不同土壤采样设计下土壤表层微生物α多样性的差异分析

【背景】土壤采样是土壤研究的基础,采样方案的不同可能会对土壤微生物多样性的研究结果产生一定影响。【目的】研究不同的土壤采样设计方案对土壤样品16S rRNA基因高通量测序结果的影响。【方法】对2个不同生境样地的土壤进行网格化采样,对采集的18个土壤样品进行16S rRNA基因测序分析,通过模拟5种常见土壤采样方法,对比不同采样方式所获得的测序结果。【结果】不同采样方式会产生不同的测序结果。在测序深度有效的情况下,细菌总物种数随着采样数的增加而逐渐增长,增长速度在采样数大于5以后趋于平缓;样品中的优势物种(序列数200以上)只需很少的采样数(1-3)即可观察到全部物种;Shannon-Wiener指数与Simpson指数的变化较相似,当采样数由1到3时两指数均有较大增长,之后变化放缓。【结论】土壤细菌微生物测序研究中,土壤样地采样数量低于3个会影响测序结果的可靠性,采样方案选择梅花形采样法或蛇形采样法较为适宜。     

怒江大峡谷怒江州段土壤放线菌多样性

【背景】怒江大峡谷怒江州段凭借独特的地理环境、丰富的动植物多样性以及极少的人为干扰,拥有很高的生物多样性调查价值,但对于该生境中的放线菌多样性研究尚未见相关报道。【目的】研究怒江大峡谷怒江州段土壤放线菌多样性情况。【方法】利用Illumina Hi Seq平台对怒江州段土壤样品放线菌免培养多样性进行高通量测序,通过相对丰度、物种聚类、主成分分析对不同样品中放线菌组成及其相似性进行了分析。同时通过9种不同类型培养基结合有效的预处理方法和非目的菌抑制剂进行放线菌的纯培养分离。【结果】高通量测序共获得Tag数目474 203条,OTU数目15 671个,它们分布于细菌域下的47个门90个纲170个目320个科561个属。通过不同样品的比较,发现BS、F-G、F-L、L样品的放线菌免培养多样性普遍优于丙中洛样点的BB、BT、BH样品。纯培养分离共获得351株放线菌,分布于放线菌纲下8个目14个科26个属。所用9种培养基中,YIM171培养基的分离效果最好。通过比较不同样品的放线菌纯培养多样性,丙中洛混合样明显优于其他样品。【结论】怒江大峡谷怒江州段土壤样品中放线菌多样性丰富,应进一步挖掘其放线菌资源潜力,为今后放线菌次生代谢产物的开发提供有效的菌株资源。     

枯草芽孢杆菌J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物对棉田土壤真菌多样性的影响

【背景】目前利用拮抗菌进行作物病害防治的研究较多,但拮抗菌次生代谢产物如何影响棉花根际土壤微生物群落相关的研究较少。【目的】探讨枯草芽孢杆菌J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物对棉田土壤真菌多样性的影响,为利用枯草芽孢杆菌J-15及其次生代谢产物防治棉花黄萎病的土壤微生物生态安全进行评估。【方法】以新疆北部玛纳斯地区棉田为土壤采样点,随机选取10个点进行采样后混合,经枯草芽孢杆菌J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物处理一定时间后,提取土样总DNA,利用Illumina HiSeq高通量技术,对样品中真菌ITS1-ITS2区进行高通量测序,分析J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物处理对土样真菌多样性的影响。【结果】在97%相似度水平下,处理10、30d后,样品中真菌的OTU数量、Chao1和ACE丰度指数均分别高于相同时间放置的未处理的对照组,而Simpson指数低于其对照组。从群落组成分析来看,与对照组相比,受J-15次生代谢产物处理的土壤样品,子囊菌门(Ascomycota)的盘菌属(Tricharina)和被孢霉门(Mortierellomycota)的被孢霉属(Mortierella)等优势真菌相对丰度提高,而丰度高于1%的2类病原真菌轮枝孢属(Verticillium)、镰孢霉属(Fusarmm)的丰度显著降低。【结论】J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物对棉田土壤真菌群落及丰度有显著影响,但不改变影响农业生产的土壤真菌群落的结构。     

紫茎泽兰不同入侵区域土壤细菌群落多样性比较研究

【目的】紫茎泽兰的入侵将对入侵地生态环境和农业经济造成严重危害,比较紫茎泽兰不同入侵区域土壤细菌多样性,丰富入侵植物的土壤微生物假说,也为紫茎泽兰的防控提供重要的理论依据。【方法】采用磷脂脂肪酸(PLFAs)分析法和16s rDNA高通量测序法,对不同紫茎泽兰重度入侵区域其根际土壤细菌群落进行分析比较,在此基础上使用相关性分析和主成分分析等统计方法,比较土壤细菌群落差异,探究其与土壤环境因子之间的相互关系。【结果】(1)各采样点中紫茎泽兰根际土壤细菌含量占微生物总量的比例均高于60%。其中Y2样点土壤细菌含量显著高于其他样点样品,达123.74μg·g~(-1),但该样地中检测到的门、科、属数量均低于其他样点。(2)从门水平上看,各样点土壤样品中相对丰度最高的前五个门分别是变形杆菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和疣微菌门,其中变形杆菌门的相对丰度均为最高,在细菌群落中所占比例均超过30%;从属水平上看,四个样点存在不同的优势菌群,Y1样点优势菌群为固氮菌属和芽孢杆菌属,Y2样点优势菌群为乳酸杆菌属、结核分枝杆菌属以及根瘤菌属等,Y3样点优势属为鞘氨醇单胞菌属,Y4中的优势菌群为假单胞菌属。(3)土壤速效钾、铵态氮、有机碳、蔗糖酶、脲酶以及蛋白酶等环境因子与土壤细菌群落Alpha多样性指数存在显著相关性;土壤速效钾、硝态氮、有机碳、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶等环境因子影响不同样点紫茎泽兰根际土壤细菌群落组成。【结论】不同紫茎泽兰重度入侵区域其根际土壤细菌在含量、门水平和属水平上均存在差异。土壤速效钾、有机质含量、蔗糖酶、脲酶等是影响土壤细菌群落结构的主要因素。     

长期不同施肥措施下岩溶水稻土可培养细菌群落变化及其主要影响因素

【背景】施肥是目前提高作物产量的较优策略,不同的施肥措施在不同程度上影响土壤肥力和微生物群落结构。【目的】探究岩溶水稻土理化性质变化与细菌群落变化的对应关系,进而反映不同施肥措施对土壤可培养细菌群落的影响。最后选出最优施肥方案,为后续的合理施肥工作提供依据。【方法】对岩溶水稻土进行不施肥、常规施肥、常规施肥加绿肥3种施肥处理,通过对土壤理化性质、可培养细菌群落丰度及多样性变化的研究,探究在不同施肥措施下对岩溶水稻土壤细菌群落的影响。【结果】对比不施肥处理,常规施肥处理下土壤pH值和有机碳含量下降,结合大量研究结果证明,无机肥或氮肥的长期过量施加使土壤pH值下降,常规施肥加绿肥有利于有机碳的积累。分离纯化共得到164株菌,分别来自Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria。属水平上常规施肥配施绿肥较常规施肥组优势菌属Sphingomonas、Lysobacter的相对丰度增加。细菌群落多样性增加,出现Paenibacillus、Streptomyces和Pseudomonas等特有功能菌属。优势菌属Sphingopyxis、Lysobacter、Paenibacillus、Bosea、Streptomyces、Pseudomonas和Bacillus与TN存在显著正相关,在常规施肥加绿肥处理土壤中增加。【结论】常规施肥加绿肥处理下,固氮、溶磷等功能菌丰度增加,增加土壤肥力,保持土壤养分的可利用性,对作物的增产起重要作用。岩溶水稻土常规施肥配施绿肥处理的效果优于不施肥和常规施肥处理。     

纳帕海高原湿地真菌群落多样性和组成的分布

【背景】位于滇西北的纳帕海高原湿地,是我国唯一的低纬度、高海拔、季节性半封闭型高原湿地。真菌在湿地生态系统的维持和稳定中发挥着特殊作用,然而关于纳帕海高原湿地真菌群落多样性和组成的研究目前仍无报道。【目的】对纳帕海高原湿地不同季节和土壤类型真菌群落多样性和组成及与环境因子的关系开展系统研究分析,促进对高原湿地微生物多样性的深入认识。【方法】采用荧光定量PCR和高通量测序技术,分析了纳帕海高原湿地不同季节和土壤类型中真菌的数量、群落多样性和组成及其与环境因子的关系。【结果】真菌数量级的变化对于人为干扰下的湿地土壤退化是敏感的响应指标。在真菌群落组成中,约有60%以上未确定的分类信息,40%有确定分类信息的包括6个门17个纲37个目53个科63个属,大部分分类信息集中在Ascomycota门,相对优势属为Gibberella。通过分类水平、OTU水平和β多样性分析比较,在纳帕海高原湿地整体真菌群落多样性和组成受季节变化影响不显著,但不同土壤类型的变化呈显著差异,推测是由于不同采样区植物根际效应和种类的影响。CCA (Canonical correlation analysis)分析表明,在不同采样区受不同土壤理化因子的影响。【结论】揭示了纳帕海高原湿地土壤真菌群落多样性和组成的区域特征,从微生物学角度进一步提出了对纳帕海高原湿地环境保护和恢复的重要性。     

高通量测序和DGGE分析土壤微生物群落的技术评价

【目的】比较新一代高通量测序与传统的变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)指纹图谱技术,评价两种技术研究土壤微生物群落结构的优缺点。【方法】针对新西兰典型草地和森林土壤,以16S rRNA基因为标靶,通过高通量测序和DGGE技术分析土壤微生物群落的组成、丰度和多样性,比较两种方法在土壤微生物研究中的适用性。【结果】在不同的微生物分类水平,高通量测序草地土壤检测到22门,54纲,60目,131科,350属;而DGGE仅检测到6门,9纲,8目,10科,10属,表明DGGE显著低估了土壤微生物的群落组成。森林土壤也得到了类似规律,高通量测序的检测灵敏度是DGGE的3.8、6.7、6.4、19.2及39.4倍。进一步分析土壤中主要微生物类群的相对丰度,发现分类水平越低,高通量测序与DGGE的结果差异越大,尤其在科和属的水平上差异最大。以高通量测序结果为标准,DGGE明显高估了土壤中大多数微生物类群的相对丰度,最高可达2000倍。两种方法都表明草地土壤的多样性指数高于森林土壤,但DGGE多样性指数的绝对值远低于高通量测序结果。【结论】高通量测序能够较为全面和准确的反映土壤微生物群落结构,而DGGE仅能够反映有限的优势微生物类群,在很大程度上极可能低估土壤微生物的物种组成并高估其丰度。     

南明河城区河段细菌多样性与环境因子的关系

摘要:【目的】了解南明河城区河段细菌群落结构及多样性变化,探讨城区河段环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】应用对细菌16S rDNA V4区的高通量测序技术,分析和比较了南明河流经城区的5个样点的细菌群落多样性;然后采用冗余分析(RDA)探讨了水体环境因子与细菌多样性的关系。【结果】南明河贵阳区段细菌多样性指数( Shannon-Wiener 指数)分析结果显示,多样性指数平均达7.5,乌当桥采样点的细菌多样性＞水口寺采样点＞五眼桥采样＞花溪大桥采样点＞冠洲桥采样点。序列比对结果显示,南明河内细菌除了部分分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,其余分布于11个门包含327个属的细菌,优势菌门为变形菌门(Proteobacterice,66.1%±3.30%),其中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,54.76%±4.86%)为优势亚群,假单胞菌属(Pseudomonas,16.92%±0.02%)为优势菌属;RDA结果表明不同菌群受不同环境因子的影响 不同,菌属群落Ⅳ和环境中总氮、总磷显著正相关。【结论】高通量测序分析能获得更为全面的细菌群落多样性信息。河流经过城区后环境因子发生较大变化,影响河流细菌群落结构改变。这为研究河流城市区段的细菌结构多样性及与环境因子的关系提供了新的科学数据。     

塔克拉玛干沙尘暴源区空气细菌群落多样性

【目的】采集新疆塔克拉玛干沙漠腹地和周围沙尘暴源区空气样品,对不同样点沙尘暴发生前期、中期、后期空气细菌进行群落结构解析。阐明新疆沙尘暴源区空气细菌种属特征和群落多样性动态变化规律。【方法】基于Illumina HiSeq测序平台,利用双末端测序方法,构建16S rRNA小片段文库进行测序。【结果】塔克拉玛干沙尘暴源区空气细菌主要分为4门37个属,Proteobacteria占67.6%、Bacteroidetes占17.6%、Actinobacteria占11.7%、Firmicutes占2.9%;在属水平上,新疆沙尘暴源区有8个不同优势属,非度量多维尺度分析表明,不同样点在不同时期的细菌群落组成差异极显著;典范对应分析表明,环境因子对沙尘暴源区空气细菌多样性的影响大小为:海拔纬度经度湿度气压温度,且差异不显著。【结论】新疆沙尘暴源区空气细菌群落多样性和丰富度高;不同样点沙尘暴前期、中期、后期的空气细菌群落组成差异极显著;沙尘暴对5个源区固有细菌群落影响差异极显著。     

野葛根际固氮微生物群落分布特征及其影响因素

【目的】研究野葛根际固氮微生物群落的空间分布特征,同时结合地理气候因子、土壤理化性质探讨影响野葛根际固氮微生物群落的空间分布特征的主要因素。【方法】在野葛广泛分布的广西、江西和湖南采集17份野葛根际土壤,测定土壤常规理化性质,进行基于MiSeq测序平台的nifH基因高通量测序,采用多元统计分析方法探索固氮微生物群落结构与环境因子之间的关系。【结果】不同采样区域固氮微生物α多样性无显著差异;同一采样区内各样点的固氮微生物群落结构与组成较相似,而不同采样区之间固氮微生物群落结构与组成差异较大,这表明固氮微生物群落存在明显的区域性分布特征。野葛根际土壤中固氮微生物主要归属于变形菌门(Proteobacteria)(相对丰度>60%),在目水平上,已注释出的固氮微生物主要归属于根瘤菌目(Rhizobiales)和伯克氏菌目(Burkholderiales)。根瘤菌目相对丰度在江西采样区最高,伯克氏菌目相对丰度在湖南采样区最高。pH、交换性钙、全钾、海拔和年平均气温对土壤固氮微生物群落结构的影响较大。优势种群伯克氏菌目与pH、交换性钙和全钾正相关,与C/N负相关;优势种群根瘤菌目与pH、交...     

Characteristics of the membranes of the pellicle of the ciliatePseudomicrothorax dubius

Summary The membranes of the pellicle of the ciliatePseudomicrothorax dubius are investigated using thin section electron microscopy and freeze-fracture replicas. The plasma membrane is covered by a surface coat and is connected to the outer alveolar membrane by short, sometimes branched, bridges. The inner alveolar membrane is coated on both sides. The epiplasm lies in intimate contact with the cytoplasmic surface of this membrane, and there is a corresponding deposit on the other surface. This deposit is regularly striated.The epiplasmic layer and the alveoli are interrupted at sites of cytotic activity,e.g., the attachment sites of trichocysts, the cytoproct, and the parasomal sacs. The striated deposit ends where the epiplasm ends, indicating a direct relationship between these two epimembranous layers.There is a deposit along the sides of the first part of the tip of the trichocysts, and in this region the trichocyst membrane is free of intramembranous particles.The membrane of the parasomal sacs has a coat on both surfaces. That on the extraplasmic surface is similar to the surface coat of the plasma membrane. The origin of the cytoplasmic coat is unknown. The cytotic activity of these sacs is indicated by their highly irregular profiles.     

The early development of the tail and the transformation of the shape of the nucleus of the spermatid of the domestic fowl,Gallus gallus

Summary The differentiation of the spermatid, especially in reference to the formation of the flagellum, and transformation of the shape of the nucleus was investigated in the domestic fowl.In the early stage of the spermatid, a prominent Golgi apparatus appears around the centrioles. The Golgi vesicles then surround the axial-filament complex which develops from the distal centriole. These vesicles fuse to form continuous membrane at the earliest stage of flagellar formation, and in the succeeding stage Golgi lamellae are attached to the plasma membrane of the developing flagellum. From these observations, it is assumed that Golgi apparatus may be a source of the membrane system of the flagellum.The microtubules distributed around the nucleus form the circular manchette. The anterior region of the nucleus with the manchette is cylindrical in shape and the posterior region without it remains irregular in shape. When the circular manchette has been completed, the whole nucleus acquires a slender cylindrical shape. The circular manchette then changes into the longitudinal manchette. The nuclei of spermatids without a longitudinal manchette are abnormal in shape. In view of these observations it is assumed that the nuclear shaping of the spermatid may be accomplished by circular manchette and the maintenance of shape of the elongated nucleus by longitudinal manchette.The authors wish to thank Mr. Takayuki Mori for his helpful suggestions and technical advices     

Characterization of the composition of the aqueous humor and the vitreous body of the eye of the frog Rana temporaria L

This study aimed to analyze the aqueous humor (AH) and the vitreous body (VB) of the eye of the adult frog Rana temporaria L. as a representative species of amphibians, which lead a semi-terrestrial life. The presence of collagen, albumin, uric acid and electron donors was shown in both media; however, there are slight differences in their concentrations. To determine collagen, a spectral-fluorescent probe, cyanine dye, was used. The presence of collagen in AH of the frog was found at the first time. The total content of electron donors (ascorbic and uric acids, tryptophan, and tyrosine) in VB and HA was roughly estimated at ~ 1.5 × 10^− 4 mol/L. Both VB and AH absorb light in similar UV regions. The total protein and albumin contents in AH were found to be somewhat higher than those in VB. The uric acid content was at an equally low level in both intraocular media. It is supposed that the similarity of VB and AH compositions shown in this work is due to some exchange between VB and AH contents in the course of accommodation. The role of intraocular fluids in physiological functions of the eye and in protecting the retina against UV light is discussed.     

Observations on the permeability of the choriocapillaris of the eye

Summary The choriocapillaris is a fenestrated capillary bed located posterior to the retinal pigment epithelium. It serves as the main source of supply to the photoreceptors, retinal pigment epithelium, and other cells of the outer retina. The permeability of these capillaries to intravenously injected ferritin (MW — approx. 480,000; mol. diam. 11 nm) was examined in the mouse, rabbit, and guinea pig, each of which is characterized by a different type of retinal vascularization. In all three species, the bulk of the ferritin remained in the capillary lumina, where it appeared to be blocked at the level of the diaphragmed fenestrae. Some ferritin was present in endothelial cell vacuoles. The results confirm previous work on the rat choriocapillaris and indicate that the barrier function of the choriocapillary endothelium is present even among species in which the retinal circulation differs significantly.Supported by NIH grant EY03418