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。     

新疆两盐湖可培养极端嗜盐菌组成及功能多样性研究

【目的】通过分析不同成盐类型盐湖中的极端嗜盐菌群落组成差异,探究可培养极端嗜盐菌的功能特性。【方法】采集新疆硫酸盐型盐湖七角井和碳酸盐型盐湖南湖的土壤样品,通过平板稀释涂布法分离极端嗜盐菌,经过形态学观察、特征分析获取代表菌株,通过耐盐性测定和16S rRNA基因序列测序等对代表菌株进行鉴定,并对极端嗜盐菌的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和酯酶活性进行筛选,同时检测苯酚降解能力。【结果】本研究共获得1 679株极端嗜盐菌,代表菌株45株,隶属于5门14个属,古菌数量(70.58%)明显多于细菌,最优盐浓度生长范围为18.4%–20.0%。在属水平上,盐湖中优势类群为古菌的Haloterrigena属(32.94%)和Natrialba属(26.03%),以及细菌的Aquisalimonas属(9.85%)和Aliifodinibius属(8.10%)。两盐湖中,盐度较低的南湖物种丰富度高于七角井盐湖,古菌物种组成相似,均以Haloterrigena属为主;细菌群落组成有差异,南湖以Aquisalimonas属为主,而七角井以Aliifodinibius属为主。功能筛选表明,盐湖中80%的嗜盐...     

海南东寨港红树林不同植被土壤微生物群落结构比较

【目的】比较不同植被下红树林土壤细菌和古菌的多样性及群落结构,认识红树林土壤微生物资源多样性。【方法】直接提取红树林土壤总DNA,采用细菌通用引物27F/1492R和古菌通用引物Arch21F/Arch958R进行PCR扩增,构建细菌和古菌16S rRNA基因文库,对海南东寨港自然保护区秋茄林、无瓣海桑林和无红树林裸滩土壤的细菌和古菌多样性和群落结构进行分析和比较。【结果】3种土壤样品的细菌类群包括变形细菌门(Proteobacteria)等16个类群,其中变形细菌门(Proteobacteria)与绿屈挠菌门(Chloroflexi)是优势类群;古菌包括6个嗜泉古菌界(Crenarchaeota)类群和7个广域古菌界(Euryarchaeota)类群,分别以Marine Benthic Group C、Marine Benthic Group D为优势类群。多样性指数(H’)和物种丰富度指数(Schao1)表明,本地种秋茄林下土壤细菌和古菌的多样性指数最高,外来种无瓣海桑显著低于秋茄林,甚至明显低于相邻无红树林裸滩沉积物;不同植被下土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异,秋茄林土壤微生物群落结构和无红树林裸滩沉积物更相似。【结论】红树林土壤微生物类群丰富,不同植被下土壤细菌和古菌多样性和群落结构存在显著差异。     

可培养盐碱菌多样性的研究进展

存在于高盐强碱极端环境的微生物因其独特的生命方式,引起了广泛的关注。根据盐碱环境所含的可溶性盐成分,可分为"NaCl型"和"苏打型(Na_2CO_3/NaHCO_3)"两大类,前者的碱性pH值较低而后者碱性pH值较高。本文总结了盐碱菌适宜生长条件在盐度0.5 mol/L和碱性pH 9.0之上且有效发表的标准菌株,并对这些菌株的生物多样性及生理特性进行了阐述;可培养盐碱细菌的数量及其多样性远远大于盐碱古菌,但是盐碱细菌对高盐度和强碱性p H依赖程度相对较低。盐碱细菌主要组成依次为芽孢杆菌纲(Bacilli,占总数约40%)、γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria,30%)、梭菌纲(Clostridia,11%)、δ-变形菌纲(δ-Proteobacteria,6%)和放线菌纲(Actinobacteria,6%),而盐碱古菌主要组成为盐古菌纲(Halobacteria,92%)和甲烷微菌纲(Methanomicrobia,8%)。这些极端微生物在生物地球化学过程中或生态循环中扮演着重要的角色和功能,挖掘和利用盐碱菌具有重要意义。     

应用Illumina MiSeq高通量测序技术分析河西走廊地区盐碱土壤微生物多样性

【目的】以甘肃省河西走廊地区的9个盐碱土壤样品(原生盐碱土、次生盐碱土、农田土)为材料,研究该地区盐碱土壤中微生物群落的多样性。【方法】提取土壤微生物总DNA,应用Illumina Mi Seq高通量测序技术进行分析。【结果】从分布在河西走廊3个流域的9个盐碱土样品中共获得325 089条微生物的16S r RNA基因序列。冗余分析和热图分析表明,原生盐碱土与次生盐碱土、原生盐碱土与农田土微生物群落构成差异较大,次生盐碱土与农田土微生物群落差异较小。土壤p H对微生物群落组成的影响最显著。多样性指数和稀释性曲线分析得出,在9个土壤样品中,S6号Shannon指数最大,S1号Shannon指数最小,S1号Simpson指数最大,S6号Simpson指数最小,说明原生盐碱土的微生物群落多样性最低,次生盐碱土的微生物群落多样性最高。盐碱土壤中主要的微生物群落包括9个门,其中变形菌门占主导地位,其余依次是放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、浮霉菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、厚壁菌门和疣微菌门。原生盐碱土和农田土中占优势的微生物群落是变形菌门,次生盐碱土中占优势的微生物群落是放线菌门。【结论】河西走廊地区盐碱土壤中微生物多样性非常丰富,存在大量的微生物类群,尤其是在次生盐碱土壤中。     

青海湖与中国内陆盐湖古菌群落组成的比较

【目的】本研究旨在全面揭示中国最大的内陆咸水湖——青海湖的古菌群落结构,并对青海湖与盐湖的古菌多样性及群落结构进行比较。【方法】随机选取了青海省的茶卡盐湖、陕西省的花马池盐湖和苟池盐湖以及山西省的运城盐湖作为盐湖组。青海湖与盐湖组每个湖泊各采取5个样品,采用针对16S rRNA基因的高通量测序技术分析5个湖泊中的古菌群落组成。【结果】研究发现,青海湖的优势菌群为DHVEG-6_norank、Methanomicrobia_unclassified、Methanobacterium(甲烷细菌属)、Methanolobus(甲烷叶菌属)、Candidatus_Methanomethylophilus、Miscellaneous_Euryarchaeotic_Group(MEG)_norank、AMOS1A-4113-D04_norank、Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)、Miscellaneous_Crenarchaeotic_Group_norank。其中,DHVEG-6_norank(70.46%)占绝对优势,但该类群在盐湖中含量极少。4个盐湖的共有优势属为Halonotius、Halorubrum(盐红菌属)、Natronomonas(嗜盐碱单孢菌属)、Halobellus和Haloarcula(盐盒菌属)。对于青海湖与盐湖之间的古菌群落多样性,影响最大的因素为湖水的矿化度,矿化度与5个湖泊的古菌多样性呈负相关,矿化度较低的青海湖群落组成与其他4个盐湖差异显著,无共同优势菌;其次为pH,pH与湖泊中古菌群落多样性呈微弱正相关,小幅度影响到某些菌属的丰度;而本文研究范围内的海拔与其群落结构及多样性没有明显相关性。【结论】青海湖与其他4个盐湖之间的群落结构及多样性有显著差异,矿化度对古菌群落多样性具有显著影响。另,本次测序发现5个湖泊中均有大量未分类的古菌,应为潜在的新种。     

大兴安岭典型永久冻土土壤细菌群落组成和多样性

【背景】土壤微生物是土壤生物中的重要成分,参与了土壤生态系统中关键的生物化学循环过程。但是关于寒温带多年冻土土壤微生物的研究还比较薄弱。【目的】探究大兴安岭多年冻土土壤中微生物的多样性和种群结构。【方法】利用MiSeq高通量测序技术对黑龙江大兴安岭地区呼中保护区落叶松冻土和樟子松林冻土土壤样品进行测序。【结果】在落叶松冻土和樟子松林冻土土壤中,相对丰度最高的优势菌群的组成基本一致,在门水平有疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿菌门(Chlorobi)、Parcubacteria、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)10个细菌门类,其中,疣微菌门(Verrucomicrobia)在樟子松林土壤中的相对丰度较多,变形菌门(Proteobacteria)在落叶松林土壤中的相对丰度较多。通过α多样性分析可知,落叶松冻土土壤微生物的群落多样性高于樟子松林冻土,而且两者的细菌群落组成与结构差异性较大。【结论】为深入认识大兴安岭多年冻土区的土壤微生物群落结构组成以及影响因素提供数据支撑。     

新疆天山北坡不同盐湖微生物菌群结构及其影响因子

新疆分布的众多湖泊由于干旱气候成盐作用强烈,近半数已演化到盐湖发展阶段,不同盐湖中也因此蕴含着丰富的耐盐及嗜盐微生物资源。为更好的掌握新疆盐湖微生物资源分布规律及对环境因子变化的响应规律,利用高通量测序技术对新疆天山北坡5个不同演化阶段盐湖湖底沉积物中细菌、古菌多样性和菌群结构及其主要驱动因子进行研究,探讨盐湖演化过程中原核微生物群落结构变化规律。分别采集5个盐湖湖底沉积物样本,进行理化因子测试与细菌和古菌16S rRNA扩增子测序分析,比较不同盐湖理化性质和原核微生物菌群差异,并对原核微生物丰度与环境因子进行关联分析。实验结果表明：5个盐湖湖底沉积物总盐和Na⁺含量顺序为：巴里坤湖 > 伊吾湖 > 艾比湖 > 盐湖 > 柴窝堡湖,除艾比湖外其他四个盐湖沉积物均呈碱性。Alpha多样性结果显示5个盐湖细菌richness、chao1、ACE和shannon丰富度指数均大于古菌相应丰富度指数,不同盐湖细菌丰富度指数差异较大,古菌丰富度指数差异相对较小。从5个盐湖湖底沉积物中共检测获得细菌58门、68纲、138目、253科和560属,古菌4门、8纲、12目、21科和60属,细菌以变形菌门为主,古菌以广古菌门为主。不同盐湖细菌和古菌优势属种类均不相同,巴里坤湖主要是一些嗜盐和耐盐细菌属,而伊吾湖主要是嗜盐和耐盐古菌属,PCoA分析结果也表明不同盐湖微生物在OTUs水平有其独特菌群结构类型。RDA和Bioenv分析结果表明,盐湖湖底沉积物中微生物菌群群落结构主要受Na⁺和总盐（TS）浓度的影响,对细菌菌群结构影响较大,而古菌菌群结构可能受多种理化因子共同调节。此外,盐湖特殊卤水成分会对微生物群落结构产生重大影响。     

云南洱源牛街热泉原核微生物多样性分析

【目的】通过分析富含高分子有机物的云南洱源牛街热泉原核微生物16SrRNA基因克隆文库,丰富对高温热泉原核微生物多样性的认识,为进一步开发和利用该热泉微生物资源奠定基础。【方法】构建洱源牛街高温热泉原核微生物16SrRNA基因克隆文库,通过测序和序列相似性比对以及聚类分析研究该热泉原核微生物的多样性。【结果】该热泉原核微生物以细菌为主,包括变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、梭杆菌门(Fusobacteria)等在内的约10个细菌类群,其中变形菌门中的β-变形菌纲(β-Proteobacteria)为优势菌群,其次为拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿菌门(Chlorobi);古菌的生物量和丰度较细菌少,分属广古菌(Euryarchaeota)和泉古菌(Crenarchaeota)两个类群,以广古菌为优势类群。     

新疆低阶煤本源生物甲烷转化中微生物群落组成及变化

【目的】探究新疆低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落组成及多样性。【方法】采用厌氧培养方法和末端限制性片段长度多态性技术(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)分析新疆低阶煤本源微生物对甲烷转化及有机酸含量的影响,分析新疆哈密大南湖长焰煤生物甲烷转化过程中微生物群落动态变化。【结果】研究表明长焰煤和褐煤对本源微生物产甲烷影响较小,随着低阶煤生物甲烷转化时间的延长,甲烷产量呈上升趋势,转化60 d后长焰煤甲烷产量高达10.28 m L/g,挥发性有机酸(VFA)浓度则最低;微生物多样性指数变化不明显,不同转化时间微生物主要类群为放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Firmicutes),变形菌门(Proteobacteria);甲烷菌的群落结构相对于细菌较简单,在整个低阶煤生物转化产甲烷过程中共有古菌类群为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷盐菌属(Methanohalobium)、甲烷叶菌属(Methanolobus)、甲烷食甲基菌属(Methanomethylovorans),它们是构成群落结构的基本菌群。【结论】低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落具有丰富的多样性,且不同时期多样性有较大差异。甲烷菌群落结构相对于细菌较简单,共有类群明显。