源的影响较大。【结论】新疆5个栖息地赤麻鸭肠道...     

淡水富营养型湖泊沉积物亚硝酸还原酶基因(nirS)的多样性和系统发育

【目的】以亚硝酸盐还原酶基因(nirS)为分子标记,探讨富营养化湖泊武汉东湖沉积物中NirS类反硝化细菌群落的多样性及系统发育,并分析环境因子对群落分布的影响。【方法】在武汉东湖4个典型子湖郭郑湖、汤菱湖、团湖和庙湖采集沉积物样品,测定环境参数;提取沉积物中微生物群落基因组DNA,分别构建4个子湖的反硝化微生物的nirS基因文库,利用限制性片段长度的多态性分析(Restriction Fragment LengthPolymorphism,RFLP)技术初步分群,确定各群的代表菌株并测定其nirS基因序列;利用DOTUR软件计算各群落多样性和丰富度指数,以Neighbor-Joining法构建供试菌与参比菌的系统发育树。【结果】环境参数测定结果表明东湖4个子湖中庙湖沉积物总氮(TN)和氨态氮(NH 4+-N)含量最高,团湖最低,郭郑湖沉积物中NO 3-浓度最高。基于NirS序列的生物多样性和丰富度分析表明团湖生物多样性和丰富度指数最高而庙湖各项指数均较低。各子湖供试序列及其代表序列综合RFLP聚类分析表明,武汉东湖沉积物中NirS类反硝化微生物种群具有丰富的多样性。NJ系统发育分析表明东湖沉积物NirS类反硝化菌群可分成3个较大群体(群I-III)。群I占总群体的67.7%,广泛分布于不同的生态环境;来自郭郑湖代表菌的81%分布于群I,而庙湖的代表菌中65%分布于群II。比较分析发现来自于东湖和人工湿地两种生境的NirS群落间具有较高的相似性。【结论】武汉东湖淡水富营养型湖泊沉积物中亚硝酸还原酶基因(nirS)具有丰富的多样性。东湖沉积物中TN、NH 4+和NO 3-的浓度可能是影响NirS类反硝化微生物多样性和空间分布的重要因素之一。     

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。     

T-RFLP技术分析油藏微生物多样性

应用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性)技术分析和比较了胜利油田单12区块的一口注水井(S12-zhu)和三口采油井(S12-4、S12-5和S12-19)的油藏微生物多样性。基于T-RFLP图谱的多样性指数表明注入水样品具有更丰富的细菌和古菌多样性。相似性指数表明,样品间细菌群落结构的相似性介于22.4%～30.8%之间,古菌群落结构的相似性介于20.8%～34.5%之间。查询RDP数据库推测这4个油藏样品所共有的优势微生物可能为Pseudomonas属,Marinobacter属和产甲烷微生物。T-RFLP技术能方便快捷的分析微生物多样性,其在油藏微生物多样性研究上的应用可以为MEOR提供有用的信息。     

Community structure of Archaea and Bacteria in a profundal lake sediment Lake Kinneret (Israel)

The microbial community structure of an anoxic profundal lake sediment, i.e., subtropical Lake Kinneret, was analysed with respect to its composition by culture-independent molecular methods including terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis, comparative sequence analysis, and quantitative real-time PCR. In particular we were interested in the structure, species composition, and relative abundance of the overall microbial community in the methanogenic sediment layer (0-10 cm depth). Pairwise comparison of archaeal and bacterial 16S rRNA gene T-RFLP profiles obtained from three independent samplings indicated stability of the microbial community. The numbers of Archaea and Bacteria, quantified by real-time PCR, amounted to about 10(8) and 10(10) 16S rRNA gene copies cm(-3) sediment, respectively, suggesting that Archaea may account for only a minor fraction (approximately 1%) of the total prokaryotic community. Hydrogenotrophic Methanomicrobiales and acetoclastic Methanosaeta spp. dominated T-RFLP profiles of the archaeal community. T-RFLP profiles of the bacterial community were dominated by Deltaproteobacteria, sulphate reducers and syntrophs in particular. The second most abundant group was assigned to the Bacteroidetes-Chlorobi-group. Only one bacterial group, which was affiliated with halorespiring bacteria of subphylum II of the Chloroflexi, showed variation in abundance within the sediment samples investigated. Our study gives a comprehensive insight into the structure of the bacterial and archaeal community of a profundal lake sediment, indicating that sulphate reducers, syntrophs, bacteroidetes, halorespirers and methanogens are of particular importance in Lake Kinneret sediment.     

Comparative analysis of cyanobacterial communities from polluted reservoirs in Korea

Cyanobacteria are the dominant phototrophic bacteria in water environments. Here, the diversity of cyanobacteria in seven Korean reservoir waters where different levels of algal blooms were observed during the summer of 2002, was examined by T-RFLP analysis. The number of T-RF bands in the HaeIII T-RFLP profiles analyzed from those water samples ranged from 20 to 44. Of these, cyanobacteria accounted for 6.1 to 27.2% of the total bacteria. The water samples could be clustered into 2 groups according to the Dice coefficient of the T-RF profiles. The eutrophic Dunpo and oligotrophic Chungju reservoirs were selected, and several representative clones from both reservoir waters analyzed for the nucleotide sequences of their 16S rDNA. The major clones were found to belong to the Microcystis and Anabaena species in the waters from the Dunpo and Chungju reservoirs, respectively, which was in agreement with the T-RFLP result. That is, the Microcystis and Anabaena species were dominant in the eutrophic and polluted Dunpo and oligotrophic Chungju reservoir waters, respectively. These results indicated that there is a correlation between prevalence of cyanobacterial species and levels of pollution in reservoir waters.     

秦岭皇冠暖温带落叶阔叶林灌木层结构与物种多样性

灌木是森林生态系统中的重要组成部分,探究灌木层的物种组成、结构和空间分布可以为进一步阐明森林物种共存、生物多样性维持和群落演替机制奠定基础。本研究分析了秦岭皇冠25 hm²森林样地灌木层的物种组成、空间分布以及物种多样性。结果表明: 样地内灌木独立个体共20716株(分枝10463个),隶属于28科45属54种。灌木层优势种的优势度不明显,重要值均＜10。灌木层植被的径级结构为倒“J”型;灌木在样地内呈聚集分布且空间分布存在明显的海拔差异。样地内个体数最多的9种灌木的径级结构和空间分布与灌木层整体情况一致。随着海拔升高,Shannon多样性指数(H)和Simpson优势度指数(D)变化不显著,而Pielou均匀度指数(E)降低。多样性指数H、D、E随乔木层优势种个数增加而降低,E随亚乔木层优势种个数增加而升高。多样性指数H、D、E与土壤全磷呈显著负相关;H与土壤pH呈显著正相关,E与土壤全钾呈显著正相关。本研究区灌木层物种丰富,结构稳定,更新良好;灌木层的物种多样性主要受到乔木层优势种个数和土壤pH、全磷的影响。     

一座热带浅水水库敞水区浮游甲壳动物群落结构

为了解热带中小型浅水型水库枯水期浮游动物群落组成与结构稳定性,于2006至2007的三个枯水期,对位于我国雷州半岛甘村水库敞水区进行了每周一次的高频采样,主要以个体大小作为变量分析了浮游甲壳类动物的群落结构的组成.三次枯水期采样中,敞水区中只检测到枝角类4种和桡足类4种.浮游甲壳类的体长范围多集中在400～700μm之间.枝角类的优势种为模糊秀体溞平均体长为533μm,桡足类成体优势种台湾温剑水蚤的平均体长为787μm,无节幼体和剑水蚤桡足幼体丰度与生物量也相对较高.水库浮游甲壳类种类数和丰度的峰值均出现在体长为300～400μm和400-500μm两个等级内.浮游甲壳类的种类和数量均是以小个体为主,除了营养水平还与水体中的捕食压力紧密相关,鱼类的捕食对于浮游甲壳类群落结构的形成作用显著.     

工业有机污染对小型水体沉积物真菌群落的影响分析

【背景】有机污染对水体沉积物中的微生物多样性影响极大,而目前有关污染水体沉积物中真菌多样性的研究较少。【目的】研究不同程度有机污染下水体沉积物中真菌种群的多样性特征,探究工业有机污染对真菌群落的影响。【方法】应用化学分析方法和高通量测序技术进行研究,并分析水质、沉积物成分等环境因子与沉积物真菌多样性的相关性。【结果】随着污染程度的降低,水体沉积物中真菌序列数、OTU数和Shannon多样性指数均呈上升趋势。未分类真菌、子囊菌门和担子菌门是沉积物真菌群落中的主要优势种类,主要优势属为Zopfiella、Westerdykella、Clypeosphaeria、Ilyonectria、Paracremonium、Aspergillus。真菌Shannon指数与水体溶解氧(dissolvedoxygen,DO)极显著正相关,与沉积物有机质和总磷含量显著负相关,Simpson指数与水体总氮(total nitrogen,TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(total phosphorus,TP)显著相关。【结论】有机污染导致水体溶解氧下降和沉积物有机质增加,从而导致污染区真菌多样性显著下降。Zopfiella、Penicillium、Emericellopsis、Westerdykella、Jugulospora、Chromelosporium可能参与曝气处理区域沉积物兼氧条件下污染物的去除,Ilyonectria、Mortierella、Epicoccum可能主要参与水生生物残体分解、污染物的吸附沉降等过程。     

一座南亚热带小型贫营养水库浮游植物群落结构及季节变化

库容大小是影响水体水动力学过程的一个重要变量,它能在很大程度决定生态系统的结构,特别是浮游植物的群落结构.为了解小型贫营养水库浮游植物的群落特点,于2006年4、8、12月对位珠海市的贫营养小型水库-吉大水库的浮游植物群落结构进行采样和计数分析.3次采样共检出浮游植物32种,浮游植物细胞丰度的变化范围在69～342 cells·mL^-1,生物量的变化范围在1.34～3.69 mg·L^-1,夏季浮游植物的丰度和生物量明显高于冬季.甲藻是最主要的优势种类,且相对优势度较为稳定.夏季,隐藻门的隐藻(Cryptomonas sp.)和绿藻门的鼓藻(Cosmarium spp.)大量出现,甲藻的相对优势度有所降低.冬季,隐藻数量急剧下降,但硅藻门的颗粒直链藻(Aulacoseira granulata)大量出现,与甲藻共同成为水体中的优势种.由降雨引起的营养盐浓度增加是浮游植物变化的主要影响因子,而透明度全年维持较高的水平为浮游植物的生长形成了有利条件,此外,较为稳定的水体和甲藻利用营养盐的能力使得甲藻成为浮游植物中的最主要的优势种.     

不同生境中桂花和夹竹桃叶际细菌的群落结构

植物叶际微生物多样性是目前植物-微生物关系研究的热点之一,但影响叶际微生物群落结构的主要因素目前还存在很大争议.本研究以生长在3处生境的桂花和夹竹桃为对象,基于高通量测序技术,分析2种植物叶际细菌的群落结构,探讨影响植物叶际细菌群落结构的主要因素.结果表明:来自3处生境的2种植物叶际细菌多样性无显著差异,构成叶际细菌群落的优势门主要包括放线菌门、拟杆菌门、衣原体门、蓝细菌门、厚壁菌门和变形菌门,优势属主要包括甲基杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、薄层杆属、Polaromonas和无毛螺旋体属.植物种类、生境及二者的交互作用均能显著影响叶际细菌群落结构,其中生境的影响最大.