新疆断裂带泉水中细菌群落结构的PCR-DGGE分析

乌鲁木齐10号泉起源于天山山脉博格达峰,地下径流于地震断裂带,泉水中硫化氢、甲烷等地球化学元素迁移活跃,为 揭示水文地球化学变化对地震断裂带泉水细菌群落结构的影响,本研究对该泉水样品定期采样,以微孔滤膜收集菌体,使用SDS-酶解法提取总DNA,对细菌16S rDNA V 3区进行PCR-DGGE分析并对条带测序,条带的光密度信息与监测的地球化学指标进行典型相关分析(CCA)。结果表明B16(Uncultured bacterium)和ε-变性菌纲 (epsilon proteobacterium)与氟含量成正相关;黄杆菌B1 (Flavobacterium)、绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、B10(Uncultured bacterium)和腐生性葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)与硫化物呈正相关;硫微螺菌(Thiomicrospira arctica) 、黄杆菌B3(Flavobacterium)及阿尔莱葡萄球菌(Staphylococcus arlettae)与氢气呈正相关。断裂带泉水细菌能够对地层深处渗透出的地球化学元素产生灵敏的应答。     

乌鲁木齐10号泉泉水细菌群落对有感地震的响应

摘要:【目的】为了从细胞水平上了解泉水细菌群落对有感地震的映震规律及敏感菌群的代谢特征。【方法】基于2012年1月31日至12月31日,震中距乌鲁木齐10号泉100公里范围内的5次有感地震,利用平板培养计数和BIOLOG GEN III细菌板监测地震前后泉水中细菌群落活性及代谢功能多样性变化。【结果】泉水细菌群落全年呈现随机动态变化,震后可培养细菌菌落数目和细菌群落碳源利用的平均颜色(Average well color development,AWCD)变化高于震前,且表现与震级具有一定相关性;泉水中对有感地震有响应的灵 敏细菌群以糖醇类碳源为主要代谢碳源。【结论】本研究初步证实了GEN III 细菌板能用于泉水细菌群落代谢功能多样性的研究。细菌群落的碳源利用及可培养菌落数目具有一定映震规律。     

24节气内乌鲁木齐10号泉水体细菌群落结构变化

为了解乌鲁木齐10号泉水体细菌群落结构及多样性在24节气内的变化,选取24节气当天采集泉水样品(计24份),利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术对其进行群落结构及多样性分析,并结合该泉地球水文化学指标进行典型相关性分析。结果表明:泉水细菌群落的香农指数(H)变化幅度较大(1.088—3.003),春季(立春至谷雨)样品呈现出明显的波动趋势,并在惊蛰时达到最低值(1.088),夏季(立夏至大暑)和秋季(立秋至霜降)样品在节气内出现类似的递增趋势,冬季(立冬至大寒)样品则保持在较低水平(≈1.761);辛普森指数(D)和均匀度指数(E)在24节气内变化的差异不显著。24节气的泉水细菌群落组成主要有厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门及梭杆菌门,此外,还有少量隶属于蓝藻门、螺旋体门、异常球菌-栖热菌门、绿菌门、柔膜菌门和硝化螺菌门等的类群存在于某些特定的节气中;春夏季节革兰氏阴性菌为优势类群,秋冬季节,革兰氏阳性菌为优势类群;硫氧化菌类群(Acidithiobacillus、Thiothrix)和硫还原菌群落(Desulfobacter、Desulfoluna)的存在,与10号泉的含硫特性相关。通过对各项地球水文化学指标的分析显示,电导率、水汞、甲烷、硫化物在各节气的波动最为剧烈;乌鲁木齐10号泉水体细菌群落组成随24节气更替存在一定变化并与地球水文化学指标相关。     

新疆断裂带含硫冷泉泉水细菌群落结构多样性

摘要：【目的】为了解新疆断裂带含硫冷泉泉水中细菌群落结构的组成和物种多样性。【方法】采用免培养法直接从冷泉水中提取环境总DNA,采用细菌通用引物对泉水中细菌的16S rRNA基因进行PCR扩增,构建16S rRNA基因克隆文库。使用限制性内切酶Hae Ⅲ对随机挑选的阳性克隆子进行限制性片段长度多态性分析(Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP),选出具有不同酶切图谱的序列进行测序、BLAST比对和构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】共从细菌16S rRNA基因文库中筛选了228个阳性克隆,RFLP分型得到33个不同的操作分类单元 (Operational Taxonomic Unites, OTUs),覆盖度 (Coverage C) 为92%。BLAST比对、RDP归类及系统发育分析将这33个OTUs归为：变形菌门 (Proteobacteria)、拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和厚壁菌门 (Firmicutes)。变形菌门为绝对优势类群,占整个细菌克隆文库的98%,,其中20%左右的类群与硫化物代谢相关的光合自养和化能自养类群纯培养菌具有高的相似性 (>97%)。此外,还发现大量类群 (总文库的64%,其中57%为军团菌属Legionella spp., 类群)与GenBank中已存细菌16S rRNA基因相似性小于96%。【结论】新疆断裂带含硫冷泉泉水中细菌类群的多样性较低,但可能存在大量潜在细菌新种和新分类。另外,该泉水可能是潜在的新军团菌病传播源,因而可能对下游人畜健康存在潜在威胁。     

浮游细菌群落变化对锥状斯氏藻藻华的影响

目的:本实验以大亚湾原发性锥状斯氏藻为例,采集野外样品,分析藻华不同时期主要菌群的结构和环境样品的硫化物与赋存形态。方法:应用末端限制性片段长度多态性技术和主成分分析方法,分析藻华发生过程中浮游细菌群落相似程度的情况,得到差异显著的浮游细菌类群。选出代表类群的样品进行16S r DNA高变区测序,获取浮游细菌的分类结果及相对丰度。采用Pearson相关性分析浮游细菌、藻、硫化物两两间的相互关系。结果:早期藻华以Enterobacteriaceae为主导,各优势菌群(Enterobacteriaceae:Alteromonadaceae:Rhodobacteraceae)的比例约为8:1:21,硫元素主要以DMS形式存在;而后期Alteromonadaceae成为优势物种,各优势菌群的比例转变为3:5:25,硫的赋存形态由DMS转变为DMSO;Rhodobacteraceae在藻华的前期与后期均以优势种存在。本实验还发现藻华不同时期4种与藻呈正向相关的细菌,以及8种对藻起负向调节作用的细菌,它们在藻华生消的过程中扮演着不同的角色。结论:菌群的组成性改变与藻华生消具有一定的相关性,并对藻类的硫代谢产生影响。结果的获得有助于认识藻华微生物学过程中硫代谢的生态学功能,拓展锥状斯氏藻藻华的理论认识。     

基于MiSeq测序分析新疆泥火山土壤细菌群落多样性

【目的】以新疆乌苏泥火山土壤为研究对象,了解泥火山细菌群落结构及其时空动态变化。【方法】选择泥火山4种不同生境土壤在4、7、11月份采样,应用Illumina Mi Seq测序技术测定泥火山土壤细菌的16S r RNA基因V3–V4变异区序列,分析乌苏泥火山不同生境土壤细菌群落组成。【结果】泥火山土壤细菌在97%的相似水平下共得到OTU个数为29 005,在细菌门水平上共有38种细菌类群,Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes为优势菌群,在属水平上共有72种细菌类群,其中含量最高的是未分类细菌;多样性分析表明生境D的丰度指数和多样性指数最高,将泥火山细菌群落多样性与理化因子结合分析,发现其多样性随着土壤养分的增加而基本降低,说明物种多样性指数与理化因子之间呈负相关关系;OTU水平的分析表明生境A的群落组成在时空动态上没有显著差异,其样品群落组成较为相似,而生境C的物种组成差异较大。【结论】相比较于传统方法,Mi Seq测序能够更全面解析环境样品中微生物多样性,揭示了乌苏泥火山群蕴含着丰富的微生物资源,这将为深入研究泥火山生态系统奠定基础,为合理利用和开发泥火山微生物资源提供指导。     

人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化

人工湿地通过模拟自然湿地的生态系统,能够实现污染物的去除,是一种高效经济的污水处理手段,但是对人工湿地处理后污水中细菌群落的研究较少。采集了造纸厂排污口和人工湿地出水口的水样,检测了溶解氧、pH值和盐度等水质指标,对主要污染物的含量进行了测定和分析,并利用DGGE技术对细菌群落的变化进行了研究。结果表明:(1)造纸污水经人工湿地处理后水质有明显提高;(2)人工湿地处理后细菌群落结构发生变化,优势菌由γ变形菌和衣原体变为α变形菌,而且微生物多样性指数Shannon-Wiener's降低;(3)人工湿地处理前污水中存在着大量致病微生物和降解微生物,处理后以环境友好的固氮菌和少量致病菌为主。研究结果揭示了人工湿地不仅可以去除造纸废水中的污染物,改善水质而且可以大大减少向环境中排放的致病微生物,防止由致病微生物引起的生态灾难的发生,为将来人工湿地应用于工业污水处理和微生物生态安全评估提供有效可靠的依据。     

蔬菜-秸秆废物堆肥化中细菌群落变化研究

以蔬菜-秸秆废物为堆肥原料,在堆肥化过程中应用Biolog方法研究不同阶段细菌群落的动态变化。聚类分析与主成分分析表明,细菌群落结构在一次发酵期间发生着剧烈变化,二次发酵期间趋于稳定。能转化Biolog板上第一、二类碳源的细菌是蔬菜-秸秆废物堆肥化进程中的主要细菌种群,且与木质纤维素的转化有关;第四、六类碳源可表征堆肥中耐受高温的细菌,其中第四类碳源转化细菌与木质纤维素的降解有关,而第六类碳源转化细菌属于易降解有机物转化细菌。     

用RISA法评估地下水细菌群落结构差异及变化

提出运用RISA法从细菌群落角度对垃圾填埋场地下水生态系统的空间异质性进行定量分析。RISA图谱的相似度聚类分析表明 :与随时间产生的变化相比 ,细菌群落在空间上的差异更大 ;同批取样不同位置和深度的地下水RISA图谱存在明显差异 ,整体上在 6 0 %～ 70 %相似度聚类。     

湖泛发生过程中水体理化性质及细菌群落的变化

运用分子生物学技术及多元统计分析的方法, 跟踪湖泛爆发过程中细菌群落的动态及环境因子变化。结果表明: 湖泛爆发过程中水质明显恶化, DO(溶解氧)、SD(透明度)、pH(酸碱度)显著降低, 其中DO 含量均低于0.51 mg·L^-1, 水体中TN(总氮)、TP(总磷)等营养盐的含量远远高于正常水体中的含量。细菌丰度和藻类数量明显升高, 其中, 湖泛中心区的细菌丰度上升到10⁷ cells·L^-1, 相比未发生湖泛的区域提高了一个数量级。运用高通量测序技术, 分析比较非湖泛区及不同程度湖泛区的细菌群落结构的差异。结果表明: 湖泛最严重的区域, α-、γ-变形菌纲(alpha-, gamma-Proteobacteria)分别由未发生湖泛时的4.10%和13.16%降至0.59%和1.91%; 放线菌门(Actinobacteria)所占比例由未发生湖泛区域的19.04%降至0.92%; 而拟杆菌门(Bacteriodetes)所占的比例则由1.12%增加至36.32%。此外, 还检测到一些特殊生境的细菌类群,如Ilumatobacter,Chitinophagaceae。通过对湖泛事件中细菌群落与关键环境因子的变化规律研究, 为湖泛问题的深入研究提供一定科学依据。     

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。     

N2O emission associated with shifts of bacterial communities in riparian wetland during the spring thawing periods

Soil freeze–thaw processes lead to high nitrous oxide (N₂O) emissions and exacerbate the greenhouse effect. The wetlands of the Inner Mongolia Plateau are in the pronounced seasonal freeze–thaw zone, but the effect of spring thaw on N₂O emissions and related microbial mechanisms is still unclear. We investigated the effects of different periods (freeze, freeze–thaw, and thaw) on soil bacterial community diversity and composition and greenhouse gas emissions during the spring freeze–thaw in the XiLin River riparian wetlands in China by amplicon sequencing and static dark box methods. The results showed that the freeze–thaw periods predominantly impact on the diversity and composition of the bacterial communities. The phyla composition of the soil bacteria communities of the three periods is similar in level, with Proteobacteria, Chloroflexi, Actinobacteria, and Acidobacteria dominating the microbial communities. The alpha‐diversity of bacterial communities in different periods varies that the freezing period is higher than that of the freeze–thaw period (p < .05). Soil total carbon, soil water content, and microbial biomass carbon were the primary factors regulating the abundance and compositions of the bacterial communities during spring thawing periods. Based on functional predictions, the relative abundance of nitrification and denitrification genes was higher in the freezing period than in the thawing period, while the abundance was lowest in the freeze–thawing period. The correlation results found that N₂O emissions were significantly correlated with amoA and amoB in nitrification genes, indicating that nitrification may be the main process of N₂O production during spring thaw. This study reveals potential microbial mechanisms of N₂O emission during spring thaw and provides data support and theoretical basis for further insight into the mechanism of N₂O emission during spring thaw.     

退耕还湿后土壤细菌群落结构和生物量变化过程

土壤细菌对湿地生态系统功能和健康维持起着重要作用。以菜子湖原始湿地、不同退耕年限湿地(3a、7a、11a和21a)和仍耕作油菜地土壤为研究对象,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、高通量测序和磷脂脂肪酸(PLFAs)方法分析土壤细菌群落组成和生物量,探讨它们在退耕还湿后的变化过程及其影响因素。结果表明,退耕还湿后土壤变形菌门(α-变形菌纲、β-变形菌纲和δ-变形菌纲)、酸杆菌门(酸杆菌纲和全噬菌纲)、Nitrospinae(Nitrospinia纲)和硝化螺旋菌门(硝化螺旋菌纲)相对丰度先增高后降低;这些参与氮循环的土壤细菌对退耕后湿地生态恢复过程中土壤氮素提升起着重要作用。与农业生产活动密切关联的厚壁菌门(芽孢杆菌纲和梭菌纲)和放线菌门(放线菌纲)相对丰度逐渐降低。湿地土壤细菌多样性在退耕初期(3—7a)上升达到最大,退耕中后期逐渐降低。表层土壤各类群细菌生物量逐渐升高,亚表层土壤各类群细菌生物量则先降后升再降。水分条件和容重是与研究区土壤细菌群落结构和多样性密切相关的土壤因子,而全氮是与土壤细菌生物量密切相关的土壤因子。研究从生态过程视角解析了土壤细菌群落较详...     

EM复合菌对新疆色素辣椒生长及根际细菌群落的影响

【背景】Effective microorganisms （EM）复合菌在我国农业种植上的应用越来越广泛,但对色素辣椒的促生作用与根际细菌群落结构的影响未见报道。【目的】评估EM复合菌对新疆色素辣椒的促生长作用,并分析其对色素辣椒根际细菌群落组成的影响。【方法】通过随水灌溉方式将EM复合菌接种到色素辣椒根部,在收获期测定辣椒生长指标、土壤养分和酶活活性,明确EM复合菌对辣椒生长和土壤质量的影响;利用16S rRNA基因高通量测序技术测定EM复合菌对辣椒根系细菌群落组成和结构的影响。【结果】与对照组相比,EM复合菌的施用使辣椒株高、鲜重、单个果重和单株结果数分别提高23.89%、85.41%、42.31%和46.04%;土壤中碱解氮和速效磷含量分别提高5.83%和13.39%,土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性分别提高11.47%、9.42%和21.43%;施用EM复合菌显著改变辣椒根际微生物群落的α多样性和β多样性,提高有益菌群变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,其中变形菌门黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）的相对丰度增加119.32%;在属的水平上,施用EM复合菌显著增加了藤黄色杆菌属（Luteitalea）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、鞘脂单胞菌属（Sphingobacterium）和盐单胞菌属（Halomonas）的相对丰度,尤其是藤黄单胞菌属的丰度提高244.17%,同时显著降低黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度。此外,与土壤理化指标呈正相关的微生物菌群相对丰度也显著升高。【结论】EM复合菌能够通过提高土壤营养成分与酶活活性,调控根系微生物群落结构,富集大量在盐碱地生存能力较强的有益菌群,进而起到促进色素辣椒生长的功效。     

PCR-DGGE analysis of bacterial community dynamics in kava beverages during refrigeration

Aims: Kava beverages are highly perishable even under refrigerated conditions. This study aimed to investigate the bacterial community dynamics in kava beverages during refrigeration. Methods and Results: Four freshly made kava beverages were obtained from kava bars and stored at 4°C. On days 0, 3 and 6, the aerobic plate count (APC), lactic acid bacteria (LAB) count and yeast and mould count (YMC) of the samples were determined. Meanwhile, bacterial DNA was extracted from each sample and subjected to the polymerase chain reaction‐denaturing gradient gel electrophoresis (PCR‐DGGE). Moreover, species‐specific PCR assays were employed to identify predominant Pseudomonas spp. involved in kava spoilage. Over the storage period, the APC, LAB count and YMC of the four kava beverages all increased, whereas their pH values decreased. The DGGE profile revealed diverse bacterial populations in the samples. LAB, such as Weissella soli, Lactobacillus spp. and Lactococcus lactis, were found in the kava beverages. Species‐specific PCR assays detected Pseudomonas putida and Pseudomonas fluorescens in the samples; Ps. fluorescens became dominant during refrigeration. Conclusions: LAB and Pseudomonas may play a significant role in the spoilage of kava beverages. Significance and Impact of the Study: This study provides important information that may be used to extend the shelf life of kava beverages.     

噬菌体鸡尾酒对猕猴桃溃疡病的田间防治效果及叶际细菌群落结构的影响

【背景】噬菌体鸡尾酒可作为一种杀灭猕猴桃溃疡病病原菌(Pseudomonassyringaepv.actinidiae, Psa)的生物制剂,但关于噬菌体鸡尾酒在田间的防治效果和对猕猴桃植株叶际内生细菌群落结构影响的研究依然较少。【目的】探究噬菌体鸡尾酒在田间防控猕猴桃溃疡病的效果,以及噬菌体鸡尾酒对猕猴桃茎内叶际细菌微生态的影响。【方法】使用猕猴桃溃疡病病原菌感染健康植株,对比施用噬菌体鸡尾酒和传统铜制剂后溃疡病的发病情况,利用高通量测序技术分析猕猴桃叶际内生细菌群落结构的变化。【结果】与铜制剂相比,噬菌体鸡尾酒可更有效地控制猕猴桃溃疡病,改变叶际细菌群落的丰富度与多样性,增强群落结构的稳定性,改善群落物种功能基因丰度情况,一定程度使叶际细菌群落恢复至健康状态。【结论】噬菌体鸡尾酒在杀灭病原菌的同时具有良好的微生态调节功能,在猕猴桃溃疡病的生物防治中具有巨大的应用潜力。     

1999年春季渤海中部及其邻近海域的网采浮游植物群落

研究了 1999年春季覆盖渤海中部、渤海海峡及其邻近海域 30个测站两遍大面调查的浮游植物物种及其群落特征 ,共发现浮游植物 4门 33属 6 5种 (不包括未定名物种 ) ,以硅藻为主。优势种主要为 :冰河拟星杆藻 (Asterionellopsisglacialis)、虹彩圆筛藻 (Coscinodiscus oculus- iridis)、太阳双尾藻 (Ditylum sol)、刚毛根管藻 (Rhizosolenia setigera)、布氏双尾藻 (Ditylumbrightwellii)、中肋骨条藻 (Skeletonema costatum)、膜状缪氏藻 (Meuniera membranacea)、派格棍形藻 (Bacillaria paxillifera)、加拉星平藻 (Asteroplanus karianus)、圆海链藻 (Thalassiosira rotula)、卡氏角毛藻 (Chaetoceros castracanei)和尖刺伪菱形藻(Pseudo- nitzschia pungens)。细胞丰度的平面分布主要由浮游硅藻的分布所决定 ,其高值区分布在渤海中部靠近渤海海峡处。浮游甲藻在渤海海峡局部区域形成高值区。两遍大面站调查期间渤海浮游植物群落的结构变化较大 ,原因主要是春季以小细胞为主体的浮游植物群落物种演替较快 ,另外春季的大风过程对浮游植物的群落结构影响较大。两遍大面站调查期间浮游植物细胞丰度呈增长趋势 ,温度和硅酸盐浓度的增加是导致调查期浮游植物生长的重要因素。E5站浮游植物群落的分析表明 :春     

The application of the herbicide bromoxynil to a model soil-derived bacterial community: impact on degradation and community structure

AIMS: Bromoxynil degradation by soil micro-organisms has been shown to be co-oxidative in character. In this study, we investigate both the impact of the application of increasing bromoxynil concentrations on soil-derived bacterial communities and how these changes are reflected in the degradation of the compound. Our aim was to test the hypothesis that the addition of bromoxynil to a soil-derived bacterial community, and the availability of a readily utilizable carbon source would have an impact on bromoxynil degradation, and that would be reflected in the bacteria present in the soil community. METHODS AND RESULTS: Degradation of bromoxynil was observed in soil-derived communities containing 15 mg l(-1), but not 50 mg l(-1) of the compound, unless glucose was added. This suggests that the addition of carbon stimulates co-oxidative bromoxynil degradation by the members of the bacterial community. Measurable changes in the bacterial community indicated that the addition of bromoxynil led to deterministic selection on the bacterial population, i.e. the communities observed arise through the selection of specific micro-organisms that are best adapted to the conditions in the soil. The addition of bromoxynil was also shown to have a negative impact on the presence of alpha and gamma-proteobacteria in the soil community. CONCLUSION: Bromoxynil degradation is significantly inhibited in bacterial soil communities in the absence of readily accessible carbon. The application of bromoxynil appears to exert deterministic selection on the bacterial community. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study highlights the effects of increasing bromoxynil concentrations on a model bacterial population derived from soil. Soil communities show qualitative and quantitative differences to bromoxynil application depending on the availability of organic carbon. These findings might have implications for the persistence of bromoxynil in agricultural soils.