越冬和复苏时期太湖水体蓝藻群落结构的时空变化

为研究太湖蓝藻在越冬与复苏时期群落结构的时空变化规律,于2008年11月,2009年2月,2009年4月,在太湖富营养化较严重的湖区选取8个采样点 (梅梁湾、竺山湾、贡湖湾、大浦、西太湖、南太湖、湖心和湖湾交汇处),分3层采水样,过滤并提取样品DNA经PCR扩增蓝藻16S rDNA序列,采用T-RFLP(末端标记的限制性酶切片段长度多样性)技术分析蓝藻群落结构和多样性变化。共得到87个不同的T-RFs(末端限制性酶切片段),表明太湖蓝藻具有丰富的基因多样性。T-RF相对丰度和聚类分析结果表明,太湖蓝藻群落结构在垂直空间上相似性较高,相似度 > 50%;在水平空间,与Microcystis spp.对应的信号峰在8个采样点均为最强峰(相对丰度为17.7% 47.5%)。竺山湾蓝藻多样性最低,西太湖最高,但其余采样点间蓝藻群落和Shannon多样性指数没有显著差异(P>0.05)。Microcystis相对丰度与Shannon多样性指数呈显著负相关(皮尔逊相关系数为-0.958)。在时间尺度上,相似性分析(Analysis of similarity,ANOSIM)结果显示太湖蓝藻群落结构存在极显著差异( P<0.01) 。春季复苏时蓝藻多样性最高,秋季衰亡时最低。聚类分析表明样品聚成两大特征类群,秋季衰亡时样品独自聚为1支,而春季复苏期和冬季越冬期样品彼此混杂。     

异育银鲫养殖环境典型病原微生物检测和细菌群落解析

【背景】水产养殖病害是限制淡水渔业发展的一个重要因素,养殖环境的微生物状况与鱼类健康紧密相关,已引起人们广泛关注。【目的】阐明养殖水体和沉积物中病原微生物丰度和细菌群落多样性变化特征。【方法】利用荧光定量PCR方法和末端限制性片段长度多态性(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术,对异育银鲫养殖环境水体和沉积物中的典型病原微生物进行定量检测,以及细菌群落多样性分析。【结果】养殖过程中病原菌丰度呈现不同的变化趋势,嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、温和气单胞菌(A. sobria)和维氏气单胞菌(A. veronii)与鲤疱疹病毒Ⅱ型丰度变化呈显著正相关。水体中病原菌丰度受pH、温度和溶解氧等环境因子的影响显著。T-RFLP分析表明沉积物样品较水体样品细菌群落组成复杂,并且沉积物细菌群落动态变化幅度高于水体。水体和沉积物中细菌T-RFs数量范围分别在11-29和20-32之间,Shannon-wiener指数在1.44-2.87和2.44-3.25之间。【结论】养殖水体中的病原菌丰度高于沉积物,而沉积物细菌群落丰富度和多样性高于水体。病原菌丰度和细菌群落结构变化与环境因子密切相关,明确养殖池塘环境中病原微生物的生态分布和丰度变化,将为指导养殖过程中病原性疾病发生早期预警提供理论依据。     

太湖沉积物中氮循环菌的微生态

采用荧光原位杂交(FISH)技术,对梅梁湾和贡湖湾湖区沉积物中微生物的主要种群,及氮循环功能微生物的数量和分布进行了研究,发现随着深度增加,细菌和古菌数量均逐渐减少,但古菌在总菌数中所占比例有所增加;梅梁湾沉积物中氨氧化细菌及亚硝酸氧化细菌的数量均高于贡湖湾,随深度增加,两者数量均逐渐减少,但在贡湖湾其占总菌数的比例高于梅梁湾,表明水生植物可能对沉积物中微生物组成及氮循环有重要影响。泉古菌在太湖沉积物中普遍存在且数量高于氨氧化细菌,说明其在淡水湖泊中对氮循环可能有重要作用。     

淡水湖泊附着藻类生态学研究进展

附着藻类是淡水生态系统初级生产者的主要组成部分,对淡水生态系统营养盐循环及沉水植物分布具有重要的影响。本文对近年来淡水湖泊生态系统中附着藻类群落组成、生态功能以及主要影响因子进行了分析,从附着藻类种群结构入手,指出附着藻类通过改变群落中优势种的组成来适应不同的环境,阐述了附着藻类在湖泊生态系统营养盐循环中的作用及其与沉水植物之间的关系。针对淡水湖泊富营养化问题,提出了今后附着藻类生态学研究应侧重于:主要因子(如弱光、高浓度的营养盐等)的交互作用对附着藻类的影响,原位实验方法弄清楚附着藻类在湖泊生态系统碳、氮、磷生物地球化学循环中的作用,以及富营养湖泊附植藻类与沉水植物相互作用的机理。     

太湖夏季浮游细菌群落多样性的空间格局简

为了研究太湖夏季浮游细菌群落多样性与水体营养盐的关系,在太湖全湖范围内开展了一次大规模浮游细菌采样调查,分析了太湖不同湖区浮游细菌丰度和多样性组成。研究发现,浮游细菌丰度在不同湖区中存在明显的空间差异,从北部和西部湖区沿湖流向东南方向至湖心和南部沿岸再到东部湖区呈下降趋势,这与太湖水体营养水平从高到低变化趋势一致。浮游细菌丰度与营养盐浓度回归分析结果显示,总磷(TP)与细菌丰度存在较好的正相关(R2=0.6392,n=29,P0.01),而总氮(TN)与细菌丰度无显著相关(R2=0.0663,n=29,P0.05)。因此,磷是太湖夏季浮游细菌生长的限制因子。不同湖区营养盐与浮游细菌群落多样性也具有显著的正相关,随着营养水平的升高,浮游细菌多样性增加。此外,细菌群落的组成在不同湖区间亦具有明显的空间异质性,与不同湖区营养水平空间变化一致。研究结果将有助于人们更好地理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。     

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。     

太湖夏季浮游细菌群落多样性的空间格局

为了研究太湖夏季浮游细菌群落多样性与水体营养盐的关系,在太湖全湖范围内开展了一次大规模浮游细菌采样调查,分析了太湖不同湖区浮游细菌丰度和多样性组成。研究发现,浮游细菌丰度在不同湖区中存在明显的空间差异,从北部和西部湖区沿湖流向东南方向至湖心和南部沿岸再到东部湖区呈下降趋势,这与太湖水体营养水平从高到低变化趋势一致。浮游细菌丰度与营养盐浓度回归分析结果显示,总磷（TP）与细菌丰度存在较好的正相关（R2=0.6392,n=29,P0.01）,而总氮（TN）与细菌丰度无显著相关（R2=0.0663,n=29,P0.05）。因此,磷是太湖夏季浮游细菌生长的限制因子。不同湖区营养盐与浮游细菌群落多样性也具有显著的正相关,随着营养水平的升高,浮游细菌多样性增加。此外,细菌群落的组成在不同湖区间亦具有明显的空间异质性,与不同湖区营养水平空间变化一致。研究结果将有助于人们更好地理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。       

不同香蕉枯萎病区土壤细菌群落多样性

分别采集海南省临高县3个地区的香蕉枯萎病发病土壤与健康土壤样品共6份,采用常规方法测定土壤理化性质,以末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)技术研究不同地区发病与健康土壤微生物的多样性,并分析土壤微生物群落结构与土壤因子的关系.结果表明:同一地区发病蕉园土壤的大部分理化性质指标低于健康蕉园,以pH、有效P含量的差异最显著;T-RFLP结果表明供试蕉园发病土壤的细菌多样性比健康土壤丰富;3个地区的优势种分别为片段长度为144、147与233 bp的T-RFs,通过系统发育分配工具比对,推断这3个地区的优势菌群可能属于枯草芽孢杆菌、葡萄球菌、反刍真杆菌;大部分T-RFs的分布与土壤碱解N、pH、速效K、有效P及含水量有关,且在发病土壤中的相对丰度大于健康土壤.     

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。     

基于T-RFLP方法的连栽杉木根际土壤细菌群落变化研究

运用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),研究福建省尤溪国有林场的多代连栽杉木根际土壤细菌群落变化特征。结果表明:杉木多代连栽后根际微生态失衡,表现为碳循环菌和氮循环菌等有益菌数量减少,病原菌数量增加。在不同代数杉木土壤中,4种内切酶消化后产生的末端限制性片段(T-RFs)数量具有显著差异,第一代杉木(first Chinese fir rotation plantation,FCP)最高,第二代杉木(second Chinese fir rotation plantation,SCP)次之,第三代杉木(third Chinese fir rotation plantation,TCP)最少。土壤理化性质结果表明连栽导致土壤养分逐代降低,除土壤碳氮比与细菌群落多样性呈显著负相关外,土壤养分含量指标与细菌群落多样性呈显著正相关。T-RFLP实验共鉴定出细菌门类12门,其中厚壁菌门、蓝藻门、放线菌门和变形菌门是主要优势菌群。随栽植代数的增加,变形菌门细菌比例递增,而厚壁菌门细菌比例递减。土壤细菌群落多样性指数,表现为随栽植代数增长而减少,呈现FCPSCPTCP趋势,与T-RFs片段数量变化趋势基本一致,表明多代连栽降低了杉木根际土壤细菌群落多样性。依据功能性不同,可将鉴定出的细菌划分为5类:碳循环功能菌、硫循环功能菌、氮循环功能菌、纤维降解菌及病原菌。连栽导致碳循环菌和氮循环菌相对含量降低,硫循环菌和纤维降解菌相对含量提高,病原菌相对含量随栽植代数增加而上升。     

不同利用方式对红壤坡地微生物多样性和硝化势的影响

采集了中国科学院桃源农业生态试验站红壤坡地农田、自然恢复林和茶园土壤样品,采用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T.RFLP)技术分析土壤细菌、古菌、氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的多样性,采用好气培养法测定不同土壤的硝化势,研究不同土地利用方式对微生物多样性和硝化势的影响.结果表明:土壤AOB和AOA多样性指数差异不显著,且在3种不同土地利用方式中呈现相同的趋势,均为农田=茶园>自然恢复林;通过RDA分析发现,不同利用方式造成土壤理化性状的改变是影响土壤AOA和AOB群落结构的主要原因;好气培养法测得不同土壤硝化势农田最高,茶园次之而自然恢复林最低;相关性分析显示,硝化势与细菌16S rRNA、AOA和AOB amoA基因多样性指数呈显著正相关,其中与AOA amoA基因关系最为密切;总体来说,红壤坡地不同利用方式改变了土壤细菌、古菌、AOA和AOB的多样性,土壤AOB和AOA积极参与了土壤的硝化过程,且AOA在氨氧化微生物群落生态功能中占有重要地位,AOA比AOB与硝化势的关系更为密切.     

T-RFLP技术在人肠道柔嫩梭菌类群的组成分析中的应用

目的建立能快速筛查和比较大规模人群肠道中柔嫩梭菌类群组成结构的T-RFLP（末端限制性片段长度多态性）。方法采用T-RFLP技术特异性地分析柔嫩梭菌类群的组成,考察该方法的重复性和灵敏度。用该方法对15个志愿者肠道中的柔嫩梭菌类群进行分析,并与DGGE方法分析的结果进行对比。结果T-RFLP方法重复性高,最低能检测到群落中1%的细菌,其结果与DGGE的分析结果具有较好的一致性。结论本研究建立的柔嫩梭菌类群特异性的T-RFLP方法能够对大量肠道样品中柔嫩梭菌类群的结构进行快速、有效的筛查和比较。     

Terminal restriction fragment length measurement errors are affected mainly by fragment length, G + C nucleotide content and secondary structure melting point

Several methods of molecular analysis of microbial diversity, including terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis are based on measurement of the DNA fragment length. Significant variation between sequence-determined and measured length of restriction fragments (drift) has been observed, which can affect the efficiency of the identification of microorganisms in the analyzed communities. In the past, this variation has been attributed to varying fragment length and purine content. In this study, principal component analysis and multiple regression analysis were applied to find the contributions of those and several other fragment characteristics. We conclude that secondary structure melting point and G + C nucleotide content, besides the fragment length, contribute to the variation observed, whereas the contribution of purine content is less important. Incomplete denaturation of the sample at the start of electrophoretic separation of fragments has been excluded as a major cause of the variation observed. Our regression model explains the observed drift variation by approximately 56%, with standard deviation of the prediction equal to approximately 1.3 bp.     

Distribution of methanotrophs in managed and highly disturbed watersheds

Potential impacts of mechanized infantry training activities on the distribution of methanotrophs were investigated in two watersheds on Fort Benning, a US Army installation in southwest Georgia, USA. The Bonham Creek watershed shows significant impacts from intensive training exercises, including severe erosion and deposition of sediments in bottomlands. The Sally Branch watershed is a managed watershed with only limited exposure to mechanized training activity and much less erosion. A clone library of the gene encoding particulate methane monooxygenase, pmoA, was constructed from DNA extracted from Sally Branch bottomland and upland samples. Libraries were constructed from only one watershed in the interest of decreasing the amount of sequencing, and Sally Branch was chosen for construction of these libraries because relatively undisturbed environments generally exhibit higher levels of diversity. The Sally Branch pmoA libraries were dominated by a deeply rooted lineage related to Type I methanotrophs (the “Benning soil cluster γ,” BSCγ). Sequences clustering with known Type II methanotrophs were restricted to samples taken from the Sally Branch bottomland sample. Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis of pmoA was applied to samples taken from transects located in upland and bottomland sites within the two watersheds. Observed T-RFs matched well with T-RFs predicted from sequences obtained from the clone library, with few exceptions. Principal components analysis revealed that in both watersheds most T-RFLPs from upland samples clustered separately from bottomland samples. Upland and bottomland T-RFLPs clustered separately in the Sally Branch transect; however, some Bonham Creek bottomland T-RFLPs clustered within the upland cluster, suggesting mixing of upland with bottomland soils in this watershed. Assemblages were, in general, similar between the eroded and managed watersheds, although erosional soil movement likely resulted in mixing of upland assemblages with bottomland assemblages in the Bonham Creek watershed.     

T-RFLP分析厌氧真菌传代频率对共存产甲烷菌菌群的影响

【目的】建立瘤胃产甲烷菌T-RFLP多样性分析方法,并研究厌氧真菌与产甲烷菌共培养液在不同时间传代对共存产甲烷菌菌群的影响。【方法】利用产甲烷菌mcrA基因特异性引物PCR扩增后,选择合适内切酶对扩增产物进行内切,分析内切后末端片段长度多态性,测定共培养液在不同传代频率时共存产甲烷菌多样性的变化。【结果】利用Msp I内切酶分析发现,末端片段长度约为470 bp的产甲烷菌为共培养液中的优势甲烷菌,共培养液传代至第15代时,片段长度约为130 bp和200 bp的产甲烷菌也成为共培养中的优势菌株;比较发现,Taq I能更好地内切共培养液中甲烷菌mcrA基因序列,瘤胃内容物及3 d传代共培养液中产甲烷菌主要为末端片段长度约为70、100、200、270、300、330和470 bp的菌株,共培养液在体外传代培养过程中,末端片段长度约为70、100、270和470 bp的产甲烷菌变化更为显著。Taq I比较分析不同传代频率(3、5和7 d)对共培养液中产甲烷菌菌群结构的影响表明,3 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群与瘤胃内容物较为相似,而5 d和7 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群间差异较小,但与瘤胃内容物差异较大,导致不同传代频率的共培养液中产甲烷菌菌群间显著差异的最主要菌株为末端片段长度约为100 bp的产甲烷菌,其次为末端片段长度约为70 bp和270 bp的产甲烷菌。【结论】利用建立的快速可行的瘤胃产甲烷菌T-RFLP方法分析表明,传代频率显著影响厌氧真菌与产甲烷菌共培养液中产甲烷菌的菌群结构,3 d传代共培养液内产甲烷菌菌群与瘤胃内容物更相似。     

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。     

Effect of hydrogen concentration on the community structure of hydrogenotrophic methanogens studied by T-RELP analysis of 16S rRNA gene amplicons

Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis of 16S rRNA genes was used to monitor the changes in the composition of the population of methanogens in enrichment cultures under high and low hydrogen concentrations. Hydrogen concentration was shown to determine the structure of a methanogenic community. High hydrogen concentration probably favors the hydrogen-and acetate-utilizing representatives of Methanosarcinaceae, while a more diverse methanogenic community is favored by low hydrogen concentrations.     

属特异性T-RFLP技术在双歧杆菌群落分析中的应用

【目的】以双歧杆菌标准菌株为材料,构建双歧杆菌属特异性末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术,用于微生物群落中双歧杆菌的特异性分析。【方法】采用16S rRNA基因的双歧杆菌属特异性引物,5′-端用HEX荧光标记,结合通用引物1510r进行双歧杆菌特异性PCR扩增,软件模拟酶切后选取Hae III和Alu I进行限制性酶切,对酶切消化产物的荧光标记末端测序得到T-RFLP峰谱图。同时将该技术与实验室已建立的乳酸杆菌属特异性T-RFLP技术相结合,建立多相T-RFLP技术应用于对市面上益生菌产品的时效性检测。【结果】建立的方法能够快速准确地对不同种的双歧杆菌及合生元产品中的益生菌进行定性或半定量分析。【结论】据此,成功搭建T-RFLP技术用于微生态环境中双歧杆菌的检测,并成功将多相T-RFLP技术用于市售益生菌产品的时效性检测。     

微生物生态学一种新研究方法-T-RFLP技术

T RFLP是建立在PCR基础之上一种新的微生物生态学研究方法。该方法克服了传统微生物培养方法的限制、应用快速、灵敏度高且输出定量的数据结果 ,被广泛应用到菌种鉴定、群落对比分析、群落中系统发育种群多样性的评估等领域。目前我国仍没有关于此方法应用的相关报道 ,但作为一种研究微生物群落特征的理想方法 ,T RFLP已经越来越受到相关研究人员的重视。该文主要介绍了该方法的基本原理、阐述了该方法的关键技术及其应用发展现状。