烟草种子内生细菌群落结构与多样性

【目的】为了解烟草种子内生细菌的群落结构和多样性。【方法】分别对3个品种(K326、云烟85、云烟87)烟草种子内生细菌的16S rRNA基因V3–V4区进行扩增,采用Illumina MiSeq测序技术对扩增片段进行高通量测序,并对3个品种烟草种子内生细菌群落结构和多样性进行分析。【结果】3个品种种子共获得的V3–V4区高质量序列片段128558条,Shannon指数计算为2.03–3.73,K326和云烟85内生菌多样性指数高于云烟87。3品种烟草种子内生细菌的优势门均为变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、厚壁菌门Firmicute和拟杆菌门Bacteroidete。3个品种烟草种子内生细菌共有菌属共有27个,K326和云烟85的最优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas),云烟87的最优势菌属为大肠杆菌志贺菌属(Escherichia-shigella)。16S功能预测显示各种子中产生了丰度较高的蛋白质、核苷酸、糖类、辅酶及代谢产物合成的有益功能信息。【结论】烟草种子内生细菌多样性丰富,不同品种种子细菌群落组成基本相似,其丰度存在一定差异性。种子中存在的潜在有益细菌包括假单胞菌、类芽孢杆菌、根瘤菌、马赛菌、藤黄单胞菌、萨勒河菌、Lelliottia菌等,具有大量代谢相关的有益功能。研究结果为今后烟草种子内生菌的功能研究和利用以及种子病害生物防控提供参考信息。     

不同水稻组织内生细菌的群落多样性

[目的]为详细了解水稻不同组织内生细菌群落多样性。[方法]对宁粳43号内生细菌的总DNA提取后,采用高通量测序技术对水稻内生细菌的16S rRNA基因进行了序列测定,分析了水稻不同组织部位内生细菌群落结构特征。[结果]叶部共获得内生细菌OTUs 610个,茎部411个,根部174个。物种分类显示,叶部内生细菌种类隶属于22门40纲103目198科399属,其中优势类群是红球菌属（Rhodococcus）和乳酸杆菌属（Lactobacillus）,它们的相对丰度分别为21.00%和9.19%;茎部内生细菌种类隶属于19门31纲85目169科306属,其中优势类群是红球菌属和罗尔斯通菌属（Ralstonia）,它们的相对丰度分别为19.25%和13.52%;根部内生细菌种类隶属于9门19纲44目82科140属,其中优势类群是肠杆菌属（Enterobacter）和埃希氏杆菌属（Escherichia）,它们的相对丰度分别为81.13%和10.89%。根茎叶中相同的OTU有78个,放线菌门（Actinobacteria）与大多数细菌具有相关性。根系内生细菌中具有调控各种代谢网络功能的物种丰度高于茎部和叶部。[结论]不同水稻组织内生细菌具有丰富的群落多样性,其中叶部的内生细菌物种最丰富,根系参与各种代谢调控的细菌丰度最高,各个组织部位的优势菌属各不相同,变形菌门是最重要的水稻内生细菌。     

棕榈科植物种子内生细菌群落多样性的高通量测序分析

【目的】探究棕榈科种子内生细菌群落组成及其随物种的差异。【方法】运用MiSeq高通量方法测定蒲葵、棕榈、加拿利海枣、山棕、软叶刺葵、短穗鱼尾葵及三药槟榔7种棕榈科种子内生细菌群落16S rRNA基因V3–V4区序列并进行生物信息学分析。【结果】7种测试种子中获得的V3–V4区有效序列数在2341–40671条之间,聚成97–590个操作分类单元(OTU),Shannon指数计算为1.35–2.94,以加拿利海枣种子最高,山棕种子最低;种群归类结果显示不同种子中测得的各级细菌分类阶层总数及组成不同,总丰度以厚壁菌门的肠球菌属最高,同为厚壁菌门的芽孢杆菌属次之;属级水平上,第一优势细菌属分别为:蒲葵种子(芽孢杆菌属,45.8%),棕榈种子(肠球菌属,51.2%),山棕种子(肠球菌属,12.1%),短穗鱼尾葵种子(肠球菌属,32.6%),三药槟榔种子(肠球菌属,42.9%),软叶刺葵种子(肠球菌属,28.3%),加拿利海枣种子(糖多孢菌属,31.2%)。各种子中次优势细菌属分别为:蒲葵种子(乳球菌属),棕榈、山棕及三药槟榔种子(类芽孢杆菌属),加拿利海枣种子(戈登氏菌属),软叶刺葵和短穗鱼尾葵种子(鞘脂单胞菌属);PICRUST基因预测显示各种子均包含多个与人体器官及人类疾病相关的KEGG功能模块。此外,各种子中均产生了丰度较高的外源物质降解、萜和聚酮合成、多糖合成等有益功能信息。【结论】棕榈科植物种子内生细菌群落多样性较为丰富,群落组成随物种不同而异。各种子内生细菌群体中普遍含多个与人和动物体相关的种群和功能信息,也定殖多种具有益功能性状的细菌类群,值得进一步研究。     

超积累和非超积累生态型东南景天茎、叶内生细菌多样性分析

【目的】探究和比较超积累和非超积累生态型东南景天茎、叶微生物群落结构的异同。【方法】采用高通量测序技术研究野外两种生态型东南景天茎和叶片的内生细菌群落结构。【结果】4个样品总共得到366 783条有效序列和39 948个OTU(97%相似度)。从Shannon指数得知:两种生态型东南景天叶片内生菌的多样性均高于茎;超积累生态型东南景天叶片内生菌的多样性高于非超积累生态型,但非超积累生态型东南景天茎组织中内生菌多样性高于超积累生态型东南景天。超积累生态型东南景天的叶片和茎中的内生菌分别包括26和21个门,123和117个科;非超积累生态型东南景天叶片和茎中的内生菌分别包括43和22个门,175和83个科,4个样品的优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和蓝藻细菌门(Cyanobacteria)。在属分类水平上,超累积生态型东南景天叶片和茎第一优势菌属分别为Synechococcus和Plesiomonas;非超积累生态型东南景天叶片和茎组织第一优势菌群分别为Pseudomonas和Dechloromonas。【结论】两种生态型东南景天的叶片和茎中均具有丰富的内生细菌,但超积累生态型东南景天叶片内生菌多样性最大,且存在一些独有的功能菌群。     

尕海湖湿地泥炭细菌多样性分析

【目的】探讨甘南尕海自然保护区湿地泥炭细菌的多样性和群落结构,通过3个不同地点的随机取样,对尕海自然保护区尕海湖的泥炭资源进行细菌多样性分析。【方法】运用Illumina Mi Seq高通量测序平台,对尕海湖湿地泥炭的细菌群落进行宏观基因组测序分析,检测了泥炭3个样本的细菌群落的差异性。【结果】通过对Silva数据库的比对,总共获得了108 096条优化序列代表。尕海自然保护区湿地泥炭样本的优势细菌群主要为Anawerodineaceae-uncultured(厌氧绳菌目-不可培养)、Micromonospora(小单孢菌属)、Brevundimong(短波单孢菌属)和Nocardioides(诺卡氏菌属),3个样品细菌群落组成差异较大。【结论】首次阐明了尕海湖水陆过渡区泥炭地细菌群落的多样性,为下一步开发和利用泥炭的功能菌群、研究泥炭微生物群落生态网络结构如何响应环境变化提供了基础资料。     

不同寄主植物西花蓟马内生细菌多样性分析

为探讨不同寄主植物对西花蓟马Frankliniella occidentalis内生细菌分布的影响,应用Illumina MiSeq第二代测序技术对取食不同寄主植物的西花蓟马内生细菌的16S rDNA V5~V7区域进行测定。结果显示,Alpha多样性分析发现,西花蓟马内生细菌在取食不同寄主植物后多样性表现为西葫芦Cucurbita pepo L. >菊花Dendranthema morifolium(Ramat.) Tzvelev >曼陀罗Datura stramonium L. >玫瑰Rosa rugosa Thunb. >牵牛花Pharibitis purpurea (L.) Voigt >辣椒Capsicum annuum L.;在门水平的菌群组成上,变形菌门在各样品中所占比例最高,是西花蓟马内生菌中的优势菌门,厚壁菌门为次优势菌菌门。在属水平上内生细菌也表现出较大的差异,其中假单胞菌属Pseudomonas和欧文氏菌属Erwinia在西花蓟马取食各寄主植物时均有分布,取食辣椒、玫瑰、曼陀罗时,优势菌属均为欧文氏菌属Erwinia,取食菊花和牵牛花时,优势菌属为立克次体Rickettsia,而取食西葫芦时,则为短波毛单胞菌属Brevundimonas;利用KEGG数据库,对内生细菌进行基因功能预测分析发现,内生细菌群富集了高丰度的代谢功能基因,且主要集中于碳水化合物代谢、氨基酸代谢以及能量代谢。综上所述取食不同寄主植物时西花蓟马内生细菌多样性与群落结构具有一定的差异,寄主植物可对西花蓟马内生细菌群落组成产生重要的影响;且各寄主植物上西花蓟马内生细菌基因功能主要集中在碳水化合物代谢、氨基酸代谢和能量代谢。     

沙尘暴对北京市空气细菌多样性特征的影响

亚洲沙尘暴携带着各类污染物质,严重影响下风向地区大气过程及生态系统和相关人群的健康。然而,沙尘天气对中国华北地区空气细菌群落及多样性特征影响的研究较少。以北京市为例,系统研究了沙尘暴对城市空气细菌多样性特征的影响。2015年4月,通过定点采样连续收集了一次沙尘暴及其前后4天的空气颗粒物样本,DNA提取、PCR扩增后进行16S rRNA基因高通量测序。共获得169122条高质量序列,生物信息学分析表明,北京市空气细菌物种多样性较高,沙尘暴不能引起细菌OTU数目的增加,但沙尘暴天气下细菌群落Pielou、Shannon和Simpson指数显著增加。菌群分类分析发现,北京市空气细菌由35个细菌门构成,其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度最高,分别占总序列的32.76%、28.09%、25.46%和6.32%;芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)次之,分别占序列总数的2.11%和1.81%,其他细菌门的相对丰度均低于1%。沙尘暴天气下,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)显著升高(P<0.05),分别由31.67%、5.74%、1.82%、1.51%升高至41.46%、10.98%、4.48%和4.26%;而放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)显著降低(P <0.05),分别由28.84%、27.10%降低至22.13%和12.35%。冷杆菌属(Psychrobacter),纤维单胞菌属(Cellulomonas),不动杆菌属(Acinetobacter),假单胞菌属(Pseudomonas)和梭菌属(Clostridium)可能含有人类条件病原菌,其在沙尘暴天气中相对丰度下降,但绝对丰度会大幅增加。沙尘暴能降低人体免疫力,因此致病菌潜在健康风险可能显著增强。通过聚类分析和主成分分析发现,沙尘暴日与非沙尘暴日空气细菌群落差异较大,而沙尘暴前后群落结构差异较小。沙尘暴前后空气细菌群落α-多样性和β多样性均无显著差异,推测沙尘暴只能暂时影响空气细菌群落特征,不能显著改变其群落结构。本研究通过分析了沙尘暴侵袭下北京市空气细菌群落多样性特征及动态,为制定中国北方城市沙尘暴灾害预警措施和建立气传疾病的防控机制提供数据支持。     

宁夏不同地区盐碱化土壤细菌群落多样性分布特征及其影响因子

为了解宁夏不同地区盐碱化土壤细菌群落多样性的分布特征及其关键影响因子,选择贺兰县红星村、惠农县黄渠拐子、燕子墩、庙台、平罗县银星村、分水闸、侯家梁、西大滩为研究样点,采集宁夏地区8个典型盐碱化土壤样品,0—2 cm和2—25 cm土层,共48份。利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同采样点土壤细菌群落结构的特征,同时分析了土壤理化因子与细菌群落结构的关系。试验结果表明:变形菌门、拟杆菌门和放线菌门为8个采样点土壤细菌群落的优势种类。其中,变形菌门占总量的24.69%—56.44%;γ-变形菌纲相对丰度在燕子墩土壤中显著高于其他样点(P<0.05)。0—2 cm土层,变形菌门相对丰度在燕子墩、红星村和分水闸这3个样点较高;拟杆菌门的相对丰度在分水闸样点土壤中最高;2—25 cm土层,变形菌门与表层土具有相同趋势;放线菌门的相对丰度在西大滩样点土壤中最高。在属水平,芽孢杆菌属是所有样点的优势属种。α多样性指数结果显示:燕子墩的土壤细菌群落多样性和丰富度都显著低于其他样点。土壤理化性质测定结果表明:在0—2 cm,全氮、有机碳、碱解氮、速效钾在黄渠拐子土壤中含量最高;含...     

火棘不同组织内生细菌群落多样性

为了解火棘不同组织内生细菌群落多样性,该研究采用高通量测序技术对火棘内生细菌16S rRNA V5～V7可变区进行测序,分析火棘不同组织部位内生细菌群落多样性。结果表明:(1)从火棘根、茎、叶组织中共获得内生细菌OTU 1 818个,其中根部754个,茎部 308 个,叶部756个,三者共有 OTU 152 个。(2)物种分类显示,不同火棘组织内生细菌具有丰富的群落多样性,火棘根部内生细菌种类隶属于23门53纲137目216科373属557种,其中异样根瘤菌属(Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium)和链霉菌属(Streptomyces)为优势属,其相对丰度分别为 10.57%和 8.00%; 茎部内生细菌种类隶属于21门32纲76目126科204属270种,其中马赛菌属(Massilia)和未知分类的丛毛单胞菌科属(unclassified_f_Comamonadaceae)为优势属,其相对丰度分别为31.10%和12.82%; 叶部内生细菌种类隶属于21门52纲130目210科380属581种,其中土芽孢杆菌属(Geobacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)为优势属,其相对丰度分别为12.31%和9.84%。(3)PICRUSt功能预测表明,根部内生细菌物种最丰富,参与各种代谢调控的细菌丰度最高。该研究结果为进一步探讨植物内生细菌功能,挖掘新的有益微生物资源提供了参考。     

滴灌对苜蓿根际土壤细菌多样性和群落结构的影响

【背景】细菌作为土壤微生物中的重要类群,能够有效促进土壤物质循环和能量流动,细菌多样性以及群落结构能够反映土壤的质量状况。【目的】了解滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌群落结构及多样性变化,探讨土壤环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】基于细菌16Sr RNAV3-V4区高通量测序技术,分析比较滴灌与自然降雨两种模式下生长的苜蓿根际与非根际土壤中细菌多样性和群落分布规律,然后采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)探讨土壤环境因子与细菌多样性的关系。【结果】苜蓿根际土壤中细菌多样性丰富,滴灌根际土壤中细菌多样性显著高于自然降雨根际土壤;土壤样品中共检测到细菌46门53纲116目220科469属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,25.27%-34.42%),其中α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,11.41%-18.97%)为优势亚群,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,1.00%-4.54%)为优势属。相较于自然降雨,滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌的6个门和16个属的群落结构发生显著变化;此外,RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响不同,滴灌根际土壤中9个细菌属的丰度与全磷、全钾、有效磷、碱解氮、有机质、土壤中性磷酸酶以及土壤脲酶的含量显著正相关。【结论】滴灌作为新型节水技术,在促进植物生长、提高产量、节约成本的基础上增加了植物根际土壤中细菌多样性和丰度,该结果为新型灌溉体制的改革以及土壤微生物资源的开发利用提供科学数据。     

马衔山中国沙棘根瘤内共生细菌多样性研究

采集甘肃省兰州市马衔山中国沙棘(Hippophae rhamnoidoes)根瘤样品,采用高通量测序和纯培养方法,分析中国沙棘根瘤内定殖的内共生细菌的组成、相对丰度和物种多样性,并比较两种方法研究结果的差异。在不同的微生物分类单元,高通量测序检测到中国沙棘根瘤内共生细菌24门50纲90目167科215属;而纯培养方法仅检测到3门5纲7目8科8属。进一步分析沙棘根瘤内共生细菌主要类群的相对丰度,发现高通量测序与纯培养方法的结果有明显差异,在科和属的分类单元上差异尤其显著。两种方法都表明中国沙棘根瘤内共生细菌具有丰富的多样性,但高通量测序能够较为全面的反映中国沙棘根瘤内共生细菌的群落组成,而纯培养方法仅能够分离到部分可培养的中国沙棘根瘤内共生细菌,在很大程度上极可能低估中国沙棘根瘤内共生细菌的物种组成并高估其丰度。     

基于高通量测序的3种淫羊藿叶片内生细菌群落结构研究

了解3种淫羊藿内生细菌群落的结构和组成,为淫羊藿内生菌资源的开发及利用提供参考.采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析了粗毛淫羊藿、箭叶淫羊藿及巫山淫羊藿新叶和老叶内生细菌群落的结构和组成.3种淫羊藿叶片内生细菌群落组成结果显示,门水平的优势菌群主要包括变形菌门、厚壁菌门和放线菌门,优势菌属主要为甲基杆菌...     

香蕉植株内生细菌群落多态性研究

采用平板法对香蕉(Musa nana)植株的内生细菌进行分离纯化,并采用细菌脂肪酸法进行鉴定。结果表明,从香蕉的健康植株和感病植株中共分离得到内生细菌21属24种。从健株分离得到9种内生细菌,其中根、茎和叶分别分离到6种、2种和8种内生细菌。从病株分离得到15属17种内生细菌,其中根、茎和叶分别分离到3种、11种和6种。香蕉健株根部的内生细菌含量最高,达5.195×106cfu g-1,下部叶片内生细菌的含量最低,仅为30 cfu g-1;香蕉病株茎部内生细菌的数量显著高于其他部位,达1.05×107cfu g-1。这说明香蕉在不同生长状态下,其内生细菌的种类和数量存在多样性。     

甘南高寒地区不同海拔西藏沙棘根瘤内生菌多样性

为了研究甘南高寒地区3个不同海拔西藏沙棘根瘤中内生菌的多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对3种不同海拔的西藏沙棘根瘤内生菌的菌群组成和多样性进行了分析。实验结果表明,3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌主要包括6大门,分别为蓝藻门(Cyanobacteria),放线菌门(Actinobacteria),变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),梭杆菌门(Fusobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中占主导地位的微生物是蓝藻门和放线菌门,蓝藻门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为68.1%,64.7%和66.0%,放线菌门在3个海拔的西藏沙棘根瘤中的丰度分别为28.6%,30.2%和29.5%。放线菌门弗兰克氏菌属(Frankia)为共同的优势菌属之一,在3个海拔的丰度分别为28.2%,29.8%和29.1%。3个不同海拔西藏沙棘根瘤中的内生菌除了能与沙棘共生固氮的弗兰克氏菌外,还存在其他的微生物群落,可能存在一些潜在的有价值的内生菌种资源。     

烟草根部内生真菌群落结构和功能特征

烟草内生真菌是烟田生态系统的重要组成,根系是烟草内生真菌重要来源途径。本研究通过高通量测序技术分析了5个品种的烟草根部内生真菌群落结构及功能特征。结果表明,烟草根部内生真菌群落多样性较低;粪壳菌纲Sordariomycetes、座囊菌纲Dothideomycetes、散囊菌纲Eurotiomycetes、伞菌纲Agaricomycetes及锤舌菌纲Leotiomycetes为主要菌群,肉座菌目Hypocreales、煤炱目Capnodiales和散囊菌目Eurotiales为优势真菌目,丛赤壳科Nectriaceae、小戴维霉科Davidiellaceae和发菌科Trichocomaceae为优势真菌科,未定义腐生菌和动物病原菌是主要的生态功能群,但不同品种之间的真菌群落组成和生态功能分布差异显著。本研究为进一步挖掘利用烟草内生真菌资源,阐明烟草内生真菌的生态功能提供了参考。     

水产养殖不同物种对水体和沉积物中细菌群落的影响

为探究水产养殖中养殖不同物种对水体和沉积物中细菌群落的影响,以养殖克氏原螯虾(Procambarus clarkii, PC)和中华鳖(Pelodiscus sinensis, PS)的水体和沉积物样品为研究对象,利用基于16S rRNA基因的高通量测序技术,对细菌群落多样性和群落组成进行分析,并结合环境因子,探究水产养殖对细菌群落的影响。结果显示,水体和沉积物中细菌群落的α多样性均呈现PS>PC的显著差异(P<0.05)。非度量多维尺度分析的结果显示,PC和PS区的水体和沉积物细菌群落结构均呈现明显差异。冗余分析(RDA)的结果表明,水体氨氮(NH~+₄-N)和硝酸盐氮(NO~-₃-N)是影响水体细菌群落结构的最主要环境因子,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机碳(OC)均对沉积物细菌群落结构有显著影响(P<0.05)。PC和PS区中的细菌隶属于34门、114纲、258目、504科和955属,水体中共筛选出了11个优势菌门(相对丰度>0.5%),沉积物中筛选出了13个。2个养殖区域的水体样品中共筛选出了15个优势(...     

灯盏花内生真菌多样性、群落结构及生态功能预测

【背景】灯盏花(Erigeron breviscapus)是国内知名的传统中药材,但关于灯盏花内生真菌多样性、群落结构和生态功能研究报道比较缺乏。【目的】探究灯盏花不同药用部位内生真菌多样性、群落结构组成及生态功能。【方法】采用ITS序列的高通量测序技术对比研究云南道地药材灯盏花根、茎、叶和花的内生菌群落结构及生物多样性差异,并利用FUNGuild数据库预测真菌群落生态功能。【结果】12个样品共获得540个操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU),分属于5个门22个纲55个目114个科188个属。4个不同药用部位共有的OTU数目仅占14.45%,以根部独有OTU最多。各组织均以子囊菌门和担子菌门为优势菌门;其中,根部以子囊菌门为主,花部位以担子菌门为主。亚隔孢壳属(Didymella)为灯盏花植物的核心属,在各组织中均有分布;其余优势属尚有线黑粉菌属(Filobasidium)、Cystofilobasidium、织球壳属(Plectosphaerella),灯盏花4个组织中优势属和特有属分布各不相同。α多样性分析表明,根部内生真菌丰度显著高于其他组织,但多样性方面组织差异不明显。PCoA结果表明,根部菌落结构相对独立,而叶与茎中菌落结构较为相似。利用FUNGuild数据库分析发现,腐生真菌在各组织中占比较高,并含有大量未知功能菌群。【结论】灯盏花不同药用部位内生真菌群落组成存在明显差异,具有组织偏好。以上研究完善了灯盏花内生真菌资源的生物信息,为灯盏花内生真菌资源的开发利用提供了理论依据。