杂交水稻种子固有细菌群落多样性探究

采用传统的分离培养方法和分子生物学技术对我国高产杂交水稻(OryzasativaL.)金优611种子固有细菌进行研究,从而了解其中可培养细菌群落的多样性。对分离得到的91株细菌进行16SrDNA扩增、ARDRA分型和16SrDNA系统发育分析,结果表明,分离得到的91株细菌分属于10个属16个种。其中γ-变形杆菌(Gammaproteobacteria)(53.85%)占据优势地位,其次为α-变形杆菌(Alphaproteobacteria)(20.88%),其它分属放线菌门Actinobacteria(15.39%)及厚壁菌门Firmicutes(9.88%)。其中的泛菌属(Pantoea sp.)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、微杆菌属(Microbacterium sp.)为分离到的优势种群,且在种子这一特殊的生存空间中有4株潜在的新种存在。首次报道了杂交水稻金优611种子具有丰富的微生物群落多样性,为进一步探索植物种子际微生态环境中微生物群落的形成和生态功能提供了基础信息。     

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。     

优异杂交水稻亲本灌浆期种子内生细菌多样性研究

通过传统微生物培养方法,对处于灌浆期的杂交水稻亲本"深08S"、"和620S"及"16A007"种子内生细菌群落结构多样性进行研究。实验表明,处于灌浆期的杂交水稻亲本种子仍然存在内生细菌群落结构的多样性。"深08S"种子内生细菌含6个OTU,第一优势菌属为Pantoea,丰度为52.04%,第二和第三优势菌属分别为Pseudomonas和Rhizobium;"和620S"种子内生细菌含10个OTU,第一优势菌属为Pantoea,丰度为69.02%,第二优势菌属为Pseudomonas,并列第三优势菌属为Rhizobium和Sphingomonas;"16A007"种子内生细菌含11个OTU,第一优势菌属为Pseudomonas,丰度为45.12%,第二优势菌属和第三优势菌属分别为Pantoea和Sphingomonas。由研究结果可见,具有遗传相关性的水稻种子"深08S"和"和620S"内生细菌的第一和第二优势菌属相同,同时,三种水稻亲本种子优势菌属都有Pantoea和Pseudomonas,表明水稻种子基因型对其内生细菌结构多样性具有一定的影响。     

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。     

不同香蕉枯萎病区土壤细菌群落多样性

分别采集海南省临高县3个地区的香蕉枯萎病发病土壤与健康土壤样品共6份,采用常规方法测定土壤理化性质,以末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)技术研究不同地区发病与健康土壤微生物的多样性,并分析土壤微生物群落结构与土壤因子的关系.结果表明:同一地区发病蕉园土壤的大部分理化性质指标低于健康蕉园,以pH、有效P含量的差异最显著;T-RFLP结果表明供试蕉园发病土壤的细菌多样性比健康土壤丰富;3个地区的优势种分别为片段长度为144、147与233 bp的T-RFs,通过系统发育分配工具比对,推断这3个地区的优势菌群可能属于枯草芽孢杆菌、葡萄球菌、反刍真杆菌;大部分T-RFs的分布与土壤碱解N、pH、速效K、有效P及含水量有关,且在发病土壤中的相对丰度大于健康土壤.     

密云水库不同季节细菌群落多样性

为加强对密云水库水体状况的全面了解,对2006年11月到2007年11月不同季节水体中的微生物进行了研究.用流式细胞仪技术和LB固体培养基培养测定了水体中的细菌数目;利用PCR-DGGE技术对水体细菌的多样性和相似性进行分析.结果表明,细菌数目随季节变化有所不同,但利用流式细胞仪测定的每毫升水体细菌的数目基本上均为104数量级,而培养得到的细菌菌落数为102～103 CFU/ml,基本符合国家饮用水源的卫生标准.细菌的多样性指数也表现出随季节变化的规律,冬季(2006-11和2007-11)Shannon-Weaver多样性指数较低,为3.0左右;春季(2007-04)开始增大,至夏季(2007-07)时可高达3.3068;秋季(2007-09)又减小到3.1246.另外,密云水库细菌的优势类群有β-Proteobacteria、Actinobacteria、Cytophaga/Flexibacter/Bacteroides (CFB) 类群和Cyanobacteria. 这些资料有望为以后进一步从微生物角度评价水质提供参考.     

柑橘黄龙病株不同部位内生细菌群落结构的多样性

采用PCC(Pearson correlation coefficient)、系统聚类和多样性指数研究了柑橘黄龙病(citrus huanglongbing,HLB)植株不同部位叶片、枝条及其根部内生细菌的相互关系及其群落结构多样性.结果表明,从供试柑橘中分离得到26株内生细菌(叶片10株,枝条14株,根部2株)隶属于10个属19个种.Nested-PCR结果显示,柑橘植株不同空间叶片中,黄龙病病原的阳性检出率为58.3％.用LSD法比较显示,柑橘内生细菌在不同器官的分布量大小依次为根＞叶＞枝条.上、中、下不同部位叶片和枝条内生细菌分布量差异不显著,而东、西、南、北不同方位的叶片和枝条内生细菌分布量差异显著(P＜5％).柑橘内生细菌之间的PCC分析表明,Bacillus pumilus和Bacillus sp.与柑橘黄龙病病原菌呈显著负相关,Bacillus sp.和Bacillus pumilus与Bacillus subtilis呈显著正相关.Bacillus brevis和Escherichia hermannii与Bacillus vesiculariss存在显著正相关.对柑橘不同器官内生细菌的PCC分析表明,同种器官的内生细菌之间呈正相关,不同器官的内生细菌之间呈负相关.以内生细菌在各器官的分布量为指标分析不同器官之间的相关性,结果表明,叶片与枝条呈正相关,PCC为0.55,叶片与根部、枝条与根部均呈负相关,PCC分别为-0.19和-0.13.16S rDNA序列聚类分析表明,柑橘内生细菌可分为两大类,第Ⅰ大类为革兰氏阳性菌,第Ⅱ大类为革兰氏阴性菌.第Ⅰ大类又可以分为芽孢杆菌属和短小杆菌属两个亚类,第Ⅱ大类也可以分两个亚类.对柑橘黄龙病病原与叶片内生细菌进行聚类分析,可以分为三类,第Ⅰ类特征为内生细菌存在所有部位的叶片;第Ⅱ类特征为内生细菌与黄龙病病原菌存在负相关性;第Ⅲ类特征为内生细菌只存在特定部位叶片.当马氏距离为27.23时,可将柑橘黄龙病内生细菌群落结构聚为3类,第Ⅰ类特点是在不同部位叶片均有分布,为完全分布类型,且分布量较大,第Ⅱ类特点是在各器官中均为不完全分布类型,且分布量不均匀,第Ⅲ类特点是根部分布特性且分布量较大.分析多样性指数表明,SHANNON(H1)指数在叶片最高,根部最低.SIMPSON(D)指数在枝条最高,根部最低.Pielou指数在根部最高,枝条最低.     

药用植物刺山柑不同部位细菌群落结构及其多样性

【目的】研究传统药用植物刺山柑（Capparis spinosa L.）不同部位细菌群落结构、物种组成和多样性特征,为药用植物微生物资源的开发及微生物与宿主互作提供理论依据。【方法】本研究以刺山柑地上部植物组织（果实、茎）和地下部土壤（根际土壤、非根际土壤）为研究材料,采用高通量测序技术分析刺山柑不同部位细菌的16S rRNA基因多样性,比较其细菌群落结构和物种组成特征。【结果】刺山柑4种样本共获得的3 649个操作分类单元（operational taxonomic unit,OTU）,属于34门、88纲、248目、464科和1 051属。土壤样本的细菌多样性大于植物组织,细菌群落多样性以根际土壤、非根际土壤、茎和果实的顺序逐渐降低,果实内生细菌群落多样性始终最低,显著低于根际土壤。不同部位相对丰度较高的细菌门如下：植物组织中以变形菌门为主,根际土壤中为变形菌门和放线菌门,非根际土中为厚壁菌门和放线菌门。无色杆菌属（Achromobacter）、欧文氏菌属（Erwinia）、肠球菌属（Enterococcus）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、乳杆菌属（Lactobacillus）和克雷伯氏菌属（Klebsiella）主要存在于刺山柑植物组织中。游动球菌属（Planomicrobium）、库克菌属（Kocuria）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、链霉菌属（Streptomyces）、微枝形杆菌属（Microvirga）和节杆菌属（Arthrobacter）主要分布于土壤中。β多样性分析结果表明,刺山柑植物组织和土壤的细菌群落结构具有显著差异,同类型样本的细菌群落结构相似。【结论】刺山柑土壤样本中细菌群落的多样性和丰富度均高于植物组织,刺山柑不同部位的细菌群落组成不同。本研究对刺山柑不同部位细菌群落结构进行了初步分析,鉴定了各部位细菌群落中的核心菌群,为以后挖掘刺山柑的功能研究和利用提供了准确的微生物信息。     

沉水植物附着细菌群落结构及其多样性研究进展

与陆生植物类似,沉水植物的叶表也存在着大量的附着细菌。附着细菌拥有独特的生态位和显著的生态功能,与沉水植物构成了复杂的共生体系。针对附着细菌的群落结构及其多样性进行了简单的综述。在方法学上,"表面活性剂+超声处理"的方式能够比较有效地洗脱叶表的附着细菌。显微计数和分离培养的方法分别发现,某些沉水植物附着细菌的多度在105~107个/cm2以及106 CFU/cm左右。克隆测序的研究表明沉水植物附着细菌的OTU在几十到上百的范围内。在群落结构上,Betaproteobacteria、Bacteroidetes、Alphaproteobacteria、Actinobacteria、Planctomycetes、Cyanobacteria等门类的细菌较为常见。先锋物种在附着细菌生物膜的形成过程中发挥着关键作用,环境条件和植物体都会对附着细菌的多样性造成影响。富营养化水体观察到较高的附着细菌丰度,溶解性有机物比无机营养物更加适合附着细菌的利用。植物体的叶片化学组成、渗出物以及物理结构等会影响附着细菌的多样性及群落结构。对沉水植物附着细菌群落结构形成的机理进行了假说性质的总结,并对附着细菌的研究前沿进行了展望。     

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。     

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(...     

Environmental and ecological factors that shape the gut bacterial communities of fish: a meta-analysis

Symbiotic bacteria often help their hosts acquire nutrients from their diet, showing trends of co-evolution and independent acquisition by hosts from the same trophic levels. While these trends hint at important roles for biotic factors, the effects of the abiotic environment on symbiotic community composition remain comparably understudied. In this investigation, we examined the influence of abiotic and biotic factors on the gut bacterial communities of fish from different taxa, trophic levels and habitats. Phylogenetic and statistical analyses of 25 16S rRNA libraries revealed that salinity, trophic level and possibly host phylogeny shape the composition of fish gut bacteria. When analysed alongside bacterial communities from other environments, fish gut communities typically clustered with gut communities from mammals and insects. Similar consideration of individual phylotypes (vs. communities) revealed evolutionary ties between fish gut microbes and symbionts of animals, as many of the bacteria from the guts of herbivorous fish were closely related to those from mammals. Our results indicate that fish harbour more specialized gut communities than previously recognized. They also highlight a trend of convergent acquisition of similar bacterial communities by fish and mammals, raising the possibility that fish were the first to evolve symbioses resembling those found among extant gut fermenting mammals.     

Parallel changes in the taxonomical structure of bacterial communities exposed to a similar environmental disturbance

Bacterial communities play a central role in ecosystems, by regulating biogeochemical fluxes. Therefore, understanding how multiple functional interactions between species face environmental perturbations is a major concern in conservation biology. Because bacteria can use several strategies, including horizontal gene transfers (HGT), to cope with rapidly changing environmental conditions, potential decoupling between function and taxonomy makes the use of a given species as a general bioindicator problematic. The present work is a first step to characterize the impact of a recent polymetallic gradient over the taxonomical networks of five lacustrine bacterial communities. Given that evolutionary convergence represents one of the best illustration of natural selection, we focused on a system composed of two pairs of impacted and clean lakes in order to test whether similar perturbation exerts a comparable impact on the taxonomical networks of independent bacterial communities. First, we showed that similar environmental stress drove parallel structural changes at the taxonomic level on two independent bacterial communities. Second, we showed that a long-term exposure to contaminant gradients drove significant taxonomic structure changes within three interconnected bacterial communities. Thus, this model lake system is relevant to characterize the strategies, namely acclimation and/or adaptation, of bacterial communities facing environmental perturbations, such as metal contamination.     

种子微生物生态学研究进展

植物种子微生物生态学是研究与种子相联合的微生物的组成﹑功能﹑演替、它们之间关系及其与宿主之间相互关系的科学。种子中蕴含着丰富的微生物资源,它们对种子以及植物的健康具有重要的影响。不同种类植物种子联合的微生物群落由于受到种子本身及外界环境因素的影响而有所差异。论述了种子微生物生态学的概念、主要研究方法、种子微生物生态系统中的微生物种类、相关影响因素,以及种子微生物生态学研究的发展方向。种子微生物生态学的研究对生产实践有重要意义,同时也将丰富种子生物学的内容,对种子科学的发展起到促进作用。     

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。     

Diversity of endophytic bacterial communities in poplar grown under field conditions

Bacterial endophytes may be important for plant health and other ecologically relevant functions of poplar trees. The composition of endophytic bacteria colonizing the aerial parts of poplar was studied using a multiphasic approach. The terminal restriction fragment length polymorphism analysis of 16S rRNA genes demonstrated the impact of different hybrid poplar clones on the endophytic community structure. Detailed analysis of endophytic bacteria using cultivation methods in combination with cloning of 16S rRNA genes amplified from plant tissue revealed a high phylogenetic diversity of endophytic bacteria with a total of 53 taxa at the genus level that included Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Bacteroidetes. The community structure displayed clear differences in terms of the presence and relative proportions of bacterial taxa between the four poplar clones studied. The results showed that the genetic background of the hybrid poplar clones corresponded well with the endophytic community structure. Out of the 513 isolates and 209 clones identified, Actinobacteria, in particular the family Microbacteriaceae, made up the largest fraction of the isolates, whereas the clone library was dominated by Alpha- and Betaproteobacteria. The most abundant genera among the isolates were Pseudomonas and Curtobacterium, while Sphingomonas prevailed among the clones.     

五大连池不同火山喷发沉积物的细菌群落多样性研究

【目的】揭示五大连池火山区的细菌多样性。【方法】运用Illumina Miseq高通量测序技术解析五大连池不同火山喷发沉积物中细菌的群落组成和分布规律。【结果】五大连池火山区沉积物中的细菌主要包含厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)等23个细菌门类,其中,厚壁菌门、变形菌门丰度较高,芽孢杆菌属(Bacillus)为绝对优势菌群。另外,由于火山物质的同源性,导致各沉积物中细菌的代谢通路多与C、N、S、Fe等元素的生化循环相关,群落结构及功能具有一定程度的相似性。但由于各研究区域在沉积组分、环境因素及地质演化进程上的差异,致使芽孢杆菌属、地杆菌属(Geobacter)、酸杆菌属(Acidobacterium)、嘉利翁氏菌属(Gallionella)、Blastocatella等部分种群在不同火山沉积物中呈现差异化分布,具有典型的地域适应特性。【结论】五大连池火山沉积物中含有较为丰富的细菌资源,...