天梯山石窟壁画保存环境中空气细菌的季节性变化

【背景】微生物侵蚀是古代壁画常见生物病害,影响壁画的长久保存和安全陈展。空气微生物作为壁画病害菌的主要来源,近年在文物赋存环境监测和预防性保护中引起广泛重视。【目的】对天梯山石窟壁画的2处保存地,即天梯山原址和武威西夏博物馆壁画保存环境中的空气细菌浓度、群落结构及其季节变化规律进行分析。【方法】利用生物气溶胶采样器,在2016年春、夏、秋、冬4季分别采集各位点空气样品;基于传统培养方法获得空气中细菌浓度及纯培养菌株;通过提取细菌基因组DNA、扩增其16S rRNA基因、测序和系统发生关系分析等技术研究不同位点细菌群落时空动态变化规律;结合环境监测数据,分析影响文化遗产地空气细菌群落变化的主要因素。【结果】空气可培养细菌的总浓度在16.7-1 451.8 CFU/m3范围内变动。原址第18窟和第13窟,各季节细菌浓度无显著性差异,且呈明显季节性变动规律,总体特征为夏秋季低,冬春季高。西夏博物馆外空气细菌浓度在各季节均高于库房内,冬季最高。本研究共鉴定出19个细菌属,隶属于4个门;其中不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、考克氏菌属(Kocuria)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、肉食杆菌属(Carnobacterium)、 Pseudoclavibacter和薄层菌属(Hymenobacter)为优势属。【结论】天梯山石窟空气细菌群落结构具有明显的时空分布特征;相对湿度、温度及季节性降水均会影响其变化;鉴定得到部分种属具备引起壁画生物腐蚀的潜势;本研究可为当地开展遗址和馆藏环境中文物预防性保护提供本底资料。     

麦积山石窟赋存环境中空气细菌的时空分布特征

【目的】空气微生物沉降及污染与文化遗产的微生物退化密切相关,本文对世界文化遗产地麦积山石窟赋存环境空气中细菌浓度和群落结构的季节性变化特征进行了系统研究,为石窟环境监测预警和文物预防性保护提供依据。【方法】利用生物气溶胶采样器,在2016年春、夏、秋和冬季分别采集空气样品;基于传统培养方法获得空气中细菌浓度及纯培养菌株;通过提取基因组DNA、扩增细菌16S rRNA、测序和系统发生树等分子技术研究细菌群落时空动态变化规律;结合环境监测数据,分析影响遗产地空气细菌变化的主要因素。【结果】监测期内,空气细菌浓度在(281.20–1409.20)CFU/m3之间,最高浓度出现在MJ4处的夏季,最低浓度出现在MJO处的春季;具有明显季节性变化特征,在空间层位分布上有所差异,但不显著(P0.05)。培养的细菌菌株经鉴定属于4个门11个属;芽孢杆菌属(Bacillus)、Paenarthrobacter、节杆菌属(Arthrobacter)、薄层菌属(Hymenobacter)和考克氏菌属(Kocuria)等为优势属。【结论】麦积山石窟空气细菌群落结构具有明显的季节性和空间分布动态变化特征;在石窟不同层位,空气中细菌群落分布与相对湿度、温度与降雨量相关;部分细菌种属如芽孢杆菌属、微球菌属(Micrococcus),为壁画及彩塑生物腐蚀的潜在病害菌;麦积山石窟及周边环境空气细菌的监测可为石窟保护和旅游开放管理提供重要参考。     

敦煌莫高窟第98窟壁画表面菌斑的群落结构分析

【目的】确定第98窟壁画表面白色污染物内微生物微观特征, 分析其群落组成、结构特点及诱发壁画病害微生物产生的因素, 为石窟寺保护和旅游管理提供建议。【方法】利用无菌手术刀收集壁画表面白色污染物样品; 利用扫描电子显微镜(SEM)分析样品中微生物体微观形貌; 通过提取样品总DNA、扩增细菌16S rDNA、构建克隆文库、测序和系统发生关系分析等技术研究壁画微生物群落组成与结构特点。【结果】壁画白色污染物中存在大量具有微生物特征的结构体, 形态多呈短杆状和卵圆形, 大小在 (3.0?5.5)?μm×(1.5?2.5) μm之间。共得到克隆文库序列111条, 主要为变形菌门γ-变形菌亚门肠杆菌科(Enterobacteriaceae)与假单孢菌科(Pseudomonadaceae)成员。群落组成和结构分析表明所得序列主要隶属于肠杆菌属(Enterobacter)、埃希菌属(Escherichia)、固氮菌属(Azotobacter)、沙雷氏菌属(Serratia)和克雷伯菌属(Klebsiella); 埃希菌属和肠杆菌属为优势属, 分别占克隆文库中总序列的46.8%和35.1%, 二者在自然界分布广泛, 大多属于人类致病菌。【结论】莫高窟第98窟壁画表面白色污染物主要为病害细菌生长所形成的菌斑群落集成。变形菌门在壁画细菌克隆文库中占绝对优势, 壁画病害微生物的出现和蔓延可能与该洞窟之前长期旅游开放存在一定关联。     

中国主要矿区油页岩可培养细菌的分离与鉴定

【目的】研究油页岩本源环境中可培养细菌多样性,对于发掘利用尚未开发的油页岩细菌资源具有重要意义。【方法】以野外采集的吉林桦甸、广东茂名和辽宁抚顺3个中国主要矿区的油页岩作为研究对象,采用稀释平板培养法,以营养琼脂培养基对油页岩中的细菌进行分离纯化,并对分离菌株进行基于16S rRNA基因的序列测定和系统发育分析。【结果】3个矿区共鉴定出10属,其中抚顺矿的9个操作分类单元(Operational taxonomic units,OTUs)属于Pantoea、Brevibacillus、Paenibacillus、Microbacterium、Arthrobacter、Pseudomonas和Bacillus菌属;茂名矿的5个OTUs属于Bacillus和Sinomona菌属,桦甸矿的5个OTUs属于Staphylococcus、Acinetobacter、Bacillus和Arthrobacter菌属。【结论】3个矿区可培养细菌群落组成均较简单,且在门的分类层次上相似,即均具有厚壁菌门和放线菌门,抚顺矿和桦甸矿还存在部分变形菌门细菌。在属的分类层次上,各矿区差异较大。     

敦煌壁画色变中微生物因素的研究：Ⅰ.色变壁画的微生物类群及优势 …

通过对子煌莫高窟６个洞窟中的５１个典型变色颜料样品的微生物检测,发现其中的细菌有６个属,优势菌为芽孢杆菌属和产碱菌属;霉菌有５个属,优势菌为青霉属。将分离得到的的菌种,通过模拟试验证明,枝孢霉、黑曲霉和２种特殊细菌对壁画红色颜料变色和胶结材料的老化均起着重要作用。     

敦煌壁画色变中微生物因素的研究──Ⅰ.色变壁画的微生物类群及优势菌的检测

通过对敦煌莫高窟6个洞窟中的51个典型变色颜料样品的微生物检测,发现其中的细菌有6个属,优势菌为芽孢杆菌属和产碱菌属;霉菌有5个属,优势菌为青霉属。将分离得到的菌种,通过模拟试验证明,枝孢霉、黑曲霉和2种特殊细菌对壁画红色颜料变色和胶结材料的老化均起着重要作用。     

黄瓜初花期与结瓜期叶片可培养内生细菌多样性研究

【目的】研究黄瓜初花和结瓜两个生长期叶片可培养内生细菌的多样性。【方法】采用叶片表面消毒、菌种分离、16S rDNA序列扩增和系统发育分析进行了系统研究。【结果】两时期黄瓜内生细菌的种类、数量及优势菌的种类都有明显差异。初花期叶片含菌量为(2.6±0.18)106CFU/g鲜重,分离出的38株内生细菌分别属于短小杆菌属(Curtobacterium sp.)、节杆菌属(Arthrobacter sp.)、微杆菌属(Microbacterium sp.)等14个已知属,其中优势种类为短小杆菌属菌株;结瓜期叶片含菌量为(5.2±0.42)105CFU/g鲜重,分离出的43株内生菌分别属于泛菌属(Pantoea sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)等11个已知属,其中优势种类为泛菌属菌株。【结论】初花期内生菌含量是结瓜期的5倍,两时期内生菌的种类表现出很强的差异,体现出黄瓜不同生育期可培养内生菌数量和种类的多样性,相关研究为黄瓜促生内生细菌的理论探索和生产应用提供一定的研究基础。     

织金洞钟乳石沉积物表面可培养细菌多样性和网络分析

【背景】洞穴环境中蕴含丰富而独特的细菌资源,对洞穴环境中细菌的分离培养有助于了解洞穴细菌多样性及细菌资源的挖掘和利用。【目的】利用不同培养基分离细菌,探究钟乳石表面可培养细菌的多样性及其种间互作关系。【方法】通过11种培养基对织金洞内钟乳石沉积物表面的细菌进行分离纯化,并利用16S rRNA基因序列分析初步确定分离菌株的分类地位。在R软件下,通过Bipartite包分析可培养细菌属间的相互作用。【结果】从钟乳石沉积物表面共分离出206株细菌,它们隶属于4门25属45种,香农(Shannon)指数为4.78,辛普森(Simpson)指数为0.95。变形菌门(Proteobacteria)和芽孢杆菌属(Bacillus)分别为样品中可培养细菌的优势门(47.09%)和优势属(29.61%)。无机寡营养培养基有助于洞穴钟乳石沉积物细菌的分离。属水平-采样点网络分析表明,可培养细菌分布具有非随机、显著的嵌套性。芽孢杆菌属(Bacillus)、德沃斯氏菌属(Devosia)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、节杆菌属(Arthrobacter)和短杆菌属(Brevibacterium)在细菌群落中存在较多的有效合作值(Effective Partners)和亲密度(Closeness),被其他细菌所依赖程度(Species Strength)较高,是该群落中的重要组成类群。【结论】织金洞内钟乳石沉积物表面存在丰富的细菌资源,分析细菌类群在群落中的作用应结合细菌相对丰度和网络分析。     

九香虫(椿象)体内可培养细菌的多样性分析

【目的】认识药用昆虫九香虫(Aspongopus chinesis Dallas)成虫体内可培养细菌资源多样性。【方法】运用纯培养法、反转录重复因子扩增(BOXA1R-PCR)分析技术、16S r RNA基因测序和系统发育分析对样品中可培养细菌进行多样性研究,测定了分离菌株的抗菌特性、吲哚乙酸(IAA)含量和产淀粉酶活性等指标。【结果】通过6种不同培养基共分离得到52株菌落特征不同的细菌菌株。基于菌落特征和BOXA1R-PCR图谱选取12株代表菌株用于16S r RNA基因序列测定。16S r RNA基因序列系统发育分析显示,52株菌株分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)4个属,其中芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属。分离到的52株细菌有44株(占总分离菌株的84.6%)表现出对供试病原菌具有较好的抑制作用,高达94.2%的分离菌株能产IAA,有43株(占总分离菌株的82.7%)表现出淀粉酶活性。【结论】九香虫内细菌种群较为多样,具有潜在应用价值。     

环磷酸腺苷对太湖界面沉积物可培养细菌多样性的影响

【背景】环境细菌可培养率只有1%,菌间的信息交流是限制培养效率的一个重要原因。细胞间信息传递的"第二信使"——环磷酸腺苷(cAMP)是细菌感知和应对外界变化时使用广泛的物质。【目的】研究cAMP诱导培养下的细菌种群组成变化,以探讨对微生物可培养性的影响,为提高细菌可培养率和菌种资源开发提供参考。【方法】以太湖沉积物为对象,结合高通量测序和分离培养方法解析样品中细菌的多样性。【结果】高通量测序的物种组成分析结果表明,cAMP作用下诱导出60个不同于对照组的OTU(Operational taxonomic unit),其中显著差异的是变形菌门和拟杆菌门,前者提高4.08%,后者降低3.36%,非常显著差异的是疣微菌门。在属分类水平有8个显著差异的菌属,2个非常显著差异的菌属(气单胞菌属和Trichococcus)。分离培养结果显示,cAMP诱导下CFU(Colony-forming unit)提高至1.6倍,诱导培养出微小杆菌属(Exiquobacterium)、微杆菌属(Microbacterium)、热单胞菌属(Thermomonas)、Lacibacter、Pedobacter、Massilia、Kocuria和Arthrobacter。【结论】从高通量结果可知cAMP对变形菌门的菌株生长有显著促进作用,而分离培养结果表明,cAMP提高微小杆菌属、微杆菌属、热单胞菌属、Lacibacter、Pedobacter、Massilia、Kocuria和Arthrobacter的可培养性。     

泥浸汁对太湖沉积物中的好氧可培养细菌多样性的影响

【目的】研究添加泥浸汁与否对太湖沉积物中可培养细菌的影响。【方法】采用R2A培养基和添加泥浸汁R2A培养基对沉积物中细菌进行分离培养,16S r RNA基因系统发育分析比较种群结构。【结果】培养基中添加泥浸汁,可使可培养细菌的种类数量增加到1.6倍。16S r RNA基因序列分析表明,培养的优势细菌类群存在明显差别。R2A培养基上生长的细菌主要为厚壁菌门(52%)、放线菌门(24%)、变形菌门(20%)和拟杆菌门(4%),其中大部分细菌与芽孢杆菌属、假单胞菌属、节杆菌属等关系密切;而添加泥浸汁的R2A培养基上生长的细菌则主要为变形菌门(40%)、放线菌门(35%)、厚壁菌门(22.5%)和拟杆菌门(2.5%),与鞘脂单胞菌属、芽孢杆菌属、副球菌属、节杆菌属等关系密切。【结论】添加泥浸汁原始营养因子可提高沉积物中可培养细菌的多样性,提高菌种可培养效率。     

南京小龙山钾矿区植物根际可培养细菌的遗传多样性分析

摘要:【目的】矿区优势植物可培养细菌生物多样性研究将有助于了解植物根际细菌与矿物,植物根系相互作用及对矿物风化和土壤形成的重要影响。【方法】采用纯培养法分离南京小龙山废钾矿区野生植物野塘蒿,千金子和栽培植物甘薯根内与根周围土壤的可培养细菌, 通过16S rDNA限制性酶切多态性分析(amplified rDNA restriction analysis, ARDRA)和16S rDNA序列分析研究了可培养细菌的多样性。【结果】分离纯化到60株具不同菌落形态的可培养细菌, 在60%相似水平上可分为18个OTU. 19株代表菌株分别属于3个门, 10个科, 11个属。多数菌株属于变形菌门(α-proteobacteria, 4株, 21.1%; β-proteobacteria, 2株, 10.5%; γ-proteobacteria, 6株, 31.6%)。假单胞菌属(Pseudomonas), 泛菌属(Pantoea)和根瘤菌属(Rhizobium)为优势种群。【结论】小龙山废矿区优势植物根围具有丰富的微生物种群多样性。     

塑料饲养大蜡螟幼虫肠道可培养细菌多样性

【背景】昆虫肠道中存在大量的微生物,是昆虫正常生命活动所必需的。它们能够促进维生素的合成、脂肪和碳水化合物的吸收及利用,同时还可以保护宿主抵御天敌,忍受高温以及促进毒素或异生素的代谢,间接促进资源开发。【目的】研究PE塑料饲喂的大蜡螟幼虫肠道可培养细菌的多样性。【方法】利用16S rRNA基因序列分析技术,结合菌落形态和细胞形态及相关生理生化特征鉴定细菌种类。【结果】从大蜡螟幼虫肠道分离纯化的40株可培养细菌得到16种不同细菌遗传型,分别属于芽孢杆菌科(Bacillaceae)、肠球菌科(Enterococcaceae)、葡萄球菌科(Staphylococcaceae)、莫拉菌科(Moraxellaceae)4个科。其中芽孢杆菌科是肠道可培养细菌的优势细菌种类。结合菌落和细胞形态及生理生化特征,确定肠道可培养细菌为芽孢杆菌属9株、肠球菌属4株、葡萄球菌属2株以及不动杆菌属1株。【结论】通过研究大蜡螟幼虫肠道可培养细菌群落结构组成,可为开展大蜡螟肠道的微生态研究提供相关理论基础。     

基于高通量测序研究青藏高原茶卡盐湖微生物多样性

【目的】茶卡盐湖(Chaka Salt Lake,CSL)是青藏高原有名的天然结晶盐湖,具有独特的石盐盐湖矿床,盛产青盐。盐湖卤水环境中存在丰富的嗜盐菌资源和潜在的新种,细菌和古菌的群落结构特征和物种多样性尚不明确。【方法】采用Illumina高通量测序平台对茶卡盐湖水样和底泥混合物中的细菌和古菌群落进行16S r RNA基因(V3-V5区)高通量测序,检测4个样本的群落结构差异和微生物多样性。【结果】获得细菌和古菌总有效序列分别为117 192和110 571条。结果分析表明细菌和古菌的物种注释(Operational taxonomic unit,OTU)数目分别为421和317,获得分类地位明确的细菌种类为14门28纲170属,古菌为5门4纲34属。细菌的优势类群是厚壁菌门(Firmicutes),所占比例为68.37%,其次为变形菌门Proteobacteria(20.49%);优势种属依次为芽孢杆菌属Bacillus(41.94%)、海洋芽孢杆菌属Oceanobacillus(8.03%)、假单胞菌属Pseudomonas(7.67%)、盐厌氧菌属Halanaerobium(7.42%)和乳球菌属Lactococcus(7.38%);古菌的优势类群以广古菌门(Euryarchaeota)盐杆菌纲(Halobacteria)为主,优势菌是Halonotius(17.21%)和盐红菌属Halorubrum(16.23%)。【结论】揭示了茶卡盐湖中细菌和古菌的群落结构及物种多样性,为嗜盐菌的开发及后续微生物资源的挖掘提供了理论依据。     

典型草原区不同生境反硝化菌群的空间特征

【背景】锡林河-河滨湿地-阶地草原是蒙古高原典型草原区代表性的水生-湿生-陆生生境,但不同生境中反硝化菌群的空间分布特征尚不明晰。【目的】阐明典型草原区不同生境反硝化菌群的组成、丰度、空间分布特征及异质性成因。【方法】利用16S rRNA基因测序研究锡林河流域水生、湿生、陆生生境6个样带沉积物/土壤细菌群落组成及相对丰度。基于2014年及以前文献报道的反硝化细菌及16S rRNA基因信息构建参比菌库,筛选生境关联的反硝化菌属。通过典范对应分析等探究反硝化菌群空间异质性成因。【结果】参比菌库包含80种反硝化细菌(65个属),6个样带测序获得的469个细菌属中36个为反硝化细菌属。3种生境共存的反硝化细菌有14个属,其中黄杆菌属(1.65%-14.17%)和噬氢菌属(1.56%-1.69%)是水生和湿生生境共有的优势菌,假单胞菌属(1.85%)是低河漫滩样带的优势菌。空间分布特征显示反硝化菌群沿水生-湿生-陆生生境呈现先升后降的分布趋势,在低河漫滩湿地达到最高值。典范对应分析表明:黄杆菌属、噬氢菌属、气单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属等与pH值、水分及沙粒含量呈正相关关系,而芽孢杆菌属、链霉菌属、马杜拉放线菌属等与粘粒、粉粒、有机质、总氮含量等呈正相关关系。【结论】典型草原区反硝化菌群组成及丰度具有明显的生境异质性,低河漫滩湿地是反硝化细菌生长繁殖的最佳生境,由颗粒组成、水分含量和pH等环境因子共同驱动。     

不同寡营养培养条件下南海水体细菌群落结构及其对碳源的利用特征

【背景】绝大多数海洋微生物不可培养,为挖掘海洋生态系统中可培养的微生物资源,研究者尝试寡营养培养等方法。【目的】比较不同寡营养培养条件下南海水体细菌数量、群落结构及其对碳源的利用特征差异。【方法】采用原2216E培养液(Y)、稀释10倍(Y-10)和稀释50倍(Y-50)的2216E培养液培养南海海水样品,用荧光定量PCR法和16S rRNA基因检测细菌数量和菌群结构;利用平板计数法计数异养细菌的数量,纯化鉴定可培养细菌;采用Biolog EcoPlateTM微板法分析不同培养基中细菌群落对碳源的利用特征。【结果】Y组细菌总数高于Y-10组和Y-50组,差异不显著(P0.05),但异养细菌数量显著高于Y-10组和Y-50组(P0.05)。16S rRNA基因测序结果表明,不同稀释倍数下的细菌群落结构差异明显,Y组检测出10门193属,优势类群为Proteobacteria(56.44%)和Bacteroides (37.27%);Y-10组检测出15门220属,优势类群为Proteobacteria (40.30%)、Bacteroides(36.91%)和Firmicutes (17.30%);Y-50组检测出14门226属,优势类群为Proteobacteria (45.19%)、Bacteroides(25.29%)、Planctomycetes (13.58%)和Firmicutes(11.21%)。通过平板培养,Y组和Y-10组均分离到6属14株优势菌,Y-50组分离到7属13株优势菌,其中,Bacillus为其共有的优势菌属,稀释10倍培养液筛得的Microbacterium(1株)、Vibro(1株)、Idiomarina(1株)、Halobacillus(1株)共4株优势菌和稀释50倍培养液筛得的Alcanivorax(1株)、Sulfitobacter(1株)、Alteromonas(1株)、Pseudomonas (1株)、Exiguobacterium (2株)、Vibro (3株)共9株优势菌不同于原培养液。通过寡营养培养,可培养细菌群落的代谢活性和McIntosh指数显著增加(P0.05),其对聚合物、羧酸、氨基酸、糖类的利用率也显著提高(P0.05)。【结论】通过寡营养培养能增加细菌群落的丰富度和多样性,提高可培养细菌的代谢活性和对碳源尤其是聚合物、羧酸、氨基酸和糖类的利用率,分离纯化可获得原培养基未筛选得到的细菌。因此,在南海远洋海域可培养细菌样品的采集及复苏时,可通过寡营养培养法获得更丰富的南海可培养微生物资源。