微生物分子生态学研究方法的新进展

环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点,长期以来,由于受到研究技术的限制,对微生物的群落结构和多样性的认识还不全面,微生物的功能及代谢机理方面了解也很少.随着高通量测序、基因芯片等新技术的不断更新,微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化.高通量测序技术改变了微生物多样性、宏基因组学和宏转录组学的研究方法,GeoChip高密度覆盖海量已知功能的基因探针于单张芯片,能快速确定微生物和已知功能基因的存在与否.总结和比较了目前最新的研究手段,并归纳了这些方法的适用性和优缺点.     

基于宏组学方法认识微生物群落及其功能

进入后基因组学时代,测序技术飞速发展,测序成本明显下降,形成了涵盖宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白质组学的宏组学技术,推动了对微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能方面的深入研究。最近随着整合的宏组学技术的提出及应用,全面系统分析微生物群落动态变化及其代谢功能已成为可能,这将成为微生物生态学研究的新趋势。本文综述了宏组学在研究海洋湖泊、深海热泉、人体肠道、牛瘤胃生境、森林土壤与堆肥生境等环境中微生物群落的结构和功能方面的最新进展与成功应用案例。     

基于功能基因的微生物碳循环分子生态学研究进展

碳循环是生态系统中重要的生物地球化学元素循环之一。微生物参与碳固定、甲烷代谢、碳降解等多个重要的碳循环过程,深入了解微生物群落在碳循环过程中的功能和作用,有助于获悉微生物对全球气候变化的响应、适应和反馈机制,这也是微生物生态学研究的关键问题之一。传统的研究多集中于微生物分离培养技术,无法覆盖绝大部分未培养微生物,并且无法深入解析碳循环过程中微生物群落的结构和功能,宏基因组学技术的出现克服了这些缺陷,成为研究微生物群落结构和功能的有效手段。本文对目前宏基因组学的主要技术——定量PCR、DNA分子指纹图谱、基因芯片、克隆文库和高通量测序等技术进行了简要介绍,着重介绍了参与碳固定、甲烷生成和氧化、碳降解等主要碳循环过程的关键功能基因的研究现状,最后对碳循环过程中微生物宏基因组学研究的未来发展进行了总结与展望。     

环境微生物学的组学技术应用和突破（英文稿）

由于研究环境变化和微生物群落的需要,近年来高通量组学技术得到了迅猛开发和应用.其中,基于测序和芯片技术的宏基因组学是一个关键的、最成熟的组学技术,为大多数的其它组学技术提供了支撑.相比较而言,宏转录组学、宏蛋白质组学和宏代谢组学也取得了少数的有限成功,但已经显示出可喜的潜力.所有的组学技术都有赖于生物信息学,使得后者成为组学技术应用的一个主要的技术瓶颈.这些新的组学技术对环境微生物学领域产生了革命性的影响,极大地丰富了我们对于环境微生物基因资源和功能活性的了解.     

昆虫肠道的宏基因组学:微生物大数据的新疆界

微生物作为自然界中普遍存在的生命体,通常以"微生物群落"的形式共存。这些物种相互协作适应环境变化的同时,也对环境产生了长期而深刻的影响。随着人类对于微生物了解的深入,微生物群落基础研究及其在健康和环境等领域的应用研究日益重要。昆虫肠道内存在种类繁多、数量庞大的微生物,一方面,这些肠道微生物种群结构的多样性与昆虫种类、龄期、消化道形式、食物的来源、环境等都息息相关。另一方面,这些菌群也对宿主的一些生理活动有着一定的影响。随着高通量测序技术、组学技术的发展,昆虫肠道宏基因组大数据挖掘和应用已经成为研究热点,极大地推动人类微生物资源利用的能力。本文概述了昆虫肠道微生物宏基因组学的发展现状和发展趋势,特别是肠道宏基因组学大数据的挖掘工具和应用,以及现阶段昆虫肠道宏基因组学的研究进展、应用、优势和瓶颈,并对今后昆虫肠道微生物组大数据研究方向进行展望。     

宏组学在发酵食品微生物群落研究中的应用进展

发酵食品是人类饮食的重要组成部分,深入研究其中的微生物群落结构、代谢及其活性,对于充分探索微生物资源、促进发酵食品的质量具有深远意义。目前,随着后基因组学时代的到来,测序技术的迅猛发展及其成本的降低,主要基于宏基因组学、宏转录组学,宏蛋白质组学和代谢组学在内的宏组学技术已经应用于微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能等方面,为发酵食品潜在分子机制的研究奠定了基础。总结了在发酵食品中应用的宏组学(宏基因组学、宏转录组学,宏蛋白质组学和代谢组学)技术。随后,对奶酪、发酵酒精饮料、发酵蔬菜、发酵茶、发酵豆制品和食醋环境中微生物群落结构和功能方面的宏组学研究进行了综述,揭示了发酵食品中有益基因和生物活性物质的来源,并简单概述了这些技术的优势及其现阶段所存在的不足,旨为未来发酵食品的科学研究和工业生产提供一定参考。     

京津冀区域市政污水厂活性污泥种群结构的多样性及差异

【背景】活性污泥中微生物的种群结构影响着污水生物处理的高效性及稳定性,是有效保证污水处理效果的关键。【目的】研究活性污泥中细菌的群落结构组成及多样性,并分析相应菌群的主要功能,旨在更好地发挥细菌的净化作用、保持污水处理过程的稳定及提高污水的处理效率。【方法】以京津冀区域内典型市政污水厂活性污泥为研究对象,通过IlluminaMiSeq高通量测序及实时定量PCR技术,对5个污水厂活性污泥的微生物种群结构特征进行了详细解析,研究不同工艺参数下活性污泥中优势种群及脱氮菌群丰度的差异。【结果】5个污水厂活性污泥种群结构具有一定差异,其中Hengshui (HS)厂污泥的群落结构受温度的影响最大,而Shahe (SH)、Daoxianghu (DXH)、Nangong(NG)厂活性污泥群落结构则受总氮、总磷与氨氮的共同影响,氨氮对SH厂活性污泥种群结构影响最大。DXH、NG和HS厂污泥中优势菌均为Anaerolineaceae,而SH和Hejian (HJ)厂的优势菌则为Saprospiraceae与Lactobacillus。活性污泥中反硝化菌丰度最高的为HJ厂,丰度最低的为HS厂,反硝化功能基因nirS比nirK分布更为广泛。【结论】对于不同污水厂,影响其活性污泥群落结构组成的环境因素也是不同的,并且特殊的进水水质也会对污泥菌群组成和生物多样性产生影响。     

肠道微生物功能宏基因组学与代谢组学关联分析方法研究进展

近年来基于高通量基因测序的微生物组学研究极大加深了人们对微生物与健康和疾病关系的认识。然而基因测序方法不能直接测定微生物的功能活性,难以鉴定微生物中的关键功能分子,单独使用无法回答肠道微生物何种成员通过何种方式影响宿主等关键科学问题。单一组学研究弊端尽显,多组学联用势在必行。肠道微生物代谢组学以微生物群落所有小分子代谢物为研究对象,可发现肠道微生物随宿主病理生理变化的关键代谢物,为微生物组-宿主互作机制研究提供线索,成为微生物组学研究的重要补充。肠道微生物功能基因组学与代谢组学关联分析在宿主生理、疾病病理、药物药理等方面取得众多进展,展现良好应用前景。然而目前肠道微生物功能基因组学与代谢组学关联分析存在方法滥用、相关性结论与生物学知识相悖等突出问题。为帮助正确应用肠道微生物功能宏基因组学与代谢组学关联分析,本文综述了各种多组学数据整合分析方法的原理、优缺点与适用范围,并给出了应用建议。     

污水处理过程中微生物群落多样性及其对环境因子响应的研究进展

污水生物处理系统的性能和稳定性与微生物群落结构和动态密切相关。通过深入了解活性污泥中微生物群落结构及其影响因素,有助于提高污水厂污染物的去除效果。在不同污水活性污泥处理系统中细菌群落主要以变形菌、绿弯菌、放线菌、厚壁菌和拟杆菌为功能菌群;活性污泥中寄居的大多数真菌来自于子囊菌门,还有少量担子菌门;古菌以产甲烷菌为主;而病毒中分布最广的噬菌体和致病性病毒是最主要的关注点。本文通过对相关文献分析及总结,综述了进水组成、不同处理工艺、参数(理化参数和运行参数)、地理位置和气候条件等环境因子对活性污泥中细菌、真菌、古菌以及病毒群落组成的影响,尽可能全面地介绍污水厂微生物群落多样性及其对环境因子的响应。同时,对未来研究方向进行探讨,以期能够为活性污泥中功能微生物的应用及调控提供理论和应用基础。     

造纸废水活性污泥的微生物群落结构及多样性分析

为探究造纸废水活性污泥中微生物群落结构多样性以及对造纸废水处理效果的影响，利用Illumina MiSeq 高通量测序方法，分析在处理造纸废水过程中，同一运行阶段两个并联氧化沟内活性污泥的微生物群落与多样性组成。结果表明，系统中处理造纸废水的活性污泥在同一废水条件下微生物群落结构总体稳定，优势细菌为绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门（Bacteroidota）、变形菌门（Proteobacteria）、Myxococcota、放线菌门(Actinobacteria）、厚壁菌门(Firmicutes）等。最重要的优势细菌类群为Chloroflexi，相对丰度占比为47.67%~48.22%，远远高于其他废水中Chloroflexi的占比，其中厌氧绳菌纲（Anaerolineae）是其主要成员，占比84.39%~88.34%，可针对性地去除造纸废水中的污染物。造纸废水活性污泥样品中存在大量特殊功能菌群，其在废水中污染物尤其是木质素的去除中发挥着重要作用。     

四川金佛山嘉利树林的初步研究

本文对我国一个特有的植物群落——嘉利树林的立地条件、群落组成及其地理分布以及群落结构等,作了初步分析。从群落区系成分的分析,表明了该群落在种类组成上的特点及古老性,从而证实嘉利树林的古老性质。从生活型谱的分析表明,嘉利树林具有以落叶中高位芽植物为主的特点。对该群落的动态也作了初步分析。     

广西酸性土地区亚热带落叶阔叶林的群落学特点及其合理利用的方向

亚热带落叶阔叶林在大多数情况下是常绿阔叶林或山地常绿落叶阔叶混交林遭受破坏以后发展起来的一个演替阶段。本文对其群落外貌、结构、种类组成和演替进行了比较详尽的分析,充分论证了上述的结论。组成这个类型的建群种多是阳性速生树种,木材的用途广泛,应该加以利用,任意砍伐烧垦和改种其它针叶树种都是不妥当的。一般可待其达到成熟龄时予以择伐利用,并促使群落向常绿阔叶林的方向发展。     

Succession of sessile organisms on experimental plates immersed in Nabeta Bay,Izu Peninsula,Japan IV. Temporal changes in metabolism,biomass and maturity of community

Community succession in the metabolism, biomass and maturity of sessile organisms on concrete plates immersed at depths of 1.0, 2.5, 4.0 and 5.5 m in Nabeta Bay, Shimoda, pacific coast of Japan, was investigated over a period of about 3 yr. Gross primary production of the community (Pg) and community respiration (R) showed maxima at 10 and 13 months after immersion, and then Pg decreased significantly at all depths, whereas R was reduced only at the lower two depths. A parameter of community biomass, chlorophylla (Chl.a), showed a similar successional change to Pg. Five other parameters, i.e. dry mass (DM), ash dry mass (ADM), ash-free dry mass (AFDM), organic carbon (C) and organic nitrogen (N) increased significantly throughout succession, at least at the uppermost depth, but decreased significantly in the period 13–37 months after immersion at the lowest depth. Successional changes in five indices reflecting community maturity, i.e. the ratios of estimated daily gross primary production/estimated daily respiration (Pg/R), gross primary production/organic carbon (Pg/C), gross primary production/chlorophylla (Pg/Chl.a), organic carbon/organic nitrogen (C/N) and Margalef's pigment diversity (D430/D665), also differed among the depths, especially at 37 months after immersion. Succession at the upper two depths appeared to progress toward a mature state, as opposed to retrogression to an immature state at the lower two depths. This difference in successional changes in these 13 parameters between depths agrees with the prediction of Margalef (1968) and Odum (1969), despite the tendency for Pg/R to be more heterotrophic in an open system. Contributions from the Shimoda Marine Research Center, No. 515.     

Studies on the Carrierea calycina Forest of the Jinfo Shan,China

The Carrierea calycina forest is confined to Jinfo Shah (28˚58″N; I07˚27″E), Sichuan province. Field observations were made in this mountainal area in 1978. In this paper the composition and structure of the interesting community, its enviroment, as well as the dynamics are discussed. The Carrierea calycina forest contains 113 species of higher plants. Among the higher plants 72 species (64.2%) are endemic to China, 20 species have a Sino-Japanese distributional pattern, and a few are Sino-Southeast Asia, elements (table 1). According to the coefficient of similarity of the components, sameness in the bedrock underlying the forest, and dominant species, the forest occuring in four quadrats can be consider- ed the Corrierea calycina community. Based on Raunkiaers classification of life form, the phanerophytes rank first in the type of Carrierea calycina community amounting to 51.8% (fig. 1). Analysis of the population structures of Carrierea calycina and Lithocarpus cleistocarpus indicate that the Carrierea calycina community is not in a steady-state condition. The species Lithocarpus cleistocarpus would replace the Corrierea calycina in the community.     

广西亚热带山地针阔混交林的群落学特点

亚热带山地针阔混交林是我国湿润亚热带山地一个独特的垂直带类型。本文对广西境内这类森林的群落学特点作了较详尽的分析,说明它的形成和发展与环境是相适应的。它是处在一个发展到成熟阶段的相对稳定的类型,在涵养水源上起重要作用,应加强保护。群落中有许多珍贵、速生树种可选为发展山地林业之用。     

洪湖主要沉水植物群落的定量分析：Ⅱ.微齿眼子菜＋穗花狐尾藻＋轮藻群落

微齿眼子菜＋穗花狐尾藻＋轮藻群落是洪湖的一个特殊沉水植物群落类型,其形成和维持与圈养活动及特殊的环境条件密切相关,该群落种类组成简单,组成种分布均一,一秋季峰值为２５１ｇｍ＾－１（干重）,季节最大生物量为春季３１２ｇｍ＾－１（干重）。策齿子菜在生物量为秋季１５２ｇｍ＾－１（干重）,穗花狐尾藻季节最大生物量为冬季４５ｇｍ＾－１（干重）,轮藻季节最大生物量为春季１７８ｇｍ＾－１（干重）。群落水平结果     

舟山岛东部地区小型兽类的群落组成与动态分析

１９９０年７月至１９９２年１２月在浙江舟山岛东部地区每月定点调查小型兽类的群落组成和数量动态。该地区可划分为室内、房周围、稻田区、山地和山林等五类生境的５个小兽群落。群落相似性指数以稻田区的黑线姬鼠＋黄毛鼠群落与山地的黑线姬鼠＋黄毛鼠群落最高,多样性指数和均匀性指数以房周围臭Ｑｕ＋黄毛鼠＋褐家鼠群落最高。各群落的全年数量动态可分为双峰型（室内和山地生境）与单峰型（其余３种生境）。对各群落种类组成的     

Serving Our Science and Community Better

Journal of Systematics and Evolution （JSE） has just debuted with its first issue. While it continues the tradition of its predecessor, Acta Phytotaxonomica Sinica （APS）, in publishing papers in taxonomy and systematics, it is also embracing new trends in evolutionary biology to include papers in molecular evolution, evolutionary genomics, evolutionary developmental biology, evolutionary ecology, biogeography, and other related fields. We sincerely hope that this expanded journal scope will serve our science and community better. This journal has a long and rich history, It was established in 1951 by consolidating four journals that were founded by early Chinese botanists and published intermittently from the 1920＇s until the late 1940＇s： Bulletin of the Fan Memorial Institute of Biology, Botanical Series; Contributions from the Institute of Botany, National Academy of Peiping; Botanical Bulletin of Academia Sinica; and Contributions from the Biological Laboratory of the Science Society of China, Botanical Series. The journal has witnessed the founding and development of modem botany, plant taxonomy, and plant evolutionary biology in China over the last century.     

Preliminary Investigation of Extrafloral Nectaried Plants the Tropical Rainforests in Xishuangbanna,China

In order to understand the distribution pattern of the extrafloral nectaried plants in the tropical rainforest in Xishuangbanna, Yunnan , China, we investigated seven forest communities ( three primary forests and four secondary forests at different ages) in Xishuangbanna Nature Reserve . Fifty-two species belonging to 36 genera and 23 families accounting for 12.3% of 424 angiosperm species in the seven communities were found to bear extrafloral nectaries ( EFNs ). Among which, eight genera and 37 species were the first time to be recorded as plants to bear EFNs. The study indicated, (1)The EFN species mainly occurred in subclasses Dilleniidae, Rosidae and Asteridae of the Magnoliopsida , and the most common EFNs were flattened glands situated on leaf blades ; (2) The proportions of EFN species within the seven communities ranged from 9.5% ( Vatica guangxiensis forest ) to 18 .5% ( Macaranga denticulata forest ), and the EFN species appeared to be more abundant in the secondary forests than those in the primary forests; (3) EFN species were disproportionally distributed among different growth forms, with the abundance being: tree > shrub > liana > herb , and no epiphytic and parasitic plants were found to bear EFNs.