土壤微生物多样性影响因素及研究方法的现状与展望

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分, 在土壤有机物质分解和养分释放、能量转移等生物地化循环中起着重要作用。随着人们对生物多样性重要性认识的不断深入及研究方法的不断改进, 土壤微生物多样性, 尤其是功能多样性的研究工作逐渐受到生态学家的重视。本文从土壤微生物多样性的影响因素以及研究方法等方面阐述了目前国内外土壤微生物多样性的研究现状, 并对其未来研究方向进行了展望。     

细菌产生的挥发性物质及其生物学功能

细菌产生的挥发性物质种类繁多,成分复杂,是寻找具有特殊生物学功能的天然化合物的一个重要来源。近些年,越来越多的研究人员关注细菌产生的挥发性物质及其生物学功能。概述了细菌产生的挥发性物质的种类以及分析鉴定挥发性物质成分的方法;着重评述了细菌产生的挥发性物质对真菌、细菌、动物和植物生长和代谢的影响,并对细菌产生的挥发性物质未来的主要研究方向进行了展望。     

受损芥蓝挥发性物质昼夜释放节律的初步研究

采用固相微萃取采集吸附、热脱附及GC-MS分析的方法,对芥蓝受小菜蛾侵害后释放的挥发性物质的组成及昼夜释放节律变化进行了研究.小菜蛾取食后的芥蓝挥发性物质释放量是未受损的芥蓝的一倍,同时检测到较多的挥发性物质种类.受小菜蛾取食后的芥蓝,分子量小的挥发性物质的种类和数量增加.昼夜释放节律研究表明,正常芥蓝的不同的挥发物表...     

土壤原生动物群落及其生态功能

土壤原生动物是土壤微生物区系的重要组成部分。在土壤生态系统中 ,由于微生物与微动物的生命活动及其相互作用 ,从而形成了土壤的物质循环和能量转化。土壤原生动物既参与了微生物所介导的物质转化和能量循环 ,又参与了动物对微生物的捕食作用。由于原生动物具有丰富的种类和多样性以及巨大的生物量 ,所以土壤原生动物的群落及其生态功能 ,已引起了人们的广泛关注 ,并且研究理论与方法日益深入。但我国在这方面的研究报道较少 ,本文拟从群落与生态功能方面的进展做一概述。1　土壤原生动物的群落特征土壤与淡水原生动物最早是由Ａｎｔｏｎ…     

分子生物学方法在环境微生物生态学中的应用研究进展

随着分子生物学方法的不断发展和改进,微生物在生态系统中的作用被更好的挖掘出来。目前快速发展的先进的分子生物学技术,已经开始应用于分析环境微生物的多样性、微生物的生物地理学及微生物对气候变化的响应等。一般环境微生物的研究目标主要有3个,即确定微生物的种类和多样性、微生物的功能或潜在作用及在特定时间点活跃的微生物等。然而,现有微生物的研究方法复杂多样,容易给研究者在方法的选择上带来困惑。将从微生物的多样性和功能研究两个方面介绍和分析相应的分子生物学方法,尤其是近年来快速发展的高通量测序、宏组学和单细胞水平研究方法(如纳米二次离子质谱与荧光原位杂交相结合的方法)等新技术及其应用情况,以期为研究者选择合适的研究方法进行环境微生物的研究提供依据。     

极地微生物资源的研究现状及挑战

南极和北极区域存在着苔原、冻土、海洋、冰川、湖泊和高山等多种地质地貌,其低温、干燥、强辐射和贫瘠等环境形成了独特而多样化的微生物群落,是微生物资源的宝库。本文对极地微生物的低温酶、多糖以及其代谢产物(抗菌活性物质、表面活性剂、色素、挥发性有机物等)的功能和应用进行了概述,综述了极地微生物及其模式菌株的种类和保藏量,以及极地微生物专利申请和相关研究机构的现况,探讨了在极地微生物勘探中关于可培养性、宏基因组方法以及大数据的挑战。     

昆虫肠道微生物的多样性、功能及应用

昆虫肠道微生物种类繁多、数量巨大,在与宿主长期的协同进化过程中,不仅形成极为多样的种群结构,也进化出多样的生物学功能,对宿主的营养、生理、发育、防御、抗逆等方面都产生显著影响。近年来,越来越多的昆虫肠道微生物的多样性和生物学特性被揭示,具有农业、能源和环保价值的众多微生物种类和活性基因得到了开发,展现出巨大的应用潜力。本文将从昆虫肠道微生物的多样性、生物学功能、应用三个方面对近年来的研究进展进行总结,并进行展望。     

小菜蛾咬食后青菜释放的挥发性物质成分和含量的变化

在虫害条件下,青菜释放出的挥发性化学物质成分较多．其中饱和烷烃类物质占多数,其次是芳烃类物质,其它为少量的不饱和烷烃、醛、醇、酮、酸和杂环化合物等．经小菜蛾取食危害的青菜释放的挥发性物质的量比未受损伤的青菜高3倍,且挥发性物质种类也多些．前者的挥发性物质多为分子量较小的物质,后者的挥发性物质多为分子量较大的物质．     

植物挥发性物质代谢的遗传修饰

植物在生命周期里能合成释放多种多样的挥发性化合物,这些物质在植物生长发育和代谢调控,植物抵御病虫侵害,以及植物与环境信息交流中行使重要功能。在介绍植物挥发性化合物的生理功能、合成途径调控和商业应用的基础上,重点论述应用基因工程调控植物挥发性物质合成的技术策略和研究进展,并讨论了植物挥发性物质遗传修饰存在的问题和发展前景。     

基于GC-IMS比较不同干燥方式对柴达木枸杞中挥发性物质的影响CSCD

柴达木枸杞作为青藏高原特有的中药材之一,为探究不同干燥方式对柴达木枸杞品质以及挥发性成分的影响。本文采用自然阴干、热风烘干、真空冷冻干燥以及微波干燥的方式处理柴达木枸杞鲜果,通过气相色谱-离子迁移谱联用(GC-IMS)法分析枸杞鲜果和各类枸杞干果的挥发性成分的变化,构建挥发性成分的差异谱图,并进行主成分分析。从样品中共鉴别出了52种挥发性有机物质以及部分物质的单体和二聚体,包括醛类、烯醛类、酯类、酮类和醇类等。差异图和主成分分析图表明枸杞干燥后挥发性有机物发生了显著的变化,冷冻干燥后的枸杞中挥发性有机物质的种类和含量与枸杞鲜果较为相近,但与其他干燥方式干燥后的枸杞干果差异较大,而热风烘干和微波干燥后的枸杞干果中挥发性有机物种类非常相似。通过建立一种利用GC-IMS检测分析枸杞中挥发性成分的方法,结果表明与其他干燥方式相比,冷冻干燥法能够有效保留枸杞中的挥发性成分,使枸杞保持较高的品质,该研究结果为后续柴达木枸杞的质量评价和加工提供一定的参考依据。     

微生物群落多样性数学表征方法及其在污水处理系统研究中的应用

微生物群落在调节全球气候、人类健康和工业生物技术应用中扮演着重要角色。定量表征微生物群落多样性是认识微生物群落基本特征、动态变化和功能的前提。本文介绍了常用的α多样性指数,包括物种数目、Shannon-Weaver指数、Simpson多样性指数和Hill多样性指数;并介绍了其他多样性评估方法及其原理,包括能够评价样本对微生物群落各物种覆盖程度的稀释性曲线和Good’s coverage指数,以及能估算群落多样性的Chao1、ACE指数和基于物种丰度分布曲线的模型方法;并以最大规模的生物技术应用——污水处理厂为例,介绍了这些方法在认识微生物群落多样性中的应用。现有研究表明:所检测到的城市污水处理厂中微生物群落的物种数目和Shannon-Weaver指数随检测方法解析通量(样本大小)的增加而增大;但现有方法仍无法反映城市污水处理厂微生物群落的真实多样性。基于特定的物种丰度分布曲线对DNA样本数据进行模拟和重建,结果表明对群落物种数目的评估存在较大的不确定性;Shannon-Weaver指数,特别是Simpson多样性指数等受低丰度物种影响较小,可以准确计算,是评价和比较微生物群落分类学多样性的好手段。改进模型拟合方法和加大取样深度能提高微生物群落物种数目的评估精度。此外,认识微生物群落其他方面的多样性如系统发育多样性和功能多样性,也对认识微生物生态特征具有重要意义。     

植物挥发性物质及其代谢工程

植物挥发性物质在植物之间和植物与昆虫间的化学通讯中起着重要作用.有关这些次生物质的生物合成、代谢调控、生理功能以及与环境相互作用的研究近十多年来取得了重要进展.迄今为止,已经有3 0多种植物挥发性物质的合成酶基因被克隆.这些基因调控着植物萜类、芳香化合物、脂肪酸衍生物这三大类主要挥发性物质的生物合成.由于潜在的应用价值,近几年该领域颇受注目,特别是应用基因工程技术设计植物释放特殊气味物质,诸如特定的驱避剂或者其它控制植物或昆虫行为的特殊气味乃至与人类健康相关的药用气味物质.该文就植物挥发性物质的生物合成、生理和生态功能以及基因工程方面的研究进展作一概述.     

复叶槭挥发性物质的日释放节律及对光肩星天牛引起的行为反应

采用动态顶空采集吸附、热脱附及GC-MS分析的方法,对活体复叶槭(Acer negundo L.)释放的挥发性物质的组成及日释放节律进行了研究.鉴定出复叶槭挥发性物质中的32种化合物成份,包括醛类、醇类、酮类、酯类、脂肪酸类、萜烯类等.日释放节律研究表明,在7月份主要挥发性物质释放高峰集中于14时左右,而8月份则提前到10时左右.虽然在7月份和8月份采样时保持条件一致,但所释放的挥发性物质在种类及相对含量上有明显的不同,这很可能与复叶槭不同时期的生长状况及叶片的衰老有关.在田间采用诱捕器研究了光肩星天牛对上述挥发性物质的行为反应.田间试验结果表明,与其它挥发物相比,顺-3-己烯-1-醇在田间对光肩星天牛具有更强的引诱活性;由1-丁醇,1-戊醇和2-戊醇混合而成的混合物具有最强的引诱活性.     

昆虫体内微生物多样性的影响因素研究进展

昆虫体内的微生物种类繁多,在长期的协同进化中与其宿主昆虫形成了密切的共生关系。近年来,随着分子生物学技术的快速发展与应用,昆虫体内微生物多样性得到广泛的研究。本文综述了影响昆虫体内微生物多样性的各种因素。体内微生物多样性除与昆虫种类相关外,还与昆虫自身因素(性别、发育龄期和种群)、生态因子(食物、温度、CO_2浓度和辐照)以及技术本身的局限性等方面密切相关。     

核糖体RNA测序技术在海洋微生物多样性研究中的应用

海洋微生物总数高达10~(30)个,在海洋生态系统中发挥着驱动能量物质循环和维持生态平衡的重要作用。深入研究海洋微生物多样性有助于理解海洋生态系统运行机理、应对全球海洋生态危机,以及开发海洋微生物资源。由于目前可培养分离的海洋微生物种类极少,极大限制了对海洋微生物群落、丰度和生理生态特征的研究。核糖体RNA测序技术以较低的成本,根据遗传信息差异对微生物快速准确地进行分类鉴定,揭示群落结构、评估进化和生态学关系。近年来基于核糖体RNA序列测序分析的海洋微生物学研究随着测序技术本身的快速优化,在发现海洋微生物新类群,揭示海洋微生物生态规律,分析海洋微生物进化关系,以及与海洋微生物相关的代谢产物开发和海洋生态治理等研究中取得显著进展。本综述详细介绍了核糖体RNA序列测序技术的原理,各代测序技术在海洋微生物多样性研究中的应用,以及多种建库和测序技术的有机结合。最后对研究不同海洋微生物多样性问题提供了测序方案的建议和展望,以期为核糖体RNA测序技术在海洋微生物多样性研究中的应用提供参考。     

植物叶际固氮菌研究进展

固氮菌广泛存在于植物叶际,能固定空气中的氮气,满足自身或植物的部分氮素需求。基于纯种分离和培养的传统生物学方法已经研究了部分叶际固氮菌的特性,但对叶际固氮菌的物种组成、群落结构及生态功能等方面的认识还非常有限。随着分子生物学技术的发展、微生物分子生态学研究方法的逐步成熟,人们对叶际微生物的多样性和生态功能的研究越来越深入。叶际固氮菌具有丰富的多样性,温度、湿度、光照等环境因素及植物种类和微生物互作均会影响叶际固氮菌的组成。不同于根际固氮菌,叶际固氮菌具有非专一性,且不易受化肥的影响,其在农业生产上已经表现出潜在的应用价值。为此,本文综述了农作物、森林、海域生态系统中叶际固氮菌的群落结构组成及生态功能,以及外界因素对叶际固氮系统的影响。     

复叶槭挥发性物质的日释放节律及对光肩星天牛引起的行为反应

采用动态顶空采集吸附,热脱附及GC-MS分析的方法。对活性复叶槭（Acer negundoL.)释放的挥发性物质的组成及日释放节律进行了研究。鉴定出复叶槭挥发性物质中的32种化合物成份。包括醛类,醇类,酮类,酯类,脂肪酸类,萜烯类等。日释放节律研究表明,在7月份主要挥发性物质释放高峰集中于14时左右。而8月份则提前到10时左右。虽然在7月份和8月份采样时保持条件一致。但所释放的挥发性物质在种类及相对含量上有明显的不同,这很可能与复叶槭不同时期的生长状况及叶片的衰老有关。在田间采用诱捕器研究了光肩星天牛对上述挥发性物质的行为反应。田间试验结果表明,与其它挥发物相比,顺-3-己烯-1-醇在田间对光肩是天牛具有更强的引诱活性。由1-丁醇,1-戊醇和2-戊醇混合而成的混合物具有最强的引诱活性。     

基于植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究

据相关研究表明,植物内生菌属于新型微生物资源,并且种类较多,分布广泛,譬如在最近几年,科学家逐渐发现在植物内生菌中发现了紫杉醇等生物活性物质以及在一些产物中还发现了与次级代谢产物中相同的产物,因此对临床研究具有重要价值和潜在价值。对此研究的主题为:基于植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究。本为将从植物内生菌的多样性,植物内生菌次生代谢活性物质的多样性等方面进行逐一研究,现将文章综述如下。     

脱皮与不脱皮青稞酿造营养黄酒风味差异的研究

以青稞为原料酿造新型黄酒,为研究原料脱皮与否对新型黄酒风味的影响,利用气相色谱质谱联用(GC-MS)测定脱皮青稞黄酒、不脱皮青稞黄酒及青稞麸皮中挥发性和半挥发性风味物质。结果表明未脱皮青稞黄酒中香气物质总量为71 134.67μg/L;脱皮青稞酿造黄酒香气物质含量较少为39 208.99μg/L。挥发性香气成分在含量上差异主要来源于,3-甲基丁醇、苯乙醇、2-甲基丙醇。通过香气活力值OVA分析发现,对两种青稞黄酒香气贡献的较大的物质种类均为辛酸乙酯、乙酸异戊酯、苯乙醇和苯甲醛,贡献值的大小有差异。对麸皮挥发性风味成分分析发现,青稞黄酒中香气成分均是通过微生物作用产生,麸皮中富含的苯丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸通过代谢产生苯乙醇、2-甲基丙醇、3-甲基丁醇,是造成两种青稞黄酒中挥发性风味物质差异的主要原因。研究表明青稞麸皮对黄酒风味的形成有积极意义。     

长期施肥对茶园土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BIOLOG研究长期施肥后茶园土壤微生物群落功能多样性变化,结果表明:与清耕(CK)相比,各长期施肥处理AWCD值的变化速度(斜率)和最终能达到的AWCD值均有不同程度提高,其大小顺序为:DWY>DY>W>CK,可见施肥能不同程度提高微生物整体活性和丰富度,以有机无机肥配施效果最好。分析多样性指数表明:各处理对土壤常见微生物种类影响并不大,施有机肥使微生物群落均匀度有所降低。对碳源利用主成分起分异作用的主要是糖类和羧酸类物质。对AWCD值、多样性指数与土壤养分因子的相关性分析表明,在红壤茶园中土壤肥力提高有利于土壤微生物活性的提高。