不同生境中桂花和夹竹桃叶际细菌的群落结构

植物叶际微生物多样性是目前植物-微生物关系研究的热点之一,但影响叶际微生物群落结构的主要因素目前还存在很大争议.本研究以生长在3处生境的桂花和夹竹桃为对象,基于高通量测序技术,分析2种植物叶际细菌的群落结构,探讨影响植物叶际细菌群落结构的主要因素.结果表明:来自3处生境的2种植物叶际细菌多样性无显著差异,构成叶际细菌群落的优势门主要包括放线菌门、拟杆菌门、衣原体门、蓝细菌门、厚壁菌门和变形菌门,优势属主要包括甲基杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、薄层杆属、Polaromonas和无毛螺旋体属.植物种类、生境及二者的交互作用均能显著影响叶际细菌群落结构,其中生境的影响最大.     

青杨雌雄株叶际微生物群落多样性和结构的差异

【目的】本论文探究了青杨雌雄株的叶际微生物的群落结构差异及其主要环境影响因素。【方法】以河北小五台山的天然青杨林为研究对象,采用基于16S rRNA/ITS1基因的MiSeq高通量测序技术,分析了青杨雌雄株叶际细菌和真菌的群落结构,并耦合分析其与叶片理化性质的相关性。【结果】测序结果表明细菌和真菌的多样性指数ACE、Chao1、Shannon、Simpson在雌雄株间都无显著性差异(P>0.05)。Metastats组间群落显著性差异分析表明,在门水平,青杨雌雄株叶际细菌和真菌都无显著差异。而在属水平,青杨雌雄株的叶际细菌Amnibacterium和Spingomonas及真菌Aureobasidium、Elmerina、Exobasidium、Endoconidioma、Monilinia和Rhodotorula的相对丰度在雌雄株叶际有显著差异(P<0.05)。基于OTUs的菌群分析表明,青杨雌株和雄株的叶际环境上都有其各自的特有菌群,如雌株的特有真菌Pringsheimia(0.15%)和细菌Chitinophaga(0.04%)。RDA冗余分析表明,叶片含水量与青杨叶际真菌的群落结构有显著相关性(P<0.05),而未发现青杨细菌群落结构与测定的叶片理化性质有显著相关。【结论】青杨雌雄株叶际微生物在属水平有显著分异的菌属,且可能受叶片理化性质影响,该结果为揭示雌雄异株植物的叶际微生物差异有重要借鉴意义。     

茶树叶际选择性富集的内生细菌的鉴定

【目的】茶树(Camelliasinensis)为多年生常绿木本植物,其叶片用于生产茶叶。本论文通过测定茶树叶际内生细菌的菌群组成,比较叶际内生菌与土壤菌群的异同,以鉴定选择性富集于茶树叶际的内生细菌。【方法】本研究采集湖北宜昌邓村茶树,对茶叶表面进行除菌处理,提取茶叶及其内生细菌的总基因组DNA,通过细菌16S核糖体RNA基因(16S rDNA)保守区引物799F和1193R扩增16Sr DNA的V5–V7可变区序列,并通过Illumina二代测序平台对扩增子进行建库测序。【结果】茶叶内生菌群由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和极少量的梭杆菌门(Fusobacteria)5个门,共百余属组成,其中,甲基杆菌属(Methylobacterium)、代尔夫特菌属(Delftia)、微杆菌属(Microbacterium)、红球菌属(Rhodococcus)、Aureimonas和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等以较高丰度富集于叶片组织内部。约40%的茶叶叶际内生细菌也在相应的土壤中存在,表明其可能的土壤来源;非土壤来源的茶叶内生细菌达60%,如Aureimonas和Delftia等。【结论】本研究解析了茶树叶际内生细菌的群落组成与结构,分析了内生细菌的可能来源,为以叶际内生菌为靶标,改善茶叶品质、降解农药残留、防御茶叶病虫害的研究提供基础。     

拮抗菌群对烟草野火病的防治效果及叶际微生物群落多样性的影响

【背景】烟草野火病(Tobacco Wild Fire)是烟草上的主要病害之一,利用拮抗菌防治烟草野火病是具有较好前景的防治手段。【目的】分析烟草叶际微生物群落结构组成和多样性,阐释拮抗菌群施用对烟草野火病的防治效果及对叶际微生物群落的影响。【方法】在烟草上施用3种拮抗菌群,采用16Sr RNA基因高通量测序及生物信息学手段,分析拮抗菌群对烟草叶际微生物群落结构组成和多样性的影响,研究拮抗菌群在叶片上的定殖。【结果】拮抗菌群对烟草野火病的防治效果达到50.44%-68.58%。与对照相比,3种拮抗菌群处理叶际微生物群落结构和组成都产生了明显的变化,群落多样性显著增高。拮抗菌群处理后,烟草叶际微生物泛菌(Pantoea)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和假单胞菌(Pseudomonas)等菌属所占比例发生显著变化,其中芽孢杆菌属(Bacillus)和寡养单胞菌属相比对照增加分别达到3.9倍和7.02倍,其丰度与病情指数显著负相关。【结论】拮抗菌群对烟草野火病有较好的防治效果,施用拮抗菌群显著影响叶际微生物群落的组成和多样性,假单孢杆菌和寡养单胞菌等优势菌属能够在烟草叶际定殖,起到防治烟草野火病的作用。     

模拟增温对青海湖鸟岛土壤微生物的影响

【背景】土壤微生物对其生存的微环境变化极为敏感,鸟岛作为湖滨湿地,对气候变化具有敏感性,但目前关于青海湖鸟岛的土壤微生物鲜有研究。【目的】探究气候变暖后青海湖鸟岛土壤微生物群落特征的变化。【方法】利用开顶箱模拟增温,通过高通量测序方法了解温度升高后土壤细菌及真菌的群落结构以及多样性的变化情况。【结果】温度的升高并未改变青海湖鸟岛土壤微生物的优势菌群,细菌优势菌群为变形菌门和酸杆菌门;真菌优势菌门为子囊菌门,优势菌纲为座囊菌纲。但增温改变了土壤微生物的群落结构,显著升高了拟杆菌门、蓝细菌门、Patescibacteria及球囊菌纲的相对丰度,显著降低了锤舌菌纲的相对丰度。土壤微生物群落的多样性指数也发生了变化,温度上升后微生物的ACE指数及Chao1指数均降低,细菌的Simpson指数及真菌的Shannon指数降低。【结论】青海湖鸟岛土壤微生物对温度升高的响应明显,增温改变了土壤细菌拟杆菌门、蓝细菌门、Patescibacteria的相对丰度及真菌的球囊菌纲、锤舌菌纲的相对丰度,降低了土壤微生物的多样性。     

枯草芽孢杆菌BSD-2对黄瓜叶际微生物数量及菌群结构的影响

【目的】阐明枯草芽孢杆菌BSD-2菌株抗菌素、芽孢及发酵液不同施入形式对黄瓜叶际微生物数量及菌群多样性的影响,为该菌株的应用提供理论基础和依据。【方法】以黄瓜为实验材料于室内进行盆栽实验,设置于接种灰霉病原菌前后喷施抗菌素、芽孢、发酵液,单独接种灰霉病原菌和无菌水空白对照,共8个处理。采用传统微生物分离的方法,利用PB、高氏1号和PDA培养基分离并统计叶际可培养细菌、放线菌和真菌的数量;采用Bio-Rad公司的DcodeTM System进行样品的DGGE分析,对条带数量和灰度进行定量分析,采用UPGMA法对各条带进行聚类分析;采用Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和丰富度分析可培养微生物和DGGE图谱中的群落多样性;并将条带回收测序。【结果】枯草芽孢杆菌BSD-2抗菌素、芽孢及发酵液以接种灰霉病原菌前喷施的效果最佳,均可提高可培养细菌的数量,降低可培养真菌的数量;可使叶际微生物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和丰富度指数增加;其中抗菌素处理对叶际微生物种群结构的影响最小。【结论】枯草芽孢杆菌BSD-2的发酵液可有效抑制真菌的数量;芽孢可有效提高细菌及放线菌的数量;抗菌素则利于保持叶际微生物的丰富度及多样性指数。     

古井老枞茶树生态系统中细菌与真菌群落多样性特征分析

【目的】古井老枞经过漫长生长形成了独特“枞味”,而山场是茶叶品质形成的重要因素,微生物在山场生态系统的生物地球化学循环过程中可能起着关键作用,但老枞生态系统微生物群落组成特征还尚未明确。【方法】以生长于武夷山国家公园慧苑坑古井区域的老枞茶树为研究对象,采集茶树地上部叶片(叶际和叶内)和地下部土壤(根际、非根际和非茶园种植区空白),分别以细菌16S rRNA基因和真菌内部转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)基因为分子标记,采用高通量测序技术分析其细菌和真菌群落组成特征。【结果】老枞茶树地上部细菌和真菌群落丰富度和多样性皆显著低于地下部。共现性网络中,各生态位网络的模块化指数均超过0.4,且微生物物种之间的协同作用大于竞争。门水平,变形菌(Proteobacteria)、酸杆菌(Acidobacteriota)、放线菌(Actinobacteriota)、子囊菌(Ascomycota)和担子菌(Basidiomycota)皆为地上和地下共有优势菌门(相对丰度>1%),地上部变形菌、放线菌和子囊菌含量高于地下部,而酸杆菌和担子菌则相反(P<...     

两种盐生植物根际土壤细菌多样性和群落结构

应用高通量测序技术对西北干旱区两种盐生植物黑果枸杞和里海盐爪爪根际土壤细菌的多样性和群落结构进行研究,旨在揭示两种耐盐植物根际土壤细菌之间以及根际与非根际细菌群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。结果表明:黑果枸杞、里海盐爪爪根际细菌多样性丰度高于非根际土,黑果枸杞根际土壤细菌多样性丰度高于里海盐爪爪。根际和非根际土壤细菌群落的组成和丰度存在差异,从黑果枸杞和里海盐爪爪根际土壤中分别检测出细菌21门289属和22门304属,而从非根际土壤中分别检测出28门285属和24门336属;在两种盐生植物根际土壤中,变形菌门和厚壁菌门均为优势门;拟杆菌门、放线菌门、蓝细菌门及浮霉菌门在根际土壤中的丰度显著高于非根际土壤,而厚壁菌门在根际土壤中的丰度低于非根际土壤。两种植物根际土壤中的细菌优势门和优势属的数量均高于非根际土壤,在黑果枸杞和里海盐爪爪的根际土壤中的细菌优势属分别有10个和9个,而二者非根际土壤中的细菌优势属各有4个,其中假单胞菌属是根际和非根际土壤中的共有优势属。黑果枸杞和里海盐爪爪根系细菌群落组成和丰度存在差异,只有假单胞菌属和盐单胞菌属是两种植物根际土壤中的共有优势属。Unifrac分析和聚类分析表明,两种盐生植物根际土壤细菌之间的相似性大于根际和非根际细菌群落间的相似性。细菌多样性与土壤有机碳、有机质、总氮正相关,与pH、电导率负相关,电导率和pH,有机碳和总氮分别是非根际土,根际土壤细菌群落物种组成的主要影响因素。     

艾比湖湿地芦苇根际土壤氨氧化古菌的多样性和群落结构

【目的】旨在揭示耐盐植物芦苇根际与非根际土壤AOA群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。【方法】应用高通量测序技术以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,对新疆艾比湖湿地荒漠生态系统不同季节(春、夏、秋)芦苇根际与非根际土壤氨氧化古菌(AOA)的多样性和群落结构进行研究。【结果】结果表明,不同季节芦苇根际土壤AOA多样性和丰富度存在差异,相比非根际土壤,夏季和秋季芦苇根际土壤AOA多样性较低丰富度较高,春季多样性较高丰富度较低。芦苇根际土壤中AOA的多样性为春季夏季秋季。AOA群落组成分析表明,土壤样品中AOA群落主要集中在泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota),其中泉古菌门为主要优势菌门。RDA分析表明,含水量(SM)、有机质(SOM)、总氮(TN)和pH是影响芦苇根际土壤AOA群落多样性和丰富度的主要环境因子。【结论】不同季节芦苇根际土壤AOA多样性及丰富度存在差异,相比非根际土壤,芦苇根际土壤AOA更丰富。     

根际细菌在长刺蒺藜草氮素利用中的作用

【目的】入侵植物长刺蒺藜草在贫瘠土壤中能够快速生长和扩张,形成单一优势群落。本研究分析长刺蒺藜草入侵对土壤氮循环及相关微生物群落的影响,以期为揭示其入侵的微生态学机理提供理论依据。【方法】利用16S rRNA和nifH基因扩增子高通量测序技术分析长刺蒺藜草、披碱草、冰草、狗尾草根际土壤细菌及固氮菌群落结构和功能的差异。【结果】长刺蒺藜草入侵显著增加了土壤全氮和硝态氮含量,显著降低了水溶性氮和铵态氮的含量。根际土壤高通量分析结果表明:芽孢杆菌、蓝细菌、念珠藻、鱼腥藻、厚壁菌门在长刺蒺藜草固氮菌群落中有明显富集;长刺蒺藜草可能通过增加变形菌门的相对丰度,降低蓝细菌和厚壁菌门的相对丰度来提高其固氮能力,促进对氮素的吸收利用;硝化螺旋菌属和阿菲波菌属在长刺蒺藜草对氮素的利用过程中影响较小。【结论】长刺蒺藜草通过改变入侵地根际土壤细菌和固氮菌的群落结构,影响根际土壤的氮素环境,以利于自身生长。     

功能作图(functional mapping)分析大肠杆菌和金黄色葡萄球菌之间的竞争互作

【背景】功能作图(functionalmapping)模型是基于统计方法的分析生物体动态复杂性状发育的全基因组作图方法,旨在定位性状发育过程中的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),将功能作图应用于微生物研究有助于解析复杂的互作过程。【目的】利用功能作图定位两种微生物在动态生长发育过程中发挥显著作用的QTL,通过基因功能注释找到影响微生物表型生长的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌各100个菌株单独培养和一一配对共同培养,将取得的各菌株生长丰度表型数据和单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)数据进行关联分析,找到同一物种在不同培养条件下对生长起作用的显著QTL。【结果】通过功能作图分析,在大肠杆菌中定位到217个QTL,金黄色葡萄球菌中定位到152个QTL;通过功能聚类和基因注释分析发现,QTL所在候选基因中金黄色葡萄球菌scdA、sdrC、sdrD、ftsA和大肠杆菌phr、nagC、eptA、ppsA、priA、flim基因对微生物的生长发挥了较大作用。【结论】本文借助功能作图定位了大肠杆菌和金黄...     

中国北部湾光裸方格星虫可培养微生物的分离鉴定及其活性代谢物产生菌筛选

【目的】本研究从北部湾海域光裸方格星虫(Sipunculus nudus)肠道中分离鉴定可培养微生物,并对筛选菌株的代谢物活性进行研究,为后续开发和利用光裸方格星虫肠道微生物代谢产物提供理论支持。【方法】通过微生物培养、菌株分离纯化和16S rRNA基因序列分析,分析鉴定湛江、北海、防城港三地光裸方格星虫肠道可培养微生物;采用透明圈法、可见分光光度法、平板打孔法等对产胞外活性代谢物的菌株进行筛选和活性分析。【结果】中国北部湾不同海域光裸方格星虫肠道可培养微生物包括弧菌属(Vibrio)、希瓦氏菌属(Shewanella)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、发光杆菌属(Photobacterium)和芽孢杆菌属(Bacillus)等12个细菌属。弧菌属(Vibrio)是3个地区样本共有的优势菌群。具有产胞外水解蛋白酶、壳聚糖酶、多糖以及抑菌活性等能力的菌株主要来自假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、发光杆菌属(Photobacterium)和芽孢杆菌属(Bacillus)。【结论】中国北部湾不同海域光裸方格星虫肠道可培养微生物在属的种类上存在显著性差异,且光裸方格星虫肠道菌株具有产生多种胞外活性代谢物的能力,是一种良好的海洋活性代谢物来源。     

冰川生态系统固碳微生物研究进展

[目的] 海南海口含有丰富的温泉资源,对温泉微生物多样性进行研究,有助于进一步开发和利用海南温泉微生物资源。[方法] 本文采用Illumina HiSeq高通量测序技术对海口3个温泉[海甸岛荣域温泉（S1）、火山口开心农场温泉（S2）和西海岸海长流温泉（S3）] 水样中微生物ITS序列和16S rRNA基因V3-V4区进行测序及生物信息学分析,探究海口市3个不同区域的温泉真菌多样性与细菌多样性。[结果] （1）α多样性分析表明,真菌群落中,S3 > S1 > S2,而在细菌群落中,S2 > S1 > S3。β多样性分析表明,3个温泉真菌群落和细菌群落组成差异皆显著。（2）分类分析表明,温泉真菌群落优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,细菌群落优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、Thermi、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、绿菌门（Chlorobi）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）。（3）CCA（Canonical correspondence analysis）分析表明,3个温泉的真菌群落主要影响因子是温度,细菌群落主要影响因子是总磷。[结论] 海南省海口市温泉中含有丰富的微生物资源,其微生物群落组成受多种环境因子影响,且影响真菌和细菌的主要环境因子不同。     

Seasonal Dynamics in a Yeast Population on Leaves of the Common Wood Sorrel Oxalis acetosella L.

Analysis of an epiphytic yeast population on the leaves of the evergreen common wood sorrel Oxalis acetosella L. throughout a year showed that the density and the species composition of this population underwent regular seasonal changes. There were almost no yeasts on the young spring leaves. However, the yeast population on the mature leaves tended to increase in the autumn, reaching a maximum after the formation of continuous snow cover. Then the yeast population on the leaves tended to decrease, reaching a minimum in the spring. The species diversity of the yeasts was maximum in the autumn. The population of the epiphytic yeast species Cystofilobasidium capitatum, Rhodotorula fujisanensis, Leucosporium scottii, and Cryptococcus flavus peaked in the autumn. On the other hand, the population of the widespread epiphytic species Cryptococcus laurentii on the wood sorrel leaves peaked in January. The relative abundance of the red-pigmented phytobionts Rhodotorula glutinis and Sporobolomyces roseus virtually did not change throughout the year. The relative abundance of the euribiotic species Cryptococcus albidus showed irregular monthly variations. The data obtained show that the epiphytic microbial population of various plants can be comprehensively studied only by analyzing this population throughout the vegetative period of the plants.     

水环境中重金属铜对异育银鲫肠道微生物的影响

【目的】了解水环境中重金属铜对异育银鲫肠道微生物组成及多样性的影响。【方法】采用试剂盒提取异育银鲫肠道总DNA,然后对总DNA进行16S r RNA进行扩增,构建异育银鲫肠道微生物16S r RNA基因克隆文库,最后进行数据分析。【结果】厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门为异育银鲫肠道中主要的细菌类群,在不同浓度的重金属铜胁迫处理后,厚壁菌门的含量明显降低。稀释性曲线、Venn图和多样性指数分析结果表明,重金属铜胁迫处理后异育银鲫肠道微生物多样性明显降低。【结论】重金属铜会使异育银鲫肠道微生物组成及多样性降低。此结果为研究重金属污染对异育银鲫健康状况的影响及异育银鲫养殖过程中病害的诊断奠定基础。     

广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征

【背景】近年来,油茶低效林面积较大,根际土壤微生物影响林木抗性和生长,对林业可持续发展具有重要意义。【目的】了解广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征。【方法】利用高通量测序分析油茶根际土壤微生物群落组成。【结果】油茶根际土壤细菌有26门77纲201目377科593属676种,真菌有14门50纲121目266科502属631种。油茶根际土壤中的优势细菌为酸杆菌门和变形菌门,优势真菌为子囊菌门和担子菌门。两种油茶根际土壤微生物组成差异显著,本地油茶根际土壤的细菌多样性显著高于引种油茶。在门水平上,脱硫杆菌门细菌和罗兹菌门、被孢霉门真菌的相对丰度在两种油茶间差异显著,Amorphotheca在本地油茶根际土壤中特异性富集。两种油茶根际土壤细菌碳代谢相对丰度差异显著,真菌以腐生营养型为主,其次为病理营养型和共生营养型。本地油茶根际土壤中显著富集土壤腐生菌,而共生营养型真菌(尤其是丛枝菌根真菌)相对丰度(6.43%)显著低于引种油茶中(21.83%)。此外,有机质和养分含量是影响油茶根际土壤微生物群落的关键因子。【结论】本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落组成和结构差异显著,Amorp...     

草假单胞菌HT1在蚕豆根和茎的定殖特性及对内生细菌多样性的影响

[背景] 关于蚕豆内生生防细菌的定殖规律及其对内生细菌微生物多样性的研究鲜有报道。[目的] 明确草假单胞菌HT1在蚕豆的定殖特性以及对根茎部内生细菌群落多样性的影响。[方法] 采用抗生素标记法测定菌株HT1的定殖特性,利用高通量测序技术分析该菌灌根处理与对照处理蚕豆根茎部内生细菌的群落多样性。[结果] 菌株HT1的定殖数量为根>茎>叶,呈先升后降的趋势,根部、茎部、叶部在第7天达到最大值,在第83天仍能检测到标记菌株。灌根处理降低了内生细菌的丰富度,提高了根内生细菌物种多样性;灌根处理组根部厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门丰度显著提高,茎部变形菌门的相对丰度有所升高但无显著影响;在属水平上,灌根处理后,根部如Romboutsia、Mitsuaria、乳杆菌属、德沃斯氏菌属等属的相对丰度明显升高,茎部假单胞菌、Muribaculaceae、Elstera、鞘氨醇单胞菌属等属的相对丰度明显升高。[结论] HT1菌株能在蚕豆植株体内定殖达83 d以上,并且可以影响蚕豆植株内部的微生物群落结构组成,提高相关微生物的相对丰度。