基于高通量测序分析西藏沙棘根瘤内生菌的多样性

根瘤是微生物侵染植物根部并与之形成的共生结构,这些微生物都可被称为植物内生菌。豆科植物根瘤中的内生菌常常又被称为根瘤菌,而侵染非豆科植物形成根瘤的主要是放线菌弗兰克氏菌,这些非豆科植物又被称为放线菌结瘤植物。西藏沙棘是一种典型的放线菌结瘤植物,由于其分布生境的特殊性,对其根瘤内生菌的研究具有重要的生态意义。对于西藏沙棘根瘤内生菌的研究,培养方法因难以模拟自然条件而不易获得纯培养,高通量测序技术对其多样性的研究提供了便利。因此,本研究以生长在甘肃省天祝县金强河河滩地的西藏沙棘根瘤为材料,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序方法,结合OTU分析,对西藏沙棘根瘤内生菌的多样性进行探讨。实验结果表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,根瘤内的优势属为共生固氮的弗兰克氏菌属（Frankia）,其相对丰度为47.63%,共检测到7个弗兰克氏菌属的OTUs;根瘤内除弗兰克氏菌外,还存在大量的非弗兰克氏菌,共检测到1523个OTUs,隶属于22个门、33个纲、69个目、113个科和202个属,相对丰度排名前9的属中有25个非弗兰克氏菌属的OTUs。该研究也表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,西藏沙棘根瘤中不仅存在着可共生固氮的弗兰克氏菌,并且还分布着非弗兰克氏菌;在同一根瘤样品中,弗兰克氏菌属还具有不同的物种。本研究不仅拓展了西藏沙棘根瘤内生菌多样性的研究方法,还为同一寄主植物中弗兰克氏菌多样性的研究提供了分析思路。     

沙棘属植物弗兰克氏菌研究进展

弗兰克氏菌(Frankia spp.)能够与沙棘等非豆科植物形成根瘤进行共生固氮,其固氮效率远远高于豆科植物根瘤菌,与沙棘共生的弗兰克氏菌还能够促进沙棘对旱寒等各种不同生境的适应性,是自然界一类具有开发潜力的放线菌资源。为了更好地开发利用弗兰克氏菌资源,推进弗兰克氏菌分类鉴定工作,加强弗兰克氏菌与寄主植物共生结瘤固氮的机制研究,促使弗兰克氏菌在农业生产中得到尽快应用,本文简要介绍沙棘属(Hippophae L.)物种多样性、结瘤状况与分布特点、沙棘根瘤形态结构与功能、弗兰克氏菌物种多样性与分布特征,讨论弗兰克氏菌的结瘤机制、生理生态效应与作用机制以及影响沙棘属植物与弗兰克氏菌共生的主要因子,以期为进一步开展沙棘属植物弗兰克氏菌的系统研究提供有价值的参考。     

西藏沙棘5种不同组织内生细菌多样性

西藏沙棘(Hippophae tibetana)是分布于高寒高海拔地区的一类特殊的放线菌结瘤植物, 弗兰克氏菌能够侵染其根部形成根瘤, 因共生固氮等作用而增强其生态适应性。在西藏沙棘的根瘤中, 除了弗兰克氏菌之外还有其他内生菌, 而弗兰克氏菌又不仅仅在根瘤中有分布。为了探究弗兰克氏菌在西藏沙棘不同组织中的定殖及可能的迁移规律, 分析不同组织中内生细菌的群落结构及多样性, 本研究以生长在甘肃省天祝藏族自治县抓喜秀龙金强河河滩地的西藏沙棘为材料, 应用16S rRNA扩增子高通量测序技术, 对西藏沙棘根瘤、茎、枝、叶和种子等不同组织的内生细菌多样性进行了分析。研究结果表明, 西藏沙棘根瘤内生细菌群落丰富度及多样性最高, 种子内生细菌群落丰富度最低, 茎内生细菌群落多样性最低。西藏沙棘5种不同组织中的弗兰克氏菌和其他内生细菌多样性都具有一定差异, 变形菌门均为优势门, 弗兰克氏菌属(Frankia)为根瘤内生细菌群落的优势属, 弗莱德门菌属(Friedmanniella)为茎内生细菌群落的优势属, 寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)为枝、叶和种子内生细菌群落的优势属。研究结果还表明, 弗兰克氏菌属不仅仅存在于西藏沙棘的根瘤, 还能够分布于其他组织, 且在同一种组织中存在弗兰克氏菌属的不同“种”; 而在西藏沙棘不同组织中, 也分布有弗兰克氏菌属的相同“种”。此外, 对西藏沙棘5种不同组织内生细菌中的功能菌株的分析表明, 不同组织中均存在着具有固氮、促生和抑菌功能的内生细菌, 但具有固氮作用的内生细菌主要分布于根瘤, 具有促生作用以及抑菌功能的内生细菌主要分布于枝和叶。综上, 西藏沙棘5种不同组织内生细菌具有丰富的多样性, 但各组织内生细菌的群落结构和优势种群有所不同, 且不同组织也能够定殖具有多种功能的内生细菌。     

弗兰克氏菌属的分类

弗兰克氏(Frankia)菌属是一种能在某些灌木或乔木的根上形成固氮根瘤的放线菌。1978年,该菌的体外培养获得成功(Callaham等,1978)。虽然菌株的生长慢,但都能在较简单的培养基上生长,属好气和微好气菌,本文从形态学、化学、生理学和血清学的性质对弗兰克氏菌属的分类进行简要论述。 形态学 在宿主植物根瘤和人造培养基中,弗兰克氏菌能显示出相同的形态特征,即,1)长     

三种胡颓子科植物根瘤内生菌培养条件研究

弗兰克氏菌与一些非豆科植物所建立的共生固氮作用,对于增加土壤肥力,提高林业生产力起着重要作用。近年来,国内外已从不同的非豆科植物根瘤中分离出一批弗兰克氏菌菌株。而非豆科植物的共生固氮,已成为生物     

一种弗兰克氏菌分种新方法的探讨

弗兰克氏菌是非豆科植物共生固氮菌,目前已发现200多种。因其生长缓慢,许多传统的分类方法对它不合适,所以弗兰克氏菌的分类工作仍处于十分混乱的阶段。目前世界上公认弗兰克氏菌是放线菌的一个属,但没有确定的种名,寻找合适的分种方法十分迫切。我们选择16S-23S rRNA基因间隔区的序列作为划分弗兰克氏菌种的研究对象,现将结果简报如下。 1 材料和方法 1.1 菌种 101、114、8201,2129菌株分离自云南省西双版纳地区,101和114菌株是从木麻黄根瘤中分离到的,8201和2129菌株分别来自赤杨和杨梅根瘤。ArI_4和PtI_1菌株分别来自美国赤杨和潘尔稀根瘤。 1.2 DNA的提取     

弗兰克氏菌分类学研究进展和现状

中国农科院油料作物研究所,武汉,430070．弗兰克氏菌（Frankia）是能与8科,24属,200多种非豆科树木共生结瘤的固氮放线菌,直到1978年才首次被分离或体外培养,进入实验室至今还不到20年。作为一种模式微生物,弗兰克氏菌的形态及培养特征、细胞化学组分、生理生化、浸染特性以及遗传学等方面已经进行了广泛的研究,以此积累的资料,已经并正在作为Fran切a分类的主要依据。本文介绍近几年Frankia分类学研究的进展和现状。IFrankia的系统发百（Phy－logeny）——弗兰克氏菌科的重新修订相对于放线菌结瘤植物在系统发育上的多起源,Fra…     

弗兰克氏菌的分类研究进展

弗兰克氏菌是非豆科植物共生固氮菌。到目前为止,已发现它们可以分别与8个科、25个属的200多种非豆科植物共生[1],其中包括赤杨、杨梅、沙棘、胡颓子、马桑、木麻黄、悬钩子、仙女木等。这些植物对于荒地的开垦和防止水土流失具有重要意义。而弗兰克氏菌与这些植物共生形成可     

弗兰克氏菌的G+C含量和DNA杂交

对一些弗兰克氏菌的遗传和生理特性进行了研究。结果表明,7株菌可以分为3个基因群。从木麻黄(Caswarina equisetifolia)分离的菌株可以划为一个基因群(与菌株S-103的DNA同源性在74％以上),这是国外尚未报道的新基因群。其他两株弗兰克氏菌菌株Ar14(从赤杨根瘤分离)和Ptll(从Purshia根瘤分离)分别形成另外两个基因群,这与An的报道一致。7株弗兰克氏菌DNA的G+C mol％在69-73。S-103基因群菌株不利用糖类,仅利用简单的有机酸盐。而菌株ArI4和Ptll则利用一些糖和有机酸盐作为碳源。     

一株弗兰克氏菌分类鉴定的研究

从中国沙棘(Nippophae rhamnoidel LI s叩．tinensis Roun)根瘤中分离出一株生孢囊的放线菌Fran&㈦P．HRl04。经回接试验证实,它可以侵染寄主植物,形成能够固氮的有效根瘤。通过形态和培养特征、生理生化特性、细胞壁组份及DNA中G+c含量等的研究,表明这株菌与已经研究和描述过的弗兰克氏菌有差别,特别是胞壁型不同,可能属于一个尚未研究过的新属。本文还对弗兰克氏菌的分类标准和鉴定方法进行了初步探讨。     

甘南高寒地区不同海拔西藏沙棘根瘤内生菌多样性

为了研究甘南高寒地区3个不同海拔西藏沙棘根瘤中内生菌的多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对3种不同海拔的西藏沙棘根瘤内生菌的菌群组成和多样性进行了分析。实验结果表明,3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌主要包括6大门,分别为蓝藻门(Cyanobacteria),放线菌门(Actinobacteria),变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),梭杆菌门(Fusobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中占主导地位的微生物是蓝藻门和放线菌门,蓝藻门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为68.1%,64.7%和66.0%,放线菌门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为28.6%,30.2%和29.5%。放线菌门弗兰克氏菌属(Frankia)为共同的优势菌属之一,在3个海拔的丰度分别为28.2%,29.8%和29.1%。3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌除了能与沙棘共生固氮的弗兰克氏菌外,还存在其他的微生物群落,可能存在一些潜在的有价值的内生菌种资源。     

海南西海岸红树林伴生植物内生放线菌多样性及其延缓衰老活性初筛

为寻找新型抗衰老药物,该文以海南西海岸红树林伴生植物为研究对象,采用9种不同培养基从7种伴生植物21份样品中分离纯化放线菌,通过PCR扩增,16S rRNA基因序列分析已纯化放线菌的多样性,利用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)模型筛选菌株来进行延缓衰老活性研究。结果表明:(1)从7种伴生植物21份样品中共分离到26株海洋放线菌,隶属于9科15属,分别为拟诺卡菌属、短状杆菌属、短小杆菌属、Demequina、戈登氏菌属、类诺卡氏菌属、Lysinimicrobium、细杆菌属、假诺卡氏菌属、微球菌属、原小单孢菌属、拟无枝酸菌属、Yimella、北里孢菌属和链霉菌属,其中链霉菌属为优势菌属。(2)经秀丽隐杆线虫模型筛选,发现有2株海洋放线菌的发酵粗提物具有延缓秀丽隐杆线虫衰老的作用。综上结果说明海南西海岸红树林伴生植物中含有丰富多样的药用放线菌资源,为海洋放线菌抗衰老研究奠定了基础。     

类诺卡氏属放线菌的研究进展

Prauser H.最初于1976年从土壤中分离到17株诺卡氏形态放线菌,综合形态、生理生化特性和部分化学分类特征的研究结果,提议建立了一个新属——类诺卡氏属(Nocardioides),并以新种白色类诺卡氏菌(N.albus)为典型种。之后,随着分离、纯培养和分类方法的发展,越来越多的新成员从各种不同环境中分离得到。尽管这些菌来源广泛,形态和生理生化等特征各异,但他们拥有共同的属的特征。过去的50年中,随着放线菌研究的发展,该属中部分成员历经了分类地位的变迁和修订。到目前为止,该属共收纳了56个有效描述种。类诺卡氏属(Nocardioides)放线菌在农业、工业、化工业等方面也曾有应用研究报道。本文就类诺卡氏属放线菌的建立依据,属的特征,属内种的分布和变更以及它们在工农业上的应用研究前景及进展进行了综述。     

一株马桑根瘤内生菌纯培养物的分类鉴定

从尼泊尔马桑(Coriaria nepalensis)根瘤中分离到一株内生菌纯培养物Cs146,它能使生长在半固体琼脂斜面和珍珠岩上的原寄主植物结瘤。该纯培养物具有Frankia属典型的形态和培养特征。在放线菌样的菌丝体上着生有泡囊和孢囊。在28～30℃下均能在液体和固体培养基上缓慢生长。菌丝呈橙黄色,产淡黄色可溶性色素,无气丝。但是,菌株Cs146的生理类型;细胞壁氨基酸组分和全细胞糖型等均与已知弗兰克氏菌有明显差别。因此认为,马桑根瘤内生菌Cs146应为Frankia类群中一个与其他弗兰克氏菌不同的新成员。     

基于DGGE技术的茯砖茶发花过程细菌群变化分析

变性梯度胶电泳是当前微生物生态学研究重要技术之一。为研究茯砖茶发花过程中细菌群落结构和种类,对发花过程中不同时段细菌16S rDNA的V3可变区扩增,经变性梯度胶电泳(DGGE)后、对细菌DGGE条带进行克隆、测序和比对。结果表明,在发花过程的第0—4天、6—8天、10—14天茯砖茶发花存在3个差异较大的细菌优势种群结构的演变;从16SrDNA的V3可变区比对结果证明黑毛茶发花过程中有短波单胞菌属、诺卡氏菌属、新鞘脂菌属、突那梭菌属、韦龙氏假单胞菌属、乳杆菌属、克雷伯氏菌属以及不可培养ε-变形菌、腐败螺旋菌属、粘球菌属、根瘤菌属和6种未知分类地位的不可培养细菌,说明采用DGGE指纹图谱能更系统、更真实地反映茯砖茶发花发酵过程中细菌群落结构和多样性变化。     

海洋放线菌盐孢菌属研究进展

1991年,Jensen等从热带及亚热带海洋样品中分离获得了放线菌目专性海洋放线菌类群MAR1。根据形态学特征、生理生化特征及16S rRNA基因分析,提议该类群为新属——盐孢菌属(Salinospora)。2005年,盐孢菌属被正式报道,并将Salinospora更正为Salinispora。盐孢菌属是放线菌目第一个被报道的专性海洋微生物属,可以产生丰富的活性次级代谢产物,使盐孢菌属成为海洋微生物研究的热点。短短几年内,相继报道了许多研究成果。本文从盐孢菌属的建立过程、属及所含种的分类特征、生理生态学研究、次级代谢产物和分子生物学研究等方面对盐孢菌属的研究进展进行综述。     

糖尿病患者拔牙创区微生物分布的临床研究

探讨糖尿病患者拔牙术后创区微生物分布情况 ,为临床防治术后感染提供理论依据。随机选取 3 9例已确诊为糖尿病的拔牙患者 ,在术后即刻采取拔牙创的渗出物 ,按 1 0倍系列稀释 ,培养微生物 ,然后进行分离、纯化和鉴定菌。结果从标本中培养出 1 87株微生物 ,鉴定到属或种 ,共获得 1 1种不同的细菌 ,常见的 7种。研究结果表明 ,糖尿病患者拔牙创区常见微生物依次为链球菌、萘瑟氏菌、梭杆菌、产黑色素拟杆菌、拟杆菌 ,韦荣菌属、二氧化碳嗜纤维菌属等。其中 ,链球菌、萘瑟氏菌为优势菌。     

腾格里沙漠东南缘藻结皮与藓结皮放线菌多样性及其潜在代谢功能

放线菌作为干旱、半干旱环境中生物土壤结皮(Biological Soil Crusts,BSCs)组成的重要生命存在形式之一,不仅是潜在临床有用天然产物化学多样性的重要来源,也是该生态系统物质循环与能量流动的重要参与者。以腾格里沙漠东南缘广泛分布的藻结皮和藓结皮为研究对象,通过宏基因组测序比较分析两种BSCs放线菌种群的分布特征、组成及其潜在代谢功能。结果表明,腾格里沙漠东南缘藻结皮与藓结皮土壤微生物组主要形成以地嗜皮菌属、红色杆菌属、类诺卡氏菌属、游动放线菌属、芽生球菌属、链霉菌属、贫养杆菌属、糖丝菌属、土壤红杆菌属、假诺卡氏菌属、小单孢子菌属、康奈斯氏杆菌属、大理石雕菌属、小月菌属以及弗兰克氏菌属等为主要类群的放线菌群落结构,在两种BSCs类型之间各属分布存在差异。藓结皮中放线菌参与的氨基糖与核苷酸糖代谢、原核生物中的碳固定途径、丁酸代谢、丙酸代谢、丙氨酸/天门冬氨酸和谷氨酸代谢、甲烷代谢、2-羰基羧酸代谢、肽聚糖生物合成、淀粉与蔗糖代谢以及缬氨酸/亮氨酸与异亮氨酸降解显著高于藻结皮。藓结皮中地嗜皮菌属和红色杆菌属对相对丰度前10的代谢功能分类的贡献度显著低于藻结皮,而类诺卡氏菌属、芽生球菌属、贫养杆菌属、游动放线菌属、链霉菌属、假诺卡氏菌属和糖丝菌属等对这些功能的相对贡献在藓结皮中具有重要作用。这些结果可为全面、深入理解腾格里沙漠东南缘藻结皮与藓结皮放线菌资源多样性及其潜在功能多样性提供科学数据,也为理解放线菌在不同类型BSCs中的生态功能提供参考。     

沙棘通过自主选择塑造根瘤内生微生物组

【背景】解析植物微生物群落结构是利用微生物组工程强化植物抗生物和非生物胁迫水平、提高农林产品质量和品质的基础。固氮根瘤是沙棘具有抗旱、抗寒和抗贫瘠等多种优良生物性状的关键。【目的】比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落结构的组成及影响因素,为揭示沙棘-弗兰克氏菌共生和植物-微生物互作协同抗逆机制提供理论基础。【方法】从辽宁、陕西和山西采集样品,通过16SrRNA基因V3–V4可变区的高通量测序技术,采用生物信息学方法比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落组成和丰度差异,并探索土壤土理化性质对根际土细菌群落结构的影响。【结果】沙棘根际土和根瘤内的细菌群落均以放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为主要优势菌门,且根瘤内弗兰克氏菌属(Frankia)为绝对优势菌属;根际土前10个优势菌门的丰度在三地样品间均存在显著差异,仅存在唯一共有的优势菌属(鞘氨醇单胞菌属,Sphingomonas),且前35个优势属中有27个属在三地间存在明显丰度差异;土壤pH和速效钾是沙棘根际土细菌群落多样性的主要影响因子;根瘤内优势门和属在三省份间存在高度的保守性,仅异根瘤菌属...     

马桑菌株的生物学特性

对从湖北、四川、云南等地采集的尼泊尔马桑(Coriaria nepalensis Wall.)根瘤中分离的20株内生菌纯培养物所进行的研究表明,其形态均具有弗兰克氏菌属的特征。在粗细不一的分枝菌丝体上有泡囊和孢囊,有的还有串珠状结构的菌丝体。不同菌株在液体培养基上生长速度很不一致;菌丝体多呈絮状或颗粒状沉淀,个别还呈薄膜状沉淀;绝大多数菌株的菌丝体具有不同色调的色素;在S培养基中大多数都能产生可溶性色素。上述这些培养特征常因培养基成分和培养方式的不同而有差异。大多数菌株的胞壁组分属Ⅱ型,少数菌株为Ⅲ型;全细胞糖型变化很大,20个菌株可划分为6个糖型,而且绝大多数糖型与已知弗兰克氏菌有所不同。此外,有65％的菌株还具有明显的抗菌活性。