土壤细菌遗传多样性及其与植被类型相关性研究

细菌是土壤生物的重要类群,由于其形态简单,绝大多数无法人工培养,用传统分类法极难进行土壤细菌遗传多样性分析。选择土壤细菌１６Ｓ核糖体ＲＮＡ基因内一段２６碱基变异区为基因标签,连接成标签串测序,用标签类型、频率和多样性指数等在分子水平上描述土壤细菌遗传多样性,并分析了土壤细菌遗传多样性与植被类型的相关性。土壤细菌遗传多样性与土壤有机质、全氮含量等理化性质高度相关,不同植被土壤理化性质差异决定细菌遗传     

岩溶区植被和季节对土壤微生物遗传多样性的影响

基于土壤微生物遗传多样性随植被和季节的变化而变化的假设,运用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测岩溶区草丛(T)、灌丛(S)、次生林(SF)和原生林(PF)群落演替过程中土壤细菌和真菌群落的遗传多样性及其季节变化.随着地上植被的演替土壤细菌群落具有连续性但优势种群不明显,真菌群落没有连续性但优势种群明显.植被和季节对于细菌和真菌群落的Shannon多样性具有不同程度的显著影响,同时存在显著的植被和季节交互作用.草丛土壤中细菌和真菌群落的Shannon多样性有显著的季节变化(p<0.01);灌丛土壤中仅细菌群落多样性有显著季节变化(p<0.05);而森林土壤中细菌和真菌群落多样性没有显著的季节变化.土壤真菌和细菌多样性具有显著正相关关系.随着地上植被的正向演替,土壤微生物遗传结构逐渐稳定;植被恢复早期阶段,土壤中存在着丰富的微生物遗传多样性,但并不稳定.     

应用DGGE技术分析青藏铁路沿线的土壤细菌种群多样性

选择青藏铁路沿线不同海拔高度的10个地点采集土壤样品,直接提取样品中的总DNA,以巢式PCR扩增细菌16S rDNA片段,应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分离PCR扩增的16S rDNA片段,研究土壤细菌的种群多样性.结果表明,青藏铁路沿线高海拔地区具有较为丰富的细菌种群多样性,植被类型是影响青藏铁路沿线土壤细菌种群多样性的重要因素,也是影响土壤细菌种群结构相似性的重要因素,而海拔高度等是次要的影响因素;具有相似植被类型的土壤样品,其细菌种群多样性随海拔的升高而下降.     

不同轮作茬口土壤细菌群落及后茬小麦产量

评估不同轮作模式的生态可持续性和作物生产力,可为调整优化种植结构提供理论依据。设置7个不同轮作作物和周期茬口处理,采用实时荧光定量PCR技术测定不同轮作茬口的土壤细菌群落丰度,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术分析土壤细菌群落多样性与物种组成,并测定土壤速效养分状况和后茬小麦产量。结果表明: 与夏玉米茬口相比,不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口处理降低了土壤有机碳、无机氮和速效钾含量,显著增加了土壤有效磷含量。不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口处理的土壤细菌16S rRNA基因拷贝数显著降低,而群落丰富度和多样性有所增加。不同轮作作物显著改变了土壤细菌群落结构和物种组成。与夏玉米茬口相比,不同轮作周期夏大豆茬口显著增加了后茬冬小麦籽粒千粒重和产量。综上,不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口有利于增加土壤有效磷含量和细菌群落多样性,显著改变土壤细菌群落结构,其中,夏大豆茬口对后茬冬小麦产量形成具有积极作用。     

植被退化对滇西北高寒草地土壤微生物群落的影响

【目的】在同尺度下比较我国滇西北高寒草地土壤(GS)及其退化土壤(DGS)中细菌和真菌群落,研究植被退化对高寒草地土壤微生物群落的影响,并探索其环境驱动因子。【方法】分别以16SrRNA基因和ITS基因作为细菌和真菌分子生态学分析的靶标基因,采用定量PCR法测定基因数量来表征微生物群落丰度,采用Illumina Hiseq测序及生物信息学分析研究土壤微生物群落组成和群落结构。【结果】草地退化后,土壤pH值显著上升0.65个单位,土壤水分、总有机碳、可溶性氮含量和C/N比分别显著下降了18.4%、67.5%、47.2%和71.2%;草地退化显著降低了土壤细菌和真菌群落丰度,降低幅度分别为92.4%和94.9%;草地退化没有影响土壤细菌和真菌群落α-多样性,但显著改变了细菌和真菌群落β-多样性(群落结构);草地退化改变了土壤细菌和真菌在OTU水平上的物种组成,土壤真菌OTU种类变化更为显著;草地退化没有影响土壤细菌在门水平上的群落组成,但改变了细菌在纲水平上的群落组成(如Acidimicrobiia、Betaproteobacteria、Chloroplast等);草地退化没有影响土壤真菌在门水平和纲水平上的群落组成。【结论】本研究发现植被退化后滇西北高寒草地土壤质量显著降低,寄居在土壤中的微生物群落丰度也显著降低、微生物群落结构明显改变。     

三江源地区高寒草甸土壤氨氧化细菌多样性研究

目的:利用16S rDNA-PCR-DGGE方法首次对青藏高原核心区三江源自然保护区的高寒草甸样地的土壤氨氧化细菌进行了多样性研究。方法:从土壤中抽提微生物总DNA,运用巢式PCR扩增氨氧化细菌16S rRNA基因的V3可变区,结合DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)技术分析样品氨氧化细菌群落组成,并利用相关性分析探讨了群落结构多样性与环境因子的联系。结果:4个样地(玉树S1;囊谦S2;治多S3和S4)共检测到14个多态性条带,多样性指数为1.69～2.00。相关性分析显示多样性指数与海拔、C/N呈负相关,与NO3-呈显著正相关。结论:海拔、C/N及NO3-可能是影响土壤氨氧化细菌多样性的重要因子。     

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。     

三江源地区高寒草甸土壤氨氧化细菌多样性研究

目的：利用16SrDNA-PCR—DGGE方法首次对青藏高原核心区三江源自然保护区的高寒草甸样地的土壤氨氧化细菌进行了多样性研究。方法：从土壤中抽提微生物总DNA,运用巢式PCR扩增氨氧化细菌16SrRNA基因的V3可变区,结合DGGE（denaturing gradient gel electrophoresis）技术分析样品氨氧化细菌群落组成,并利用相关性分析探讨了群落结构多样性与环境因子的联系。结果：4个样地（玉树S1;囊谦S2;治多S3和S4）共检测到14个多态性条带,多样性指数为1．69～2．00。相关性分析显示多样性指数与海拔、C／N呈负相关,与NO3-呈显著正相关。结论：海拔、C／N及NO3-可能是影响土壤氨氧化细菌多样性的重要因子。     

黄海繁茂膜海绵中微生物多样性的研究

构建了中国黄海繁茂膜海绵中细菌16S rDNA克隆,对其遗传多样性进行了分析,发现海绵中相关细菌16S rDNA基因主要归类于紫硫细菌门(Proteobacteria)中的α-亚门、γ-亚门,和放线菌门(Actinobacteria)等类群。所获得的16S rDNA序列与GenBank中的已知序列差异较大,反映出该海绵存在尚未发现的微生物新信息。     

新疆野生胀果甘草内生细菌多样性的非培养初步分析

摘要：【目的】了解新疆野生甘草内生细菌多样性,为开发新的微生物资源奠定基础。【方法】采用改进的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)法提取新疆野生胀果甘草根部总DNA,利用细菌16S rDNA 基因通用引物对甘草总DNA 进行16S rDNA 基因扩增,构建甘草内生细菌16S rDNA基因文库;挑选具有不同酶切图谱的克隆进行测序、比对并构建16S rDNA 基因系统发育树。【结果】构建的甘草内生细菌16S rDNA基因文库中, 150个克隆分属于32个不同的分类单元,Blast结果表明大部分克隆与已知细菌的16S rDNA基因序列相似性较高,分别归属于变形杆菌门(Proteobacteria)的alpha、gamma亚群,厚壁菌门(Firmicutes),放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes)中的鞘脂菌属(Sphingobium),叶杆菌属(Phyllobacterium),生丝单胞菌属(Hyphomonas),土壤杆菌属(Agrobacterium)等14个属, 其中26%的克隆与已知细菌16S rDNA 基因相似性小于96%,可能代表新的分类单元.【结论】甘草内生细菌多样性丰富且存在尚未被认识的新物种。     

Genetic diversity and phylogeny of the family Osteoglossidae by the nuclear 18S ribosomal RNA and implications for its conservation

The genetic structure of the family Osteoglossidae from different geographical regions was examined using the nuclear 18S ribosomal RNA (18S rDNA) sequence. The results showed that the partial length of 18S rDNA was 1277 bp, and they were relatively conserved in the species of the family Osteoglossidae. A total of 62 (4.83%) polymorphic sites were observed, and 28 haplotypes were defined, which were characterized by different haplotype diversity (0.00105–0.900) and nucleotide diversity (0.00321–3.000). Analysis of molecular variance (AMOVA) showed genetic divergence of these species (79.76%). Phylogenetic analysis revealed that 18S rDNA was a suitable genetic marker and was able to distinguish phylogenetic relationships among different Osteoglossidae species, and it also supported current taxonomy. In addition, low genetic diversity of several species provides genetic assessment information and should be taken into consideration to implement a conservation management planning for some species, such as Scleropages formosus green arowana.     

Genetic diversity of rhizobia isolated from Astragalus adsurgens growing in different geographical regions of China

The genetic diversity among 95 isolates from Astragalus adsurgens was investigated using molecular biological methods. All of the isolates and 24 reference strains could be differentiated by AFLP, REP-, ERIC- and BOX-PCR fingerprinting analysis. By cluster analysis of the data, 31 AFLP and 38 Rep-PCR genomic groups were delineated, indicating considerable genetic diversity among the isolates. Fifty-four representative strains were further analyzed by RFLP of PCR-amplified 16S and 23S rDNA, revealing 26 rDNA genotypes among the isolates. The phylogenetic relationship of the isolates was determined by partial sequencing of 16S rRNA genes of 16 strains. The results suggest that the A. adsurgens rhizobia belong to the genera Agrobacterium, Mesorhizobium, Rhizobium and Sinorhizobium.     

不同覆土基质微生物结构特征研究及其对双孢蘑菇产量的影响

覆土是影响双孢蘑菇产量、质量和出菇整齐度的重要因子,利用现代分子生态学的方法快速、准确地对不同覆土基质微生物结构特征进行检测,以进一步了解微生物群落与双孢蘑菇相互作用关系。测定了不同覆土的理化特性,应用PCR技术对不同覆土材料提取总DNA,扩增细菌16S rDNA和真菌28S rDNA,运用变性梯度凝胶电泳技术对PCR产物进行分析,研究双孢蘑菇不同覆土基质微生物结构特征。结果表明：不同处理的覆土材料微生物群落的基因具有多样性,其中细菌群落基因多样性存在差异,使用纯泥炭与粉碎稻草处理差异最大,相似性仅为62%;通过真菌28S rDNA变性梯度凝胶电泳结果显示,粉碎稻草处理多样性指数最高,达3.576,但随着泥炭比例的提高,覆土处理中真菌群落的多样性相对减少;栽培试验发现,双孢蘑菇子实体形成量、总产量可能与覆土中的真菌群落多样性呈负相关。     

Genetic diversity of archaea in deep-sea hydrothermal vent environments.

Molecular phylogenetic analysis of naturally occurring archaeal communities in deep-sea hydrothermal vent environments was carried out by PCR-mediated small subunit rRNA gene (SSU rDNA) sequencing. As determined through partial sequencing of rDNA clones amplified with archaea-specific primers, the archaeal populations in deep-sea hydrothermal vent environments showed a great genetic diversity, and most members of these populations appeared to be uncultivated and unidentified organisms. In the phylogenetic analysis, a number of rDNA sequences obtained from deep-sea hydrothermal vents were placed in deep lineages of the crenarchaeotic phylum prior to the divergence of cultivated thermophilic members of the crenarchaeota or between thermophilic members of the euryarchaeota and members of the methanogen-halophile clade. Whole cell in situ hybridization analysis suggested that some microorganisms of novel phylotypes predicted by molecular phylogenetic analysis were likely present in deep-sea hydrothermal vent environments. These findings expand our view of the genetic diversity of archaea in deep-sea hydrothermal vent environments and of the phylogenetic organization of archaea.     

核糖体rDNA序列分析在丛枝菌根真菌研究中的应用

丛枝菌根真菌(AMF)是一类古老、专性活体营养的共生菌物, 尚未获得纯培养, 在一定程度上限制了人们对AMF的深入研究。以DNA分析技术为基础的分子生物学技术增加了AMF检测的敏感性与特异性, rDNA序列的同源性和变化性可更真实地反映物种之间的亲缘关系及进化地位, 因而被广泛应用于AMF分类、鉴定、遗传、生态及物种多样性等研究中。本文简要综述了rDNA序列分析技术在AMF系统发育、分子检测及群落结构特征研究中的应用现状。     

串珠藻目分子系统学研究进展

串珠藻目(Batrachospermales)是淡水红藻中最主要的类群。近年来, 应用DNA序列分析探讨串珠藻目的系统发育, 并与传统的形态学和生态学特征相结合, 为串珠藻目系统学研究拓展了新的思路。本文回顾了串珠藻目的建立及其所含类群的研究历史, 归纳了目前在串珠藻目系统发育与进化研究中常用的分子标记方法, 其中包括核基因组的18S rDNA、26S rDNA和ITS序列, 叶绿体基因组的rbcL序列, 线粒体基因组的cox2-3序列, 以及新兴的ISSR技术, 并对各种分子标记的特点及适用范围做了评述。结果表明, ITS序列多适用于种群分化及相近种间遗传分析, ISSR标记适用于种下分类群间及同一种群不同个体间基因多态性分析, cox2-3序列在一定程度上也可用于同一种群不同个体间的基因多态性分析, 而18S rDNA 与rbcL序列既可用于种间关系分析, 又可用于更高水平分析的构建系统树。这些分子标记已被证明在研究串珠藻目系统地理、物种起源和散布机制方面有着广泛的应用前景。同时, 本文对串珠藻目分子系统学研究的最新进展也进行了概述,并对今后的研究方向做了展望。     

串珠藻目分子系统学研究进展

串珠藻目（Batrachospermales）是淡水红藻中最主要的类群。近年来,应用DNA序列分析探讨串珠藻目的系统发育,并与传统的形态学和生态学特征相结合,为串珠藻目系统学研究拓展了新的思路。本文回顾了串珠藻目的建立及其所含类群的研究历史,归纳了目前在串珠藻目系统发育与进化研究中常用的分子标记方法,其中包括核基因组的18SrDNA、26SrDNA和ITS序列,叶绿体基因组的rbcL序列,线粒体基因组的cox9．-3序列,以及新兴的ISSR技术,并对各种分子标记的特点及适用范围做了评述。结果表明,ITS序列多适用于种群分化及相近种间遗传分析,ISSR标记适用于种下分类群间及同一种群不同个体间基因多态性分析,cox2-3序列在一定程度上也可用于同一种群不同个体间的基因多态性分析,而18SrDNA与rbcLFF列既可用于种问关系分析,又可用于更高水平分析的构建系统树。这些分子枥对己已被证明在研究串珠藻目系统地理、物种起源和散布机制方面有着广泛的应用前景。同时,本文对串珠藻目分子系统学研究的最新进展也进行了概述,并对今后的研究方向做了展望。     

桑黄真菌分子鉴定及遗传多样性分析

药用真菌桑黄具有明显的抗肿瘤、抗氧化、增强免疫等药理活性,但研究者对其基源还没有达成共识,多种Phellinus属真菌被当作桑黄入药使用。采用rDNA ITS序列分析技术,对桑黄真菌进行分子鉴定及遗传多样性分析。通过rDNA ITS序列分析,成功鉴定出一份混淆样品(Phellinus spp-04),并将中国主要使用的桑黄真菌明确鉴定为P.baumii和P.linteus两种,未检测到P.igniarius的使用。依据rDNA ITS序列计算遗传距离并构建系统发育树,结果表明3种主要桑黄真菌存在明显的遗传分化,在系统发育树中明确聚为3个独立菌种类群。在3种桑黄真菌rDNA ITS序列中,存在颠换、转换及插入/缺失3种类型的变异位点,分别在P.linteus、P.baumii和P.igniarius中鉴定出9、9、8种rDNA ITS单倍型序列,不同单倍型菌种间遗传分歧度变化表现出明显的物种差异性。     

八门湾红树林土壤芽胞杆菌分离与多样性分析

【目的】了解八门湾红树林海漆林区土壤中可培养芽胞杆菌资源的多样性。【方法】采用水浴处理与直接涂布相结合的方法选择性分离土壤中的芽胞杆菌;利用16S rDNA PCR-RFLP与16S rDNA序列分析技术研究可培养芽胞杆菌资源的遗传多样性和系统发育关系。【结果】16S rDNA PCR-RFLP酶切图谱UPGMA聚类分析表明,在100%的相似性水平上,分离的155株芽胞杆菌分属21个遗传类群,显示了较为丰富的遗传多样性;由21种遗传类型代表菌株的16S rDNA序列分析结果得知,这些芽胞杆菌主要分布在Bacillaceae和Paenibacillaceae科下的Bacillus、Halobacillus、Virgibacillus和Paenibacillus 4个属,其中Bacillus为优势属;有8株芽胞杆菌的16S rDNA序列与数据库中相应模式菌株的最大相似性在95.1%-99.0%之间。【结论】八门湾红树林土壤可培养芽胞杆菌有着较为丰富的遗传多样性,并存在新的芽胞杆菌物种资源。     

土生空团菌的遗传多样性分析

为了研究土生空团菌的遗传多样性,对来自中国、美国、瑞士和法国等菌株的rDNA ITS区进行序列分析,利用Popgene32和phylip软件进行数据计算和聚类分析。序列分析表明土生空团菌rDNA ITS区的序列长度为422–447bp,遗传距离在0.000–0.051之间。居群结构和聚类分析结果表明:(1)土生空团菌有一定的遗传多样性,且遗传差异主要来自于居群内;(2)基因流Nm>1,遗传漂变不是导致土生空团菌居群遗传分化的主要因素;(3)土生空团菌的遗传分化受到地理环境的影响,而与宿主来源没有明显相关性。