基于三种碳源筛选低温纤维素降解菌及其复合系的降解能力分析

分别以微晶纤维素、羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)和D-水杨苷三种不同碳源在4℃下对呼伦贝尔森林土壤中的低温纤维素降解细菌进行筛选,将酶活性高的菌株分别混合构建低温降解复合系并测定其滤纸降解能力。结果共分离到172株低温纤维素降解细菌,以微晶纤维素、CMC为碳源分离到的细菌均分属于4个纲,以D-水杨苷为碳源分离到的细菌分属于6个纲,第一优势菌纲均为γ-Proteobacteria,比例分别为54%、48%和55%,其次为α-Proteobacteria,比例分别为28%、26%和34%;第一优势菌属均为Pseudomonas,比例分别为35%、26%和26%,以微晶纤维素为碳源分离到的细菌第二优势菌属为Rhizobium,比例为15%,以CMC为碳源筛到的细菌第二优势菌属为Rhizobium和Oerskovia,比例为12%,以D-水杨苷为碳源分离到的细菌第二优势菌属为Lelliottia比例为19%。构建的27个低温降解复合系中滤纸酶活性最高的降解复合系为组合D13'1"和D13'2",酶活性可达158.02 U/mL,是其复合系中单菌株的5-10倍,为低温降解复合系最优菌群组合,具有较高的应用潜力。     

微生物学实践课程改革与学生创新能力的培养

微生物学是生命科学专业重要的基础课程,该课程应用性强。培养具有科学创新能力的科研人才和解决实际问题的应用型人才,是地方综合性大学的核心任务。为了更好地实现"学生为主体、教师为主导"的教育理念,对微生物学实践教学的教学内容和方法及师资培养等环节进行了改革,取得了一定的成效,形成了多样化的教学策略,为实践教学改革提供了新的思路。实践证明,学生能很好地掌握实验技能,促进了他们的实践能力和创新能力,提高了他们的科研素质。     

浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中固氮细菌群落结构和多样性

【背景】荒漠化是一个重大环境问题,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)可遏制荒漠化,其中的固氮微生物对BSCs的形成和发育有重要作用,但目前BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚不十分清楚。【目的】阐明浑善达克沙地中不同类型生物土壤结皮及其下层土壤固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】利用稀释热法和碱解扩散法检测土壤的有机质(Organic matter,OM)和速效氮(Available nitrogen,AN)含量;利用高通量测序对nifH基因进行测序,基于nifH序列比较分析固氮细菌群落结构和多样性;利用典范对应分析(Canonical correlation analysis,CCA)分析群落、样品和土壤理化参数的相关性。【结果】固氮细菌优势菌门除在苔藓结皮(HSM)中为Cyanobacteria和Proteobacteria外,在其他类型BSCs中均只为Cyanobacteria;苔藓结皮下层土壤(HSMs)(下层土壤中只有HSMs检测到了nifH)优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Alphaproteobacteria和Betaproteobacteria;优势菌属差异较大,藻结皮(HSA)中Unclassified_f_Nostocaceae占90.99%;地衣结皮(HSL)中Scytonema和Unclassified_f_Nostocaceae分别占45.85%和44.14%;HSM中Unclassified_f_Nostocaceae、Scytonema、Nostoc、Skermanella、Unclassified_o_Nostocales分别占29.21%、22.57%、15.34%、14.74%和10.60%;HSMs中Skermanella、Azohydromonas、Unclassified_p_Proteobacteria、Unclassified_c_Alphaproteobacteria分别占33.80%、25.66%、18.20%和10.62%;固氮细菌多样性随结皮的发育逐渐提高;OM和AN对结皮的发育起促进作用。【结论】藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮及其紧邻下层土壤中的固氮细菌群落结构和多样性差异明显,且固氮细菌类群和多样性指数随BSCs发育阶段的提高而增加。本研究为认识和利用生物土壤结皮相关固氮细菌提供了基础依据。     

浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中好氧不产氧光营养细菌群落结构及多样性

【目的】揭示浑善达克沙地不同类型生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)及其下层土壤好氧不产氧光营养细菌(Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,AAPB)群落结构及多样性。【方法】利用Illumina Mi Seq二代高通量测序平台对puf M基因进行测序,使用生物信息学分析方法对序列进行比对分析AAPB的群落结构和多样性。【结果】生物土壤结皮及其下层土壤中,Proteobacteria和Alpha-Proteobacteria是优势门和纲,主要有6个属Bradyrhizobium(9.69%–90.02%)、Brevundimonas(0.83%–16.04%)、Methylobacterium(1.74%–12.56%)、Rhodospirillum(0.91%–32.87%)、Roseiflexus(0.02%–1.79%)和Sphingomonas(0.13%–11.23%);结皮层样品间及下层土壤样品间AAPB种类相似,但丰度有差异;随结皮的发育,结皮层及其下层土壤中AAPB群落多样性升高。【结论】浑善达克沙地BSCs中AAPB群落结构相对复杂,与水体和一般土壤环境中的组成区别明显;AAPB多样性高,且多样性随发育阶段升高而升高,预示着AAPB在荒漠生态系统稳定中有重要的作用。     

微生物学混合式教学的探索与实践

微生物学作为生命科学相关专业重要的专业基础课程,在其知识体系的构建中具有重要作用。立足内蒙古农业大学微生物学示范课程改革的教学实践,在混合式教学理念的构建、实施过程、评价体系、教学效果及问题与反思进行深入探讨。结果表明,混合式教学可以帮助学生深入学习理论知识和熟练掌握实践技能,有助于促进学生发现、分析与解决问题能力、协作能力、沟通交流能力、自主学习能力及综合创新能力的提升。     

中央戈壁石下生物土壤结皮固氮细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁荒漠石下生物土壤结皮(Biological Soil Crusts,BSCs)由石下生物定殖繁衍而成,广泛存在于石英石下方,在相关生态系统的物质循环中起重要作用;其细菌群落结构受空间和土壤环境因子影响而变化较大。固氮细菌是石下BSCs的形成和发育主要驱动力;中央戈壁面积较大,为温带的代表戈壁之一,但目前其石下BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚未有研究报道。【目的】阐释中央戈壁石下BSCs中固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】应用Mi Seq对nif H基因进行高通量测序,并使用生物信息学方法基于nif H序列分析固氮细菌的群落结构和多样性及其影响因素。使用CoNet软件绘制物种共现性图,以期揭示石下固氮细菌群落结构的关键物种。【结果】石下固氮细菌的优势菌门有Cyanobacteria (47.20%-69.90%)和Proteobacteria (27.47%-48.91%);优势菌属为Scytonema (45.05%-69.09%)、Skermanella (10.26%-20.48%)和未知属(13.72%-22.00%);9月份物种丰富度较5月份高,但这2个月份的多样性无明显差异;在土壤理化因子中,速效氮对石下固氮细菌群落组成的影响最大;其中各微生物之间均存在较强的互作关系,以共存关系为主(约占66.98%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点属于Alphaproteobacteria。【结论】中央戈壁石下BSCs中固氮细菌以Cyanobacteria和Proteobacteria为最优势菌群;Alphaproteobacteria为稳定石下BSCs固氮细菌群落的关键类群,可能是主要固氮者,这为认识和利用石下生物土壤结皮固氮细菌提供了基础依据。