新疆乌鲁木齐10号冷泉古菌群落结构多样性

[目的]探究新疆地震断裂带含硫冷泉泉水古菌群落组成及多样性.[方法]利用酶解法直接从冷泉泉水样品中提取环境总DNA,采用古菌通用引物对16S rRNA基因进行扩增,构建16S rRNA基因克隆文库,通过Alu Ⅰ和AfaⅠ两种限制性内切酶对随机挑选的115个阳性克隆子进行酶切分型,将不同酶切带型对应的克隆子送样测序,测序结果与GenBank序列进行比对并构建16S rRNA基因系统发育树.[结果]古菌克隆文库中共得到44个不同的酶切带型,BLAST序列比对和系统发育分析将它们划分于广古菌门(Euryarchaeota,94.78％)和奇古菌门(Thaumarchaeota,4.35％).奇古菌门克隆与Nitrosopumilus.sp序列相似性达到了93％;而广古菌门类群较为多样,其中,42.61％的克隆子属于RC-V cluster,20.87％与13.91％的克隆子分别属于LDS cluster和Methanomicrobiales,4.35％的克隆子与甲烷厌氧氧化相关的类群(ANME-1a-FW)具有较高的的相似.另外,13.05％的克隆子属于广古菌门中的未知类群.[结论]乌鲁木齐10号泉水体中广古菌类群多样,可能蕴藏有大量潜在的古菌新类群.     

新疆沙湾冷泉沉积物中免培养古菌多样性初步研究

【目的】了解新疆沙湾冷泉沉积物的古菌组成及多样性。【方法】采用免培养法,液氮研磨提取冷泉沉积物总DNA,使用古菌通用引物进行16S rRNA基因扩增,构建16S rRNA基因文库。对阳性克隆进行HhaI限制性酶切分型,选出具有不同酶切图谱的序列进行测序,将所得序列与GenBank数据库中序列比对并构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】从冷泉沉积物古菌16S rRNA基因文库中随机挑选了121个阳性克隆,共得到22个不同的可操作分类单元,BLAST结果表明全部克隆子归属于泉古菌门(Crenarchaeote)中免培养类群。系统发育分析归类为Soil-Freshwater-subsurface group和MarinegroupI,2个亚群并且各占整个文库的50%。其中40%左右的克隆子与具有无机碳和硝酸盐同化能力的泉古菌有高的相似性。此外还发现40%的克隆子与低温泉古菌类群具有很高的相似性。【结论】新疆沙湾冷泉沉积物中古菌类群多样性较低,但存有大量高度适应此低温、贫营养环境的泉古菌类群。     

黄河三角洲滨海湿地非培养放线菌多样性

【目的】利用免培养技术对黄河三角洲滨海湿地土壤中放线菌多样性进行分析。【方法】提取样品总DNA, 利用放线菌门特异引物扩增放线菌16S rRNA基因序列, 构建放线菌16S rRNA基因克隆文库, 文库经RFLP分析后挑选代表序列测序并进行多样性指数分析和系统发育分析。【结果】构建的放线菌16S rRNA基因克隆文库覆盖率(C)为96.3%, 116个测序序列可化分为46个OTUs, 58.7%的OTUs (27个)存在于放线菌亚纲(Actinobacteridae)放线菌目(Actinomycetales)的7个亚目中, 分布于10个科中, 其中弗兰克氏菌亚目(Frankineae)最多, 共7个OTUs, 有30.4%的OTUs (14个)存在于酸微菌亚纲(Acidimicrobidae)醋微菌亚目(Acidimicrobineae)中, 没有发现与红色杆菌亚纲(Rubrobacteridae)和科里氏杆菌亚纲(Coriobacteridae)亲缘关系较近的序列。有10.9%的OTUs序列与有效发表的所有类群无亲缘关系, 在进化树上成为一个独立的进化分支, 有可能代表新亚目或更高级分类单元的类群。【结论】黄河三角洲滨海湿地蕴含着丰富的放线菌物种多样性及潜在的放线菌新类群, 具有深一步研究的价值。     

新疆玛纳斯热气泉免培养土壤细菌多样性分析

【目的】了解新疆玛纳斯热气泉土壤免培养细菌群落组成及多样性。【方法】采用免培养法直接从土壤样品中提取总DNA,利用细菌通用引物对土壤总DNA进行16S rDNA扩增,构建细菌16SrDNA文库。使用HaeⅢ限制性内切酶对阳性克隆进行限制性片段长度多态性分析(restriction fragment length polymorphism,RFLP),挑选具有不同酶切图谱的克隆进行测序、比对并构建16SrDNA系统发育树。【结果】从土壤细菌16S rDNA文库中随机挑选了170个阳性克隆,共得到29个不同的分类单元(operational taxonomic unit,OTU)。系统发育分析归为6个门:酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。其中厚壁菌门(Firmicutes)为绝对优势类群,占整个细菌文库的71%。29个OTUs中有14条序列与GenBank中相关序列的相似性低于97%(序列长度约1.5kb),占序列总数的48%。【结论】热气泉土壤细菌种群多样性较低,但存在大量潜在细菌新种。     

新疆艾比湖湿地博乐河入口处土壤细菌多样性分析

【目的】了解新疆艾比湖湿地国家级自然保护区非培养土壤细菌群落组成及多样性。【方法】采用非培养法直接从湿地土壤提取总DNA进行16S r RNA基因扩增,构建细菌16S r RNA基因克隆文库。使用MspⅠ和AfaⅠ限制性内切酶对阳性克隆进行16S r RNA基因扩增片段的限制性酶切分析(Amplified r DNA restriction analysis,ARDRA),挑取具有不同双酶切图谱的克隆进行测序,序列比对并构建16S r RNA基因系统发育树。【结果】从土壤细菌的16S r RNA基因文库中随机挑取75个不同谱型的克隆子,共得到58个OTUs,系统发育归类为8个细菌类群:绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝藻门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrob)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)。其中,变形菌门为第一优势菌群,拟杆菌门为第二优势菌群,两者约占总克隆的65%。【结论】艾比湖湿地博乐河入口处土壤细菌多样性丰富,且存在一定数量的潜在微生物新种。     

免培养法对大鲵肠道微生物多样性的研究

【目的】了解大鲵肠道内生细菌的组成及多样性。【方法】采用美国Mo Bio公司试剂盒提取大鲵肠道内容物总DNA,选用细菌通用引物799F和1492R对总DNA进行16S rRNA基因特异性扩增,构建大鲵肠道内容物内生细菌16S rRNA基因克隆文库,对阳性克隆进行限制性内切酶片段长度多态性(PCR-RFLP)分析,并对HaeⅢ酶切带谱不同的菌液进行测序,构建系统发育树。【结果】根据酶切带谱分析和测序结果的不同,将随机挑取的101个阳性克隆归为28个不同的可操作分类单元(OTUs),系统发育分析表明这些克隆序列分别属于变形菌门(Proteobacteria)、梭菌门(Clostridia)、芽孢杆菌门(Bacilli)和衣原体门(Chlamydiae)4个门。其中,变形菌门(Proteobacteria,占克隆总数的92.08%)为最优势类群。序列比对结果表明这些克隆序列分别与已报道的20个属具有较高的相似性。此外,还有一个OTU在系统发育树上形成独立分支且未能确定其分类。【结论】大鲵肠道内生细菌多样性丰富,并且可能存在新的分类单元。     

新疆顿巴斯他乌盐湖沉积物免培养古菌多样性

【目的】了解新疆顿巴斯他乌盐湖沉积物免培养古菌组成及多样性。【方法】利用免培养法直接从顿巴斯他乌盐湖沉积物样品中提取环境总DNA,采用古菌通用引物对16S rRNA基因进行扩增,构建基因克隆文库。对随机挑选的59个阳性克隆进行HaeⅢ限制性酶切分型并测序、BLAST比对及构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】文库覆盖率为89%,Shannon-Wiener指数为2.69,共得到21个不同的可操作分类单元,分属于广古菌门(Euryarchaeota,92%)和泉古菌门(Crenarchaeota,8%),其中多数为盐杆菌科(Halobacteriaceae,88%)的盐杆菌属(Halobacterium,24%)、盐盒菌属(Haloarcula,18%)、盐碱红菌属(Natronorubrum,14%)、盐红菌属(Halorubrum,8%)等,与海盐环境(thalassohaline)获得的16S rRNA基因序列相似性最高(﹥95%);整个文库中约11%的克隆与可培养古菌多个属的相似性小于97%。【结论】顿巴斯他乌盐湖古菌多样性略低于同类高盐环境,组成较为一致,只是各类群所占百分比稍有不同,且可能存在一些潜在新物种或新类群。     

免培养法研究野生川金丝猴肠道内生细菌多样性

【目的】了解野生川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)肠道内生细菌的组成及其多样性。【方法】提取川金丝猴肠道内生细菌总DNA,选用细菌通用引物799F和1492R对总DNA进行16S rRNA基因特异性扩增,构建川金丝猴肠道内生细菌16S rRNA基因克隆文库,对阳性克隆进行限制性内切酶片段长度多态性(PCR-RFLP)分析,并对HaeⅢ酶切带谱菌株进行测序,构建系统发育树。【结果】根据酶切带谱分析和测序结果,将随机挑取的157个阳性克隆归为27个不同的可操作分类单元(OTUs)。系统发育分析表明这些克隆序列有62.10%属于厚壁菌门(Firmicutes),其中包括梭菌属(Clostridium)、Cellulosilyticum属、Robinsoniella属、Anaerofustis属、Blautia属和Anaerovorax属,有37.90%属于未培养细菌。【结论】川金丝猴肠道内生细菌多样性丰富,并且可能存在新的分类单元。     

新疆沙湾冷泉沉积物的细菌系统发育多样性

为了解新疆沙湾冷泉沉积物的细菌群落组成与类群多样性,利用免培养方法直接从沙湾冷泉沉积物中提取环境总DNA,构建细菌16S rRNA基因文库。对随机挑选的241个细菌阳性克隆子进行HaeIII酶切分型得到86个可操作分类单元(OTUs),系统发育分析将其归为11个门:放线菌门(Actinobacteria),酸杆菌门(Acidobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),绿菌门(Chlorobi),蓝细菌门(Cyanobacteria),厚壁菌门(Firmicutes),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),硝化螺旋菌门(Nitrospirae),变形菌门(Proteobacteria),浮霉菌门(Planctomycetes),疣微菌门(Verrucomicrobia)。其中酸杆菌门和变型菌门为优势类群,分别占细菌克隆文库的48%和25%。超过1/3的OTUs序列与GenBank中已存序列具有较低相似性(相似性小于95%)。此外20%左右的克隆子与固氮细菌和硝酸盐氧化细菌相关。研究结果表明,新疆沙湾冷泉沉积物中细菌种类丰富,代谢类型多样而且存在大量未知类群。     

沁水盆地寺河地区煤层水细菌多样性分析

[目的]了解沁水盆地寺河地区煤层水中细菌群落组成和物种多样性。[方法]采用免培养法提取煤层水中微生物总DNA,利用细菌通用引物构建16S r DNA基因克隆文库。采用HhaⅠ、MspⅠ限制性内切酶对克隆子进行RFLP分析,测序并构建16S r DNA基因系统发育树。[结果]从文库中筛选出234个阳性克隆,覆盖度为97.4%,聚类为28个操作分类单元。BLAST比对、RDP归类及系统发育分析将这234个克隆归为变形菌门、拟杆菌门、螺旋体门、疣微菌门、黏胶球形菌门。其中变形菌门为绝对优势类群,占整个细菌克隆文库的80.1%。变形菌门中的ε-变形菌纲,占整个基因文库的35%。[结论]应用16S r DNA克隆文库技术,分析沁水盆地寺河地区煤层水中细菌类群的多样性不高。     

青藏铁路沿线唐古拉山口土壤微生物的ARDRA分析

通过构建16S rDNA文库及文库的限制性片段长度多态性分析（ARDRA）,对青藏铁路沿线唐古拉山口的土壤微生物多样性进行了研究。采用限制性内切酶HaeIII和RsaI对克隆文库中的90个克隆子进行了酶切分型,根据ARDRA酶切图谱的不同,可将其分为23个OTUs。16SrDNA序列分析结果表明,该克隆文库中主要包括变形菌门（Proteobacteria）的alpha、beta、detla亚类、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）及浮霉菌门（Planctomycetes）等8类细菌及未培养细菌。Alpha变形细菌为该文库中的主要菌群,占克隆总数的33.3%;其次为未培养细菌,占克隆总数的22.2%,Bradyrhizobium为优势菌属。研究结果揭示,青藏铁路唐古拉山口的土壤微生物种群不仅具有丰富的多样性,还存在丰富的潜在新菌种。     

珠三角养殖水体中参与氮循环的微生物群落结构

【目的】为了研究珠三角地区养殖水体中各种含氮化合物循环转化的特征及其相关功能微生物的群落结构。【方法】构建人工模拟养殖系统,采用15N-稳定性同位素探测技术(stable isotope probing,15N-SIP)标记参与氮素迁移的微生物,通过氯化铯-溴化乙锭密度梯度超高速离心法分离15N标记的DNA,并以此构建含15N-DNA的细菌和古菌16S rRNA基因克隆文库。【结果】15N标记的基因组DNA经过超高速密度梯度离心后成功与14N-DNA分离;对克隆文库序列的分析表明:细菌文库得到的19个可操作分类单元(Operational TaxaUnits,OTUs)分别归为变形菌门(Proteobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。变形菌门为绝对优势类群,占整个细菌克隆文库的99.2%,其中优势菌群为丛毛胞菌属(Comamonas)(15.7%)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)(12.4%)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)(11.5%)和硝化杆菌属(Nitrobacter)(11.5%);古菌文库得到的9个OTUs归为奇古菌门(Thaumarchaeota)、泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。【结论】将15N-SIP技术应用于珠三角养殖水体氮素循环微生物群落结构的研究中,得到了丰富的氮素循环微生物群落的组成,这些信息为进一步分离纯化氮素降解微生物提供了重要的参考,为营造健康的水产养殖环境提供科学依据。     

新疆野生胀果甘草内生细菌多样性的非培养初步分析

摘要：【目的】了解新疆野生甘草内生细菌多样性,为开发新的微生物资源奠定基础。【方法】采用改进的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)法提取新疆野生胀果甘草根部总DNA,利用细菌16S rDNA 基因通用引物对甘草总DNA 进行16S rDNA 基因扩增,构建甘草内生细菌16S rDNA基因文库;挑选具有不同酶切图谱的克隆进行测序、比对并构建16S rDNA 基因系统发育树。【结果】构建的甘草内生细菌16S rDNA基因文库中, 150个克隆分属于32个不同的分类单元,Blast结果表明大部分克隆与已知细菌的16S rDNA基因序列相似性较高,分别归属于变形杆菌门(Proteobacteria)的alpha、gamma亚群,厚壁菌门(Firmicutes),放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes)中的鞘脂菌属(Sphingobium),叶杆菌属(Phyllobacterium),生丝单胞菌属(Hyphomonas),土壤杆菌属(Agrobacterium)等14个属, 其中26%的克隆与已知细菌16S rDNA 基因相似性小于96%,可能代表新的分类单元.【结论】甘草内生细菌多样性丰富且存在尚未被认识的新物种。     

High bacterial diversity in permanently cold marine sediments.

A 16S ribosomal DNA (rDNA) clone library from permanently cold marine sediments was established. Screening 353 clones by dot blot hybridization with group-specific oligonucleotide probes suggested a predominance of sequences related to bacteria of the sulfur cycle (43.4% potential sulfate reducers). Within this fraction, the major cluster (19.0%) was affiliated with Desulfotalea sp. and other closely related psychrophilic sulfate reducers isolated from the same habitat. The cloned sequences showed between 93 and 100% similarity to these bacteria. Two additional groups were frequently encountered: 13% of the clones were related to Desulfuromonas palmitatis, and a second group was affiliated with Myxobacteria spp. and Bdellovibrio spp. Many clones (18.1%) belonged to the gamma subclass of the class Proteobacteria and were closest to symbiotic or free-living sulfur oxidizers. Probe target groups were further characterized by amplified rDNA restriction analysis to determine diversity within the groups and within the clone library. Rarefaction analysis suggested that the total diversity assessed by 16S rDNA analysis was very high in these permanently cold sediments and was only partially revealed by screening of 353 clones.     

Microbial community analysis of a coastal hot spring in Kagoshima, Japan, using molecular- and culture-based approaches

Ibusuki hot spring is located on the coastline of Kagoshima Bay, Japan. The hot spring water is characterized by high salinity, high temperature, and neutral pH. The hot spring is covered by the sea during high tide, which leads to severe fluctuations in several environmental variables. A combination of molecular- and culture-based techniques was used to determine the bacterial and archaeal diversity of the hot spring. A total of 48 thermophilic bacterial strains were isolated from two sites (Site 1: 55.6°C; Site 2: 83.1°C) and they were categorized into six groups based on their 16S rRNA gene sequence similarity. Two groups (including 32 isolates) demonstrated low sequence similarity with published species, suggesting that they might represent novel taxa. The 148 clones from the Site 1 bacterial library included 76 operational taxonomy units (OTUs; 97% threshold), while 132 clones from the Site 2 bacterial library included 31 OTUs. Proteobacteria, Bacteroidetes, and Firmicutes were frequently detected in both clone libraries. The clones were related to thermophilic, mesophilic and psychrophilic bacteria. Approximately half of the sequences in bacterial clone libraries shared <92% sequence similarity with their closest sequences in a public database, suggesting that the Ibusuki hot spring may harbor a unique and novel bacterial community. By contrast, 77 clones from the Site 2 archaeal library contained only three OTUs, most of which were affiliated with Thaumarchaeota.     

九龙江河口区nirS型反硝化细菌多样性及系统发育学分析

【目的】结合16S rRNA基因克隆文库和nirS基因克隆文库的分析,揭示九龙江河口区nirS型反硝化细菌多样性。【方法】选取九龙江河口区一富营养化采样点,分别采集水样及沉积物样品,进行理化因子的测定并提取细菌总DNA。以水样DNA构建16S rRNA基因克隆文库,以沉积物DNA构建nirS基因克隆文库,分析微生物群落结构的多样性并构建系统发育树。【结果】从16S rRNA基因克隆文库中获得86条有效序列,按97%的序列相似性划分为53个OTU,分别属于Proteobacteria门、Planctomycetes门、Bacteroidetes门、Actinobacteria门、Firmicutes门和Chloroflexi门。其中属于Proteobacteria门OTU的克隆子占克隆数的62.9%,是最优势的类群,分属于Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Deltaproteobacteria纲等。从nirS基因克隆文库中获得190条有效序列,翻译为氨基酸序列后,按82%的序列相似性划分为60个OTU,并定位到属的水平。其中Proteobacteria门是最优势的类群,占文库克隆子总数的71.6%,包括Alphaproteobacteria纲(5.8%)、Betaproteobacteria纲(49.0%)和Gammaproteobacteria纲(16.9%)。nirS基因克隆文库中丰度最高的OTU与GenBank中的一株可培养反硝化菌Thauera sp. R-26906具有100%的序列相似性。【结论】九龙江河口区的微生物以及亚硝酸盐还原酶基因(nirS)具有丰富的多样性。大部分NirS序列在GenBank中的最相似序列来源于河口、海湾等相似的环境。     

Endophytic Bacterial Diversity in Rice (Oryza sativa L.) Roots Estimated by 16S rDNA Sequence Analysis

The endophytic bacterial diversity in the roots of rice (Oryza sativa L.) growing in the agricultural experimental station in Hebei Province, China was analyzed by 16S rDNA cloning, amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA), and sequence homology comparison. To effectively exclude the interference of chloroplast DNA and mitochondrial DNA of rice, a pair of bacterial PCR primers (799f–1492r) was selected to specifically amplify bacterial 16S rDNA sequences directly from rice root tissues. Among 192 positive clones in the 16S rDNA library of endophytes, 52 OTUs (Operational Taxonomic Units) were identified based on the similarity of the ARDRA banding profiles. Sequence analysis revealed diverse phyla of bacteria in the 16S rDNA library, which consisted of alpha, beta, gamma, delta, and epsilon subclasses of the Proteobacteria, Cytophaga/Flexibacter/Bacteroides (CFB) phylum, low G+C gram-positive bacteria, Deinococcus-Thermus, Acidobacteria, and archaea. The dominant group was Betaproteobacteria (27.08% of the total clones), and the most dominant genus was Stenotrophomonas. More than 14.58% of the total clones showed high similarity to uncultured bacteria, suggesting that nonculturable bacteria were detected in rice endophytic bacterial community. To our knowledge, this is the first report that archaea has been identified as endophytes associated with rice by the culture-independent approach. The results suggest that the diversity of endophytic bacteria is abundant in rice roots.