东湖异养细菌群落的分类结构和聚类分析

对东湖异养细菌群落结构采用系统分类和微机聚类分析方法作了比较研究。169株由东湖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ站水体中分离的异养细菌分别隶属于30个细菌属。其中以芽孢杆菌属居于明显优势,其次是微球菌属。在不同水域或水层,细菌的分布表现有一定的差别,但各站间多样性指数值没有明显的差异。基于113项生物学特性检测结果,采用lBM PC/XT微机聚类分析后计算各站细菌的多样性指数发现:Ⅰ站明显高于Ⅱ、Ⅲ两站,43项检测系统所得结果与此表现了一致的趋势。这与东湖各站水环境的理化分析参数是比较吻合的。作者对以上结果作了讨论。     

东湖通道工程对沿线底泥细菌群落结构和多样性的影响

为调查东湖通道工程对沿线底泥细菌群落结构和多样性可能造成的影响, 随着隧道施工的进程, 在东湖通道沿线的3个湖区中的19个采样点进行了3次采样, 通过PCR-DGGE结合分子克隆技术, 分析了细菌群落的群落结构及多样性。3批样品共检出细菌类群分别为5门18属、6门17属、5门11属。在门水平上, 底泥中的优势菌是变形菌门, 但其在总量中的比例随施工进程逐渐下降, 依次为86%、80.6%和43.9%。在属水平上, 施工初期的优势菌是埃希氏杆菌属, 施工后期却是Steroidobacter。通道施工初期, 汤菱湖、郭郑湖的湖心区域在属水平上的群落结构相似性较高, 与团湖差异显著; 接近施工区样点与远离施工区样点的底泥细菌群落存在显著差异; 因施工形成的临时封闭水域与敞水区除均有埃希氏杆菌属外, 其他菌属类群差异显著。施工后期的汤菱湖、郭郑湖及团湖的湖心区的底泥微生物群落结构趋于相似; 接近施工区样点与远离施工区样点的底泥细菌群落差异不显著; 封闭区和敞水区有相似的细菌群落结构。施工期间, 细菌群落的多样性指数的最高点都有出现在靠近施工区的位置。各批次样点的Simpson_1-D指数、Shannon_H指数、Margalef指数, 均随着施工进程而逐渐增加。因此, 东湖通道修建对通道沿线近距离的底泥细菌的群落结构和多样性产生了较显著的影响, 这种影响是暂时性还是持续性的, 尚需通道完工回填后的长期评估。研究将为进一步探讨通道修建等人为强干扰活动对浅水湖泊的可能环境影响和制定合理的生态修复策略提供理论基础和数据支撑。     

锑矿废水影响下水库沉积物中细菌群落结构特征研究

【背景】水库沉积物中的微生物是水生态系统的重要组成部分,在沉积物物质循环中起重要作用。【目的】揭示含锑废水影响下水库表层沉积物中细菌群落结构特征及影响因子。【方法】基于Illumina高通量测序技术,对冷水沟水库表层沉积物细菌群落结构进行研究并分析其与沉积物理化性质的相关性;基于FAPROTAX软件对细菌功能进行预测分析。基于重金属污染负荷指数法评价水库重金属污染情况。【结果】高通量测序结果表明冷水沟水库的细菌群落较为丰富,主要由变形菌门(Proteobacteria,40.32%-20.19%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,25.89%-4.44%)、脱硫杆菌(Desulfobacter,9.43%-2.02%)等81个门570个属组成。相关性分析表明,不同提取形态的锑及水溶态锑与多个不同分类水平下的细菌群落有显著的相关性。FAPROTAX软件对细菌功能进行预测,结果表明,化能异养功能细菌占优势(占总细菌的14.59%-23.58%),包括化能异养(Chemoheterotrophy)和需氧化能异养(Aerobic Chemoheterotrophy);此外,与碳、氮、硫元素循环有关的功能微生物以及人类病原致病微生物的相对丰度(占总细菌的12.42%-32.89%)也较高,这与水库的地理条件、周边环境及污染物类型有较大的相关性。重金属污染负荷指数法评价结果表明,水库范围重金属污染较重。【结论】研究区域受锑矿废水影响的水库(2015年建成蓄水)沉积物中细菌的群落以变形菌门(Proteobacteria)及拟杆菌门(Bacteroidetes)为最优势菌群,细菌功能主要以化能异养为主。     

土壤细菌群落特征对高寒草甸退化的响应

为明确高寒草甸土壤细菌物种组成及功能结构对草地环境恶化的响应规律, 本文采用高通量基因测序技术对高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化草地土壤细菌的组成、格局和功能进行了研究。结果表明: 高寒草甸土壤优势细菌为酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、变形菌门和疣微菌门, 在土壤细菌中占比分别为16%‒18%、9%‒12%、12%‒14%、23%‒29%和11%‒12%。退化草地中土壤细菌物种组成明显改变, 变形菌门细菌丰度降低, 酸杆菌门和浮霉菌门丰度增加, 不同草地科水平细菌丰度差异因土层而异。草地退化对细菌Chao1指数无影响, 轻度退化提高了细菌Simpson指数, 重度退化草地土壤细菌Shannon-Wiener指数最高。Faprotax细菌功能分组以化能异养、硝化作用、亚硝酸盐氧化及硫代谢作用为主, 草地退化改变了微生物介导的碳循环、氮循环、硫循环、铁循环和锰循环。重度及极重度退化提高了细菌氨氧化功能作用, 降低了硫化物、亚硝酸盐氧化及尿素水解作用; 草地退化过程中细菌化能异养、芳香族化合物降解及反硝化作用功能等均呈先降低后升高的变化趋势, 中度退化阶段是微生物群落生态功能结构转变的拐点。高寒草甸退化改变了土壤细菌的群落及功能结构, 土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、全钾和有效氮磷比是土壤细菌群落及功能结构变化的主要驱动因子。     

东钱湖水体异养细菌的时空分布及其与环境影响因素和有机质的关系

为探究宁波东钱湖表层水体中异养细菌丰度的时空分布特征及其环境影响因素对可溶性有机质转化的影响, 实验采用主成分分析及多元逐步回归分析方法研究了三者之间的关系, 结果表明: 调查期间东钱湖表层水体中异养细菌丰度的季节分布特征为夏季>春季>冬季, 支流汇入口、码头或水上乐园区域水体中异养细菌丰度较高, 近岸人类活动带来的陆源污染是造成此分布特征的主要原因; 多元统计分析结果表明ST、DO、COD、Chla、DOM是制约宁波东钱湖表层水体中异养细菌分布的主要环境因素, 且ST、Chla、COD、DOM中的类芳香族蛋白质Ⅰ及类溶解性微生物代谢产物IV与异养细菌丰度呈显著正相关(p<0.05), DO与异养细菌丰度呈极显著负相关(p<0.01); 异养细菌等微生物的代谢转化活动和陆源输入共同决定DOM的来源和转化, 但异养细菌对DOM具体的驱动转化机制有待于进一步的研究。     

土地利用驱动的土壤性状变化影响微生物群落结构和功能

微生物在调节陆地生态系统地球化学循环过程中具有重要作用。土地利用方式改变显著影响土壤微生物群落结构和功能,但对土地利用驱动的土壤性状变化与微生物群落结构和功能关系的研究相对匮乏。依托长期定位监测试验（始于1984年）,通过16S rRNA基因片段和ITS高通量测序,研究了土地利用方式（裸地、农田、草地）驱动的土壤碳氮变化对微生物群落结构和功能的影响。结果表明：对于细菌群落而言,裸地中α-多样性最高、其次是草地、农田中最低,农田和草地中细菌优势菌群变形菌（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）相对丰度较裸地低4.5%、3.9%和5.5%、3.8%;对于真菌群落而言,裸地子囊菌门（Ascomycota）相对丰度最高、农田次之、草地最低;化能异养型、好氧化能异养型细菌相对丰度裸地显著高于农田和草地（P<0.05）,而硝化型和好氧氨氧化型细菌裸地显著低于农田和草地（P<0.05）;腐生型真菌相对丰度大小排序为：裸地>农田>草地。细菌群落变化主要与土壤容重、全氮、矿质氮、C ： N比和微生物量碳有关,而真菌群落与土壤矿质氮有关。细菌和真菌功能菌群主要受土壤容重、土壤有机碳、土壤全氮、C ： N比和微生物量碳影响。因此,土壤容重、土壤全氮、土壤有机碳、C ： N比、微生物量碳、矿质氮差异可能是影响不同土地利用方式中微生物群落和功能变化的主要因素。     

耕作和施肥对不同深度黑土中细菌群落结构的影响

【目的】为探讨耕作和施加有机肥、化肥对黑土表层(0-30cm)、中层(100-130cm)及深层(200-230cm)细菌群落结构的影响,【方法】应用DGGE技术对相应土层中细菌群落结构进行了解析。【结果】结果表明,与对照相比,耕作和施加有机肥、化肥对表层黑土细菌群落结构影响较大,二者差异度为4%;而对中层和深层细菌群落结构影响较小,二者差异度为2%。对于细菌群落结构的垂向变化,中层和深层中细菌群落结构的相似性远远高于同表层的相似性。【结论】可见,耕作和施加有机肥、化肥仅对黑土表层土壤(0-30cm)具有一定的影响,而对100cm以下土壤细菌群落影响较小,细菌群落随土壤深度不同的垂向变化要远高于土壤管理措施造成的影响。     

象山港网箱养殖区水体和沉积物的细菌生态分布

2006年1月和10月对象山港网箱养殖区细菌数量分布及群落结构进行研究,并与周边非养殖海域进行了比较。结果显示水体和沉积物细菌数量均呈现10月份1月份、网箱养殖区网箱外侧对照区近湾顶对照区近湾口对照区的分布特点,其中网箱养殖区水体异养细菌、弧菌数量分别在1.0×106—7.2×107CFU/L和1.6×105—1.3×106CFU/L之间,沉积物异养细菌、弧菌数量分别在5.9×102—6.1×105CFU/g和8.0×101—7.4×104CFU/g之间。网箱养殖区水体分离细菌89株,归属于12个属,其中不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、弧菌属(Vibrio)等为优势菌属;沉积物分离细菌136株,归属于10个属,其中假单胞菌属(Pseudomonas)、弧菌属(Vibrio)、芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)等为优势菌属。由于长期受到高营养盐、高有机质等外界条件的选择作用,网箱区及网箱外侧对照区海域的细菌群落多样性较低,某些特定的细菌类群富集。研究表明网箱养殖区的细菌分布和菌属组成特征与养殖自身污染密切相关,并且养殖过程对细菌群落产生的影响已扩展至网箱外侧的邻近海域。     

不同品种苹果树内生细菌群落多样性及功能

【背景】目前苹果树内生细菌的研究较多,但对不同品种苹果树内生细菌群落多样性分析比较的相关报道还较少。【目的】通过分析比较新疆本地和吉尔吉斯斯坦引进的8个不同品种苹果树内生细菌群落多样性的差异,可以充分挖掘其蕴含的丰富微生物资源。【方法】采用MiSeq高通量测序技术分别测定不同品种苹果树内生细菌群落16S rRNA基因V3-V4区序列并进行生物信息学分析。【结果】不同品种苹果树中获得的V3-V4区有效序列数在61487-71583条之间,聚成24-92个操作分类单元(operationaltaxonomicunit,OTU),Shannon指数和Simpson指数分别在0.729-1.177和0.265-0.457之间,新疆本地品种的苹果树内生细菌种类和多样性高于吉尔吉斯斯坦品种。内生细菌种群分析结果表明,变形菌门和放线菌门的OTU总计分别覆盖了不同品种苹果树内生细菌的61.16%-97.08%,为苹果树的主要优势细菌门。优势细菌属数目、组成及其丰度随苹果品种的不同而有所差异。马赛菌属(Massilia)和节杆菌属(Arthrobacter)的总丰度最高,其丰度分别在6.06%-71.37%、1.29%-17.86%之间,且优势细菌属中存在具有一定促生抗逆或与降解环境有毒有害物质相关的有益功能性状的微生物类群。群落功能预测分析初步显示不同品种的苹果树内生细菌群落功能有所差异,新疆本地品种微生物群落的功能信息多于吉尔吉斯斯坦品种,主要体现在化能异养、需氧化能异养、尿素分解、砷酸盐解毒和异化砷还原等功能方面。此外,这8个品种苹果树内生菌中可能还存在大量的未知属,其范围在13.74%-69.60%之间。【结论】不同品种苹果树内生细菌群落多样性较为丰富,种群组成和功能存在较大差异,且潜在分类信息也给新的微生物资源挖掘和功能分析提供线索,值得进一步研究。     

施肥和土壤管理对土壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响

以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同施肥和土壤管理对潮棕壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响。结果表明,裸地和农田处理的微生物生物量碳、氮较低,但是农田处理下施肥增加了微生物生物量,其中NPK+M效果最明显。DGGE图谱显示,处理间细菌条带分布较相似,其中裸地的细菌多样性最高;长期施肥和土壤管理改变了土壤真菌群落结构,施肥增加了真菌多样性,且有机肥的影响大于化肥;不同处理间氨氧化细菌群落结构差异显著,NPK+M显著增加了氨氧化细菌多样性,且无机肥和有机肥对氨氧化细菌群落影响不同。施肥和土壤管理对细菌影响较小,但显著改变了真菌和氨氧化细菌的群落结构。聚类分析结果显示,土壤管理措施较施肥对细菌、真菌和氨氧化细菌群落的影响更为显著。