渤海湾湾口表层沉积物中的核心细菌群落结构及其对环境因子的响应

【背景】近年来渤海湾环境恶化加重,影响了近海生态系统的可持续发展。微生物对环境的高度灵敏性使其能够迅速对环境的变更做出反应,在海洋能量流动与物质循环过程中发挥了无可替代的作用。【目的】为探讨渤海湾湾口沉积物中细菌群落分布特征及其对环境因子的响应,选取渤海湾湾口21个站位的表层沉积物样品进行探究。【方法】利用高通量测序技术(IlluminaHiSeq2500)对细菌16SrRNA基因V3-V4高变区进行测序,并结合相关环境因子分析沉积物中细菌群落组成和空间分布特征,试图探究起驱动作用的主要环境因子。【结果】研究区域广泛存在的细菌类群包括:变形菌门(Proteobacteria)占56.8%,酸杆菌门(Acidobacteria)占8.9%,绿弯菌门(Chloroflexi)占8.1%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占6.2%,其中γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria)和δ-变形菌纲(Delta-proteobacteria)为变形菌门中的优势类群。陆源有机物的输入使入海口及近岸处总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总有机氮(Total organic nitrogen,TON)含量偏高,并向周围呈辐射状降低,低值位于渤海湾中部深水区域。通过冗余性分析(Redundancy analysis,RDA)发现在研究区域中环境因素对物种组成和群落结构具有显著影响,其中粒径(4μm)和有机氮的影响较大(P0.05)。【结论】渤海湾微生物物种丰富,与环境因素关系显著,人为因素对微生物多样性和群落结构组成具有重要的影响作用。     

盐生植物碱蓬二型果实表生细菌的群落组成及促生属性

【背景】碱蓬(Suaeda glauca Bunge)主要生长于含盐碱土壤,具有果实(种子)二型现象,而种子栖居有众多微生物,它们对种子萌发和幼苗建成具有重要影响。【目的】对碱蓬异型果实表生细菌的群落组成及相关细菌的促生属性进行观察研究,探讨不同类型果实表生细菌的群落组成及相关细菌的促生功能属性是否存在差异。【方法】利用纯培养方法对碱蓬二型果实的表生可培养细菌进行分离纯化,基于16S rRNA基因序列分析初步确定分离菌株的系统发育地位,并对获得菌株进行固氮、溶磷、解钾、产铁及产IAA能力的定性检测。【结果】碱蓬二型果实具有不同的表生细菌群落组成及分布比例,A型果实表生细菌分属于3纲15属,其优势属组成主要是短小杆菌属(34.33%)、芽孢杆菌属(13.43%)和泛菌属(10.45%);B型果实表生细菌分属于4纲20属,其优势属组成主要是短小杆菌属(12.77%)、芽孢杆菌属(17.02%)和冰冻小杆菌属(14.89%)。碱蓬二型果实的表生细菌多样性指数也存在差异,A型果实的Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Shannon均匀度指数显著低于B型果实;而A型果实的Berger-Parker优势度指数显著高于B型果实。碱蓬二型果实表生细菌在固氮、溶磷、解钾、产铁及产IAA能力等促生属性上的菌株分布比例存在不同变化趋势,A型和B型果实均具有较高比例固氮菌株及较低比例溶磷菌株;但在解钾菌株和产IAA菌株分布比例上具有不同变化趋势,A型果实的解钾菌株所占比例显著高于B型果实,而产IAA能力菌株所占比例显著低于B型果实。【结论】盐生植物碱蓬具有明显不同的2种类型果实,其不同类型果实具有不同的表生细菌群落组成及分布比例,且在促生功能菌株的分布上也存在不同变化趋势。     

珍稀濒危植物紫荆木生态学研究进展

珍稀濒危植物作为生物多样性的重要组成部分,是保护生物学研究的核心内容之一。紫荆木(Madhuca pasquieri)为现状稀有种,IUCN名录中濒危等级为VU易危,在中国被列为国家重点保护野生植物(Ⅱ级)和极小种群野生植物,是稀有的油料树种和珍贵的用材树种,具有极高的药用价值。在全球气候变化和生境破碎化的大背景下,紫荆木的现状研究和保护策略的制定显得尤为重要。该文介绍了紫荆木自然地理分布、群落生态学特征,归纳总结了国内外的保护应用及研究现状。目前针对紫荆木就地保护、迁地保护、化学成分、人工培育技术等方面已开展了一些研究工作,但研究仍处于初级阶段。下一步可完善紫荆木分布信息,并结合野外调查和长期实验,系统研究其生物及生态学特性。同时,将就地保护、迁地保护和回归有机结合,应用分子生物学技术加强紫荆木育种、繁殖和栽培技术的研究,建立繁殖培育基地,并积极开发其经济价值,在园林绿化中推广应用。     

池塘混养模式下生态基对鲤生长及水质的影响

为探索池塘混养模式下生态基对鱼类生长的影响, 在6个土池中进行了一个饲养试验, 将土池分为2组, 一组为不放生态基的对照组, 另一组为放置生态基的生态基组, 每组3个重复。将尾均重为(310±11) g鲤3867尾、尾均重(810±15) g鲢及鳙370尾平均分别分为2组, 平均放养于6个土池中。对池塘鲤每天饲喂颗粒饲料3次, 饲养周期62d。在饲养期内, 每隔10天左右采集水样与底泥样品, 检测其中的浮游生物与微生物群落。在饲养结束后, 将试验鱼捕出并称重, 计算鲤的饲料效率。结果表明, 生态基组鲤鱼的增重率与饲料效率显著高于对照组; 生态基组的鲢、鳙末重显著低于对照组; 生态基组水体透明度与微生物群落多样性显著高于对照组; 生态基组浮游生物浓度低于对照组。结果表明, 在混养模式下土池中生态基的应用有利用促进鲤的生长, 然而池塘生态基的应用对于滤食性鲢、鳙的生长并无促进作用。     

东湖表层沉积物中氨氧化古菌和氨氧化细菌丰度及多样性研究

研究通过高通量测序和荧光定量PCR等分子生物学分析方法, 以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记, 研究了东湖表层沉积物中AOA和AOB的群落多样性、丰度及其与环境因子的关系。结果表明, 东湖沉积物AOA主要为Nitrosopumilus, 其群落结构与沉积物中总氮含量显著相关, 而AOB主要为Nitrosomonas, 群落结构与沉积物中总有机碳和总磷显著相关。此外, 不同季节AOA丰度均高于AOB, 且沉积物AOA数量与温度呈显著负相关, 但AOB丰度变化不明显。东湖沉积物中AOA可能主导了氨氧化过程。     

北京松山自然保护区典型植物群落物种多样性研究

基于2017年对北京松山自然保护区6种典型植物群落物种调查数据,选取α、β多样性指数描述植物群落乔、灌、草本层植被多样性特征,分析影响植物群落多样性的主导因素。结果表明：(1)研究区内共有40科58属75种植物种;主要乔木优势种为油松(Pinus tabulaeformis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、毛白杨(Populus tomentosa)和山杨(Populus davidiana);灌木层优势种为土庄绣线菊(Spiraea pubescens Turcz.)和扁担杆(Grewia biloba G. Don);林下草本多以菊科植物(Compositae)为主。(2)不同植物生长型间Shannon Wiener多样性与丰富度指数排序均为草本层＞灌木层＞乔木层;随着山体高度的增加,林下草本α多样性指数增大,草本物种丰富度、均匀度都对其α多样性影响较大。(3)分析从山底到山顶草本β多样性指数的变化趋势发现,草本共有种经历先减少后增加,物种替代率则呈先增大后降低的变化模式。研究认为,在今后生物多样性保护实施过程中,需按照自然演替规律,综合考虑冠层物种组成与结构、微地形的调控作用,制定合理可行的保护经验和技术,为森林群落多样性保护及其生态功能的发挥提供科学支撑。     

赤子爱胜蚓对两种土壤中细菌群落结构组成及多样性的影响

本研究探讨赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）对不同土壤细菌群落结构的影响,以便利用蚯蚓改善土壤生物学质量。选取华南地区赤红壤和水稻土,分别接种赤子爱胜蚓进行10 d室内盆钵培养,运用16S rDNA Illumina Miseq高通量测序技术对培养前后土壤的细菌群落结构进行分析。结果显示：（1）经赤子爱胜蚓取食后,两种土壤的细菌群落结构均发生了改变。赤红壤中增加了5个非优势细菌门,分别为FBP、纤维杆菌门（Fibrobacteres）、OP11、柔膜菌门（Tenericutes）和Thermi;Cytophagia、Spartobacteria和疣微菌纲（Verrucomicrobiae）从非优势细菌纲变为优势细菌纲;Solibacteres从优势细菌纲变为非优势细菌纲。水稻土中海绵菌门（Poribacteria）为新增加的1个非优势细菌门;螺旋体门（Spirochaetes）从非优势细菌门变为优势细菌门;4个非优势细菌门消失,分别为SBR1093、SC4、WS4和WS5;螺旋体纲（Spirochaetes）和疣微菌纲从非优势细菌纲变为优势细菌纲;浮霉菌纲（Planctomycetia）从优势细菌纲变为非优势细菌纲;酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）、浮霉菌门（Planctomycetes）、变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）依然是两种土壤中的优势类群;（2）赤红壤中酸杆菌门的相对丰度显著下降44.90%,拟杆菌门的相对丰度显著上升14.88%;水稻土中酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、浮霉菌门和疣微菌门等6种细菌类群的相对丰度分别显著下降49.05%、20.44%、64.01%、35.00%、33.56%和24.38%,而拟杆菌门和螺旋体门的相对丰度分别显著上升28.85%和154.17%;（3）两种土壤细菌丰度的变化情况存在差异：赤红壤细菌丰度呈上升趋势,水稻土细菌丰度呈下降趋势,而两种土壤的细菌多样性变化则均呈下降趋势。本研究说明,经赤子爱胜蚓取食后赤红壤和水稻土的细菌群落结构组成和多样性均发生变化,为深入理解蚯蚓与土壤微生物群落的相互作用机制提供参考依据。     

基于高通量测序的传统甜面酱自然发酵过程中的微生物群落结构及其动态演替

【背景】传统自然发酵的甜面酱滋味鲜美、风味独特,但目前尚没有采用高通量测序技术研究其发酵过程中微生物多样性的报道。【目的】解析传统甜面酱自然发酵过程中微生物的群落结构及其动态演替规律。【方法】采用高通量测序技术对传统甜面酱自然发酵过程中的微生物多样性进行研究。【结果】共检出100个真菌菌属和432个细菌菌属,前发酵阶段和后发酵0-90 d的优势真菌为曲霉属(Aspergillus,≥76.96%);后发酵120–180 d的优势真菌为接合酵母属(Zygosaccharomyces,≥85.42%)。芽胞杆菌属(Bacillus)在整个发酵阶段一直是最主要的优势细菌(其中前发酵43 h时占98.07%)。曲样和酱醪中的优势细菌菌属还有葡萄球菌属(Staphylococcus)、雷尔氏菌属(Ralstonia)、泛菌属(Pantoea)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、片球菌属(Pediococcus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、霍氏真杆菌属(Faecalibacterium)、考克式菌属(Kocuria)和乳酸菌属(Lactobacillus)等。【结论】确定了传统甜面酱自然发酵过程中不同时期的优势菌群,为研究微生物对传统甜面酱风味形成的影响提供了理论依据。     

贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构对氮素和水分添加的响应

研究氮沉降和降雨变化对土壤真菌群落结构的互作效应,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉模拟氮沉降和降雨增加,采用裂区设计,应用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N hm~(-2)a~(-1))和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤真菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分添加后,土壤真菌群落中占优势的门类分别为接合菌门Zygomycota(22.0%—48.9%)、担子菌门Basidiomycota(7.8%—18.5%)、子囊菌门Ascomycota(9.4%—20.1%)、球囊菌门Glomeromycota(0.7%—3.1%)、壶菌门Chytridiomycota(0.1%—1.3%)。常规降雨条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈现出先升高后降低的趋势,N50处理最高;子囊菌门相对丰度在高氮添加时(N100—N300)呈升高趋势。而在氮素和水分同时添加条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈降低趋势,子囊菌门相对丰度变化则不明显。在相同的氮添加水平下,水分添加使接合菌门相对丰度增加,而担子菌门、子囊菌门、球囊菌门和壶菌门的相对丰度降低。在不同氮素和水分添加条件下,有5个土壤真菌门类11个真菌纲相对丰度变化显著。接合菌门的Mortierella属,担子菌门的Entolomataceae科和Geastrum属相对丰度变化极显著,可作为土壤真菌群落结构变化的指示种。PCo A分析结果也表明氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构。植物-土壤-微生物系统的结构方程模型结果表明,植物群落组成及植物物种丰富度的变化是土壤真菌群落结构发生变化的主要影响因素,土壤无机氮及p H的变化主要通过影响植物群落间接影响真菌群落,其对真菌群落的直接影响则较小。综上,氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构,且两者存在明显的互作效应,水分添加可改变氮添加对土壤真菌群落的影响。     

鄱阳湖湿地土壤微生物群落结构沿地下水位梯度分异特征

为了揭示地下水位梯度对湿地土壤微生物群落的影响,在鄱阳湖典型碟形湖泊白沙湖洲滩湿地设置了200m×300m大样地,沿地下水位梯度划分4个样带(从湖岸到湖心依次为GT-A,GT-B,GT-C,GT-D),采集了不同梯度带的土壤样品,利用磷脂脂肪酸法分析其土壤微生物群落结构分异特征。结果表明,随着地下水位抬升,土壤pH和沙粒含量升高,而有机碳、容重、粘粒和粉粒含量降低。与地下水位最低的梯度(GT-A)相比,地下水位在地表上下波动(GT-D)时,土壤微生物量碳氮及其分配比例分别增加了2.82、4.30、5.77和7.15倍;土壤微生物总量、细菌生物量、放线菌生物量、革兰氏阳性细菌及革兰氏阴性细菌生物量分别增长了106.8%、117.2%、74.9%,107.9%和207.2%。洲滩地下水位梯度的升高增加了土壤微生物群落的环境压力,进而降低了其群落结构的多样性。土壤微生物群落结构组成与土壤pH、含水量、沙粒含量以及碳氮比呈显著相关关系,而土壤微生物商则主要受pH和土壤质地的影响。以上结果表明地下水位梯度所引起的土壤微环境变化对微生物量、土壤有机碳周转和群落结构均产生了深刻影响。