神木地区耐旱灌木和草本豆科植物根瘤菌遗传多样性

豆科植物具有抗逆性强、耐瘠薄的特性,许多豆科植物是荒漠地区的先锋植物,在生态环境保护中起重要作用.以神木地区主要的灌木和草本豆科植物-根瘤菌共生体系为材料,采用16S rRNA PCR-RFLP和序列分析等方法,对分离得到的55株菌进行多样性分析,其中,30株菌分离自灌木豆科植物紫穗槐和柠条,25株菌分离自草本豆科植物斜茎黄芪、苜蓿、草木樨黄芪等.结果表明: 这些菌株共有11种16S rRNA PCR-RFLP遗传图谱类型,分离自草本豆科植物的菌株主要归属于中慢生根瘤菌属、剑菌属、根瘤菌属、叶瘤杆菌属和土壤杆菌属5个属,分别与华癸中慢生根瘤菌、地中海中慢生根瘤菌、刺槐中慢生根瘤菌、费氏剑菌、草木樨剑菌、木兰根瘤菌、放射根瘤菌、突尼斯叶杆菌和根癌土壤杆菌系统发育关系最近.分离自灌木豆科植物的菌株仅归属于中慢生根瘤菌属,分别与华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌系统发育关系最近.华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌是两类豆科植物的共生菌种,表明在干旱地区,根瘤菌对两种类型豆科植物的选择共生存在差异,这与豆科植物种类有关,还可能与其所处生态环境有关.     

根瘤菌系统学研究进展与展望

根瘤菌(Rhizobia)原指能与豆科植物共生固氮的革兰氏阴性细菌,归属于变形杆菌门的α-变形杆菌纲和β-变形杆菌纲。近年来,细菌系统学研究方法的发展及大量新菌株的研究,大大改变了根瘤菌的分类方法和分类系统。最新的分类体系中,对α-纲内的根瘤菌属(Rhizobium)进行了重新划分:一部分种仍保留在根瘤菌属内,新增了副根瘤菌属(Pararhizobium)和新根瘤菌属(Neorhizobium),恢复并修订了土壤杆菌属(Agrobacterium)和其它根瘤菌属(Allorhizobium),且所有属中都包括了共生和非共生的细菌。α-纲内的中华根瘤菌属(Sinorhizobium)学名虽已被剑菌属(Ensifer)取代,但在研究共生的细菌时,前者的名称仍被广泛使用。在分类方法方面,最重要的进展是全基因组序列测定及平均核苷酸一致性(ANI)已取代传统的DNA同源性分析。由于16S rRNA基因序列在根瘤菌系统发育中的保守性,目前它多用于确定系统发育中属的分类地位,而多基因序列分析、全基因组序列比较来确定种的分类地位已成为确定根瘤菌基因种的"黄金标准"。加上生理生化特性、脂肪酸、醌等的快速测定获得表型和化学分类数据,使得近十年来根瘤菌的系统学快速发展。可以期待,未来基于全基因组序列分析的根瘤菌分类系统将更趋稳定,但大量的新种仍有待描述,而这仍会导致建立一些新属,或在原本不包括根瘤菌的细菌属内分离到一些共生固氮的种或菌株。另外,药用豆科植物苦参与含有不同结瘤基因型的多种根瘤菌共生混杂性的发现,突破了原来对共生专一性的认识,为豆科植物与根瘤菌之间共生关系的研究开拓了新思路。     

采伐剩余物管理对杉木人工林土壤nosZ型反硝化细菌群落多样性的影响

反硝化细菌是土壤氧化亚氮(N₂O)排放的关键因子。以杉木人工林为研究对象,设置4种采伐剩余物处理方式(RF:对照;RB:火烧;MT:粉碎;NR:移除),采用高通量测序技术,以nosZ为标记基因,测定了自2018年9月—2020年9月,2年期间土壤nosZ型反硝化细菌群落的组成和丰度。研究结果显示,4种采伐剩余物处理中的土壤nosZ型反硝化细菌90%以上来自变形菌门,优势菌属包括固氮螺菌属、中慢生根瘤菌属、动胶菌属、伯克霍尔德菌属、嗜酸菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、固氮弧菌属以及无色杆菌属;样本间差异物种的显著性分析表明,在处理完成半年时,火烧相较于对照于β-变形菌纲水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成一年时,火烧分别于红螺菌目、红螺菌科、固氮螺菌属水平显著高于粉碎;粉碎相较于移除在处理完成一年时,于γ-变形菌纲和产碱菌科水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成两年时,粉碎处理的nosZ基因丰度在变形菌门水平显著高于对照和火烧。α多样性数据显示,处理完成一年时,粉碎处理相较于对照和移除显著增加了Shannon和Simpson指数;处理完成两年时,粉碎和火烧...     

呼伦贝尔草原土壤固氮微生物nifH基因多样性与群落结构

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术及扩增产物序列分析方法比较研究了呼伦贝尔5种草地类型(线叶菊草原、贝加尔针茅草原、羊草草原、大针茅草原、克氏针茅草原)土壤固氮微生物nifH基因多样性及群落结构特征.结果表明,不同草地类型间土壤固氮微生物群落组成差异显著,羊草草原和大针茅草原相似性较高,相似度为67%,而其他3个草地类型间相似性较低,相似度均低于60%.羊草草原土壤nifH基因多样性最高,其次是克氏针茅草原、大针茅草原和贝加尔针茅草原,线叶菊草原最低.系统发育分析结果表明,呼伦贝尔草原土壤固氮微生物大部分属于变形菌门的α-变形菌纲,分别隶属于慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属、红假单胞菌属、固氮螺菌属.5种草地类型中,克氏针茅草原土壤中联合固氮菌和自生固氮菌居多,而其他4个草地类型均以共生固氮菌为优势生态类型.     

野生及温室盆栽蕙兰可培养根内生细菌的遗传多样性

惠兰(Cymbidium faberi)是中国兰属代表种之一,具有很高的观赏价值和经济价值,对其内生细菌进行研究不仅可以丰富植物内生细菌资源,还可以为探讨兰花与微生物之间的相互作用关系提供基础数据。本研究采用分离培养方法及16S r RNA基因序列测定对天目山野生蕙兰、在温室培养1年后的蕙兰根内生细菌遗传多样性进行了研究。结果表明:从野生蕙兰根内分离得到的97株细菌分属于变形菌门的α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲及厚壁菌门的13个属,其最优势类群为γ-变形菌纲(86.60%),Lelliottia(26.80%)为最优势菌属。从温室盆栽蕙兰根内分离得到的52株细菌分属于变形菌门的α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲及放线菌门的9个属,优势类群为β-变形菌纲(48.08%),优势菌属为草螺菌属(Herbaspirillum)(34.62%),其中菌株eh R17为潜在的新种。这些结果表明天目山野生蕙兰可培养根内生细菌多样性较其在温室培养1年后更为丰富,同时也说明植物内生细菌的群落结构与生长环境密切相关。     

高通量测序分析胡萝卜连作与轮作土壤细菌多样性

为了揭示胡萝卜连作与轮作模式中土壤细菌群落结构和多样性特征,并探究两种耕作模式根际细菌群落结构差异,本研究采用Illumina Hi Seq PE250测序平台的双末端测序(Paired-End)法对4组土样的16S r RNA V4区进行测序,并进行生物信息学分析。结果显示,4个样本共获得196 220条有效序列,相同测序深度(28 890条)下,RM.F (胡萝卜-万寿菊轮作根际土壤)样品中的Chao1指数和Shannon指数均高于RM.R (胡萝卜连作根际土壤)样品。RM.F样品中的优势菌纲为α-变形菌(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)及芽孢杆菌纲(Bacilli)。RM.R样品中的优势菌纲是γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidia)。OTUs比对结果显示,希瓦氏菌属(Shewanella)、Clostridium sensu stricto 1、Parabacteroides、不动菌属(Acinetobacter)等在RM.R样品中显著增高。而在RM.F中,盐单胞菌属(Halomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、节杆菌属(Arthrobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、杆菌属(Bacillus)等具有较高丰度。主成分分析显示,RM.R、RM.F、NRM.R、NRM.F 4组样本能被较好的区分开,表明胡萝卜连作和胡萝卜-万寿菊轮作使根际与非根际土壤细菌群落结构差异显著。综上研究结果,胡萝卜连作会使根际土壤菌群多样性下降,使菌群结构退化,导致根际微生态失衡,从而引发连作病害。这一结果为通过调节土壤微生态来提高作物质量及产量提供了理论支持。     

基于高通量测序的4种硝化细菌富集培养物微生物群落结构分析

【目的】比较分析4种硝化细菌富集培养物(以铵盐为氮源的淡水富集物A、以亚硝酸盐为氮源的淡水富集物B、以铵盐为氮源的低温淡水富集物C和以亚硝酸盐为氮源的海水富集物D)的微生物群落结构与组成。【方法】分别提取样品的总DNA,采用高通量测序技术,分析微生物群落的组成、丰度和多样性。【结果】在不同微生物的分类水平,4个样品共检测到24门47纲129属。4个样品的优势菌门均为变形菌门;样品A、B、C的优势菌纲为β-变形菌纲和γ-变形菌纲,样品D的优势菌纲为γ-变形菌纲、δ-变形菌纲和芽孢杆菌纲;而优势菌属各不相同,其中样品A为亚硝化单胞菌属(24.56%),样品B为链霉菌属(7.15%),样品C为噬菌弧菌属(19.36%)和类诺卡氏菌属(19.35%),样品D为嗜酸菌属(13.6%)和柄杆菌属(11.5%)。共检测出7种具有硝化功能的细菌,其中样品A、B和D中主要是亚硝化单胞菌属,占比分别为24.56%、4.94%和0.63%,样品C主要为Nitrospirillum(0.69%)和硝化螺旋菌属(0.69%)。此外在样品中还检测到红灯食烷菌、羽扇豆根瘤菌等有益菌,以及弧菌属、伯克霍尔德菌等致病菌。【结论】阐述了4个样品微生物群落结构的多样性,确定了不同培养物中起主要作用的硝化细菌类群以及其它与环境物质循环相关或具有特殊生理特性的菌群,研究结果为硝化细菌富集培养物的实际应用奠定了基础。     

好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化菌群结构

以nirK和nirS基因为标记,利用PCR-DGGE技术研究了好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化群落结构。结果表明,样品中大部分nirK-反硝化菌都属于α-变形菌纲中的根瘤菌目Rhizobiales,而nirS-反硝化菌则与β-变形菌纲(包括红环菌目Rhodo-cyclales和伯克氏菌目Burkholderiales)及γ-变形菌纲(假单胞菌目Pseudomonadales)细菌相似。在nirK-及nirS-群落中均发现了未与已知菌群聚类的特殊序列。细菌的生长方式(生物膜或活性污泥)对反硝化群落结构有显著影响。这些结果将为生物膜-活性污泥复合工艺中的反硝化过程提供基础数据。     

印度洋深海沉积物石油烃降解菌分离、鉴定与多样性分析

烃类物质在海洋环境中广泛分布,深海可能含有特殊的烃降解微生物。本研究通过对西南印度洋中脊与印度洋中部深海沉积物中石油降解菌的富集培养和分离鉴定,从6个站点的样品中共分离得到800株菌,通过BOX-PCR去重复菌株后,对其中183株菌进行了16S rRNA基因序列分析,发现这些菌分属于23个属;其中,γ-变形菌纲的食烷菌属(Alcanivorax)和放线菌纲的微杆菌属(Microbacterium)占优势。此外,还发现了食烷菌属2个潜在的新种、假海栖菌属(Pseudooceanicola)1个潜在新种。高通量测序结果证明,富集菌群中γ-变形菌纲是优势菌,主要包括食烷菌属、盐单胞菌属(Halomonas)、海杆菌属(Marinobacter)等。结合可培养菌与高通量测序结果,食烷菌属、盐单胞菌属、海杆菌属、交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)、海源菌属(Idiomarina)与微杆菌属(Microbacterium)是沉积物样品中常见的石油烃降解菌,迪茨氏菌属(Dietzia)、红球菌属(Rhodococcus),假单胞菌属(Pseudomonas)、赤杆菌属(Erythrobacter)与副球菌属(Paracoccus)等可能也参与了烃的降解。     

蝎子肠道内微生物多样性研究

蝎子是一种重要的药用动物,还具有很高的营养价值。分别采用非培养和纯培养方法研究蝎子肠道内的微生物群落,结果表明,非培养方法检测到的蝎子肠道内微生物大部分属于α,β,γ-Proteobacteria类群,纯培养法分离到的菌株多属于高G C含量的革兰氏阳性菌,两种方法都检测到肠杆菌属(Enterobacter)、沙雷氏菌属(Serratia)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)菌株,综合两种方法检测结果,蝎子肠道微生物共包括23个属,分别是肠杆菌属(Enterobacter)、沙雷氏菌属(Serratia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、气单胞菌属(Aeromonas)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、土地杆菌属(Pedobacter)、代尔夫特菌属(Delftia)、罗尔斯通氏菌属(Ralstonia)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、鞘鞍醇单胞菌属(Sphingomonas)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、戈登氏菌属(Gordonia)、诺卡氏菌属(Nocardia)、红球菌属(Rhodococcus)、两面神菌属(Janibacter)、考克氏菌属(Kocuria)、微球菌属(Micrococcus)、壤霉菌属(Agromyces)、微杆菌属(Microbacterium)、土壤球菌属(Agrococcus)、异常球菌属(Deinococcus)、鸟氨酸微菌属(Ornithinimicrobium),还有一些属于不能培养的未知菌。