刺参消化道中蛭弧菌类的生物多样性分析

研究了刺参消化道中蛭弧菌类生物多样性。用刺参肠道内容物提取微生物总DNA,分别使用蛭弧菌类生物特异性引物Bd、Bac扩增获得16S rDNA目的片段,连接pMD19 T载体,转化到大肠埃希菌DH5α感受态细胞,经蓝白斑筛选及阳性克隆筛选,通过核糖体DNA扩增片段限制性内切酶分析(ARDAR)对阳性克隆进行分型,使用HaeⅢ和MspⅠ双酶切各60个阳性克隆,选取不同ARDAR型的阳性克隆测序,并进行生物学分析。结果显示：引物Bd、Bac的16S rDNA扩增产物分别分离获得3个和2个差异性序列,各属于一个类群,分属于蛭弧菌属(Bdellovibrio)和噬菌弧菌属(Bacteriovorax)。这些序列与数据库中相应菌株序列的最大相似性均为95.0%,这5个序列的菌株可能为潜在的新种。     

岱山盐场可培养嗜盐菌的多样性及其产酶活性筛选

从岱山盐场采集样品,利用选择性培养基分离培养嗜盐菌,对盐田环境中可培养嗜盐菌的多样性及产酶活性进行研究.共分离得到181株嗜盐菌菌株,通过真细菌和古生菌两对通用引物扩增其16S rRNA 基因,并采用限制性内切酶Hinf I进行ARDRA(amplified rDNA restriction analysis)多态性分析,共分为21个不同的操作分类单元(operation taxonomy units, OTUs),其中嗜盐细菌有12个OTUs,嗜盐古菌有9个OTUs.选取具有不同酶切图谱的代表菌株进行克隆测序,BLAST 比对及系统发育分析将嗜盐细菌归于7个属,其中嗜盐单胞菌属(Halomonas)的菌株数占优势,是嗜盐细菌总数的46.8%;嗜盐古菌归于4个属,盐盒菌属(Haloarcula)的菌株数占优势,是嗜盐古菌总数的49.1%.对分离菌株的产酶活性进行检测表明,岱山盐田环境蕴含丰富的产淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等生物活性酶的嗜盐菌, 其中盐盒菌属产酶菌株数最丰富.研究结果表明,岱山盐田环境中具有较为丰富的嗜盐菌多样性,是筛选产酶菌株的重要资源库.     

湛江海水虾池免培养蛭弧菌类生物的多样性

摘要:【目的】揭示湛江地区海水虾池蛭弧菌类生物(Bdellovibrio-and-like organisms,BALOs)多样性特点,为了解BALOs在虾池生态系统中的作用与合理应用其防治养殖对虾细菌病害提供基础。【方法】从8个热带海水虾池采集水样,提取总DNA,利用BALOs科特异引物对水样总DNA进行扩增,通过构建16S rRNA基因克隆文库与系统发育分析,对虾池水体BALOs多样性和种群结构进行研究。【结果】从嗜盐噬菌弧菌科(Halobacteriovoracaceae)和吞菌弧菌科(Peredibacteraceae)克隆文库中分别获得726个和664个有效克隆子,在16S rRNA基因序列99.5%相似性水平上分别划分为68和44个OTUs(operational taxonomic units)。在16S rRNA基因序列97%相似性上,嗜盐噬菌弧菌可划分为37个种群,且绝大多数属于未培养型,但仅有的5个可培养类群占总文库克隆数量43.5%,其中可培养类群IX 和未培养类群B28分别是最优势和次优势者;吞菌弧菌文库共包含28个种群,未培养类群pa12最为优势,唯一可培养类群A3.12是第2优势者。嗜盐噬菌弧菌与吞菌弧菌多样性大小随盐度高低呈相反趋势,但两者合起来的总BALOs 多样性大小在不同虾池间则比较接近。【结论】湛江地区海水虾池中普遍存在高度多样的嗜盐噬菌弧菌和吞菌弧菌种群,盐度显著影响虾池BALOs种群结构组成。     

两种培养基对对虾苗池海洋蛭弧菌的分离及其多样性分析

【目的】明确海水(Sw)和聚蛋白胨20(Pp20)两种双层琼脂培养基对海洋蛭弧菌的分离计数效果,了解对虾苗池可培养海洋蛭弧菌多样性。【方法】采用双层平板法,比较Sw和Pp20培养基对2株海洋蛭弧菌和对虾苗池未知海洋蛭弧菌的计数效果。通过宿主范围测试和16S rRNA基因序列分析评估两种培养基分离苗池海洋蛭弧菌的多样性。【结果】宿主菌含量高时,Sw培养基对两株已知海洋蛭弧菌的计数值均显著高于(P0.05)Pp20。Sw和Pp20培养基从同一苗池水样分别分离得到21和22株蛭弧菌。根据宿主裂解范围差异,43株分离物可分为15种裂解模式,其中Sw和Pp20培养基各分离到12和8种。16S rRNA基因序列分析表明,所有分离物都被鉴定为噬菌弧菌属(Bacteriovorax)菌株,并可分为6个类群,Sw和Pp20培养基分别分离到6和4个类群。【结论】Sw培养基在分离计数海洋蛭弧菌及其多样性检测上效果均优于Pp20;对虾苗池可培养海洋蛭弧菌具有较高多样性,并以类群XIII、X及一个潜在新类群为优势种群。     

丛枝菌根真菌与根瘤菌互作及类黄酮对互作效果的影响

研究了中华根瘤菌与AM真菌互作或加入适量的类黄酮(150nmol·L^-1和1．5μmol·L^-1)对紫云英的生物量、结瘤数、AM真菌的侵染率、菌丝ALP和SDH酶活性的影响．结果表明,与对照组[0、AMF、Rh]相比,Rh+AMF组紫云英的生物量、结瘤数、AM真菌侵染率和菌丝酶活都有显著差异;与对照组及Rh+AMF组相比,类黄酮处理组紫云英的生物量、结瘤数、AM真菌侵染率和菌丝酶活差异更加显著,但不同类黄酮间(apigenin和hesperitin),或同一种类黄酮不同浓度处理问(150nmol·L^-1和1．5umol·L^-1)差异不明显,说明AM真菌与根瘤菌互作对紫云英的结瘤固氮、AM真菌的侵染和菌丝的生长都有促进作用．当Rh+AMF组加入适量的类黄酮时。这种促进作用更加显著．     

枯草芽孢杆菌菌剂对烟草根际土壤细菌群落的影响

通过构建16S rRNA克隆文库及采用核糖体DNA扩增片段酶切分析(ARDRA)的方法,研究施用生物防治剂枯草芽孢杆菌菌剂对烟草根际土壤细菌群落结构以及多样性的影响.采用文库库容值(C)、Shannon多样性指数(H)、Pielou 均匀度指数(E)和Margalef丰富度指数(R)对细菌多样性进行评价.系统发育分析表明: 对照及处理样品均检测到12个细菌类群：酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(α 、β 、δ 、γ-Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes);但各细菌类群的结构组成及所占比例在不同样品间有较大差别.对照土壤中优势菌群为Acidobacteria(27.1%)和Proteobacteria(26.5%);处理土壤中则为Proteobacteria(38.0%)和Acidobacteria(29.6%);菌剂处理后土壤中,γ-Proteobacteria和α Proteobacteria所占比例明显提高,而β Proteobacteria、Planctomycetes和Firmicutes等菌群的数量则相对降低.多样性分析表明,土壤样品均具有丰富的细菌多样性,经枯草芽孢杆菌菌剂处理后,土壤细菌多样性指数和丰富度指数均提高.
     

刺参养殖池塘水体微生物群落功能多样性的季节变化

利用Biolog技术和冗余分析(RDA)方法对刺参养殖池塘水体微生物群落功能多样性的季节变化及其与环境因子间的关系进行研究.结果表明： 刺参池塘水体微生物对碳源总量和单类碳源的利用均具有显著的季节变化,总体表现为夏季最高、冬季最低,其利用比例较高的碳源类型为聚合物.主成分分析表明,刺参池塘水体微生物群落碳代谢方式具有显著的季节变化,其中,与主成分1显著相关的碳源主要有10种,分别属于聚合物、糖类、羧酸、氨基酸和胺.刺参池塘水体微生物碳代谢多样性指数Shannon、McIntosh、Simpson和S E均匀度均存在显著的季节变化,但不同指数之间的变化有较大差异.RDA分析表明,TP、NO₃^--N、TN和PO₄^3--P是影响刺参池塘水体微生物群落功能多样性季节变化的主要因素.     

海拔高度对青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性的影响

[背景]肠道菌群与宿主健康及环境适应性密切相关,牦牛为青藏高原特有的草食性反刍动物,不同海拔高度如何影响牦牛肠道菌群组成及肠道菌群在牦牛适应高海拔生境中的作用尚不清楚.[目的]探究青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性及其与海拔高度间的关系.[方法]采集青海省玛沁县(海拔4220 m)和乐都县(2745 m)2个海拔高度放牧牦...     

环境微生物研究中机器学习算法及应用

微生物在环境中无处不在，它们不仅是生物地球化学循环和环境演化的关键参与者，也在环境监测、生态治理和保护中发挥着重要作用。随着高通量技术的发展，大量微生物数据产生，运用机器学习对环境微生物大数据进行建模和分析，在微生物标志物识别、污染物预测和环境质量预测等领域的科学研究和社会应用方面均具有重要意义。机器学习可分为监督学习和无监督学习2大类。在微生物组学研究当中，无监督学习通过聚类、降维等方法高效地学习输入数据的特征，进而对微生物数据进行整合和归类。监督学习运用有特征和标记的微生物数据集训练模型，在面对只有特征没有标记的数据时可以判断出标记，从而实现对新数据的分类、识别和预测。然而，复杂的机器学习算法通常以牺牲可解释性为代价来重点关注模型预测的准确性。机器学习模型通常可以看作预测特定结果的“黑匣子”，即对模型如何得出预测所知甚少。为了将机器学习更多地运用于微生物组学研究、提高我们提取有价值的微生物信息的能力，深入了解机器学习算法、提高模型的可解释性尤为重要。本文主要介绍在环境微生物领域常用的机器学习算法和基于微生物组数据的机器学习模型的构建步骤，包括特征选择、算法选择、模型构建和评估等，并对各种机器学习模型在环境微生物领域的应用进行综述，深入探究微生物组与周围环境之间的关联，探讨提高模型可解释性的方法，并为未来环境监测、环境健康预测提供科学参考。     

驯化对生物阴极微生物燃料电池中阴极微生物群落多样性的影响

【背景】生物阴极微生物燃料电池因其构造成本低和阴极可持续性发展的优点而成为一种很有前途的废水处理系统,但阴极微生物的氧化还原性能限制了其在实际应用中的推广。【目的】为了提高生物阴极的性能,需要深入了解影响阴极氧化还原性能的微生物群落。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术分析对比原始接种污泥样品和驯化后阴极电极上生物膜样品多样性及结构变化。【结果】测序结果表明,原始接种污泥样品与驯化后阴极电极生物膜样品中微生物群落种类和结构存在显著差异,驯化后阴极电极生物膜样品中变形菌门(Proteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和特吕珀菌属(Trueperaceae)相对丰度比例高于原始污泥样品,成为优势菌群。【结论】驯化对系统阴极电极生物膜群落影响显著,随着产电量的输出,优势菌群不断富集,最终形成一个适应该实验环境下的新的微生物群落。对优势菌群结构和变化进行探讨,为生物阴极的研究补充更多生物学方面的理论基础。     

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。     

Rapid identification of marine bioluminescent bacteria by amplified 16S ribosomal RNA gene restriction analysis

To rapidly identify natural isolates of marine bioluminescent bacteria, we developed amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA) methods. ARDRA, which is based on the restriction patterns of 16S rRNA gene digested with five enzymes (EcoRI, DdeI, HhaI, HinfI, RsaI), clearly distinguished the 14 species of marine bioluminescent bacteria currently known, which belong to the genera Vibrio, Photobacterium, and Shewanella. When we applied ARDRA to 129 natural isolates from two cruises in Sagami Bay, Japan, 127 were grouped into six ARDRA types with distinctive restriction patterns; these isolates represented the bioluminescent species, P. angustum, P. leiognathi, P. phosphoreum, S. woodyi, V. fischeri, and V. harveyi. The other two isolates showing unexpected ARDRA patterns turned out to have 16S rRNA gene sequences similar to P. leiognathi and P. phosphoreum. Nevertheless, ARDRA provides a simple and fairly robust means for rapid identification of the natural isolates of marine bioluminescent bacteria, and is therefore useful in studying their diversity.     

溴代阻燃剂污染底泥与未污染底泥中细菌群落结构之比较分析

【目的】通过免培养的分子生物学方法,比较受溴代阻燃剂污染严重的河流底泥和与未污染水库底泥中细菌多样性差异,解析二者间细菌群落结构,为污染河流的治理与生物修复提供相关的理论依据。【方法】从中国贵屿溴代阻燃剂污染区练江底泥样品和未污染水库底泥样品中分别提取微生物总DNA,用细菌通用引物27F和1500R扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因文库。用HhaⅠ和HinfⅠ2种限制性内切酶对克隆子进行扩增产物rDNA的限制性酶切分析(ARDRA),挑取不同的操作分类单元OUT中的克隆进行测序并构建系统发育树,比较代表克隆子的基本分类类群和生物多样性构成。【结果】未污染水库底泥中细菌群落组成主要包括变形细菌门(Proteobacteria)的α、β、γ和δ4个亚门、浮霉菌门(Planctomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和厚壁菌门(Firmicutes)。优势菌是酸杆菌,占文库克隆的30.2%。污染河流底泥中细菌群落组成包括变形细菌门(Proteobacteria)的α、β、δ和ε4个亚门、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿菌门或拟杆菌门(Chlorobi orBacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、待定菌群candidatedivision OP01、candidate division OP08和candidate division WS3的相似菌。优势菌是ε-变形细菌和绿弯菌,占文库克隆的44.9%。【结论】受溴代阻燃剂污染河流底泥中的细菌群落具有较高水平的多样性,与未污染底泥有显著区别,主要体现在ε-变形细菌和绿弯菌在细菌群落中具有优势地位。这种优势种群的改变可能与污染物的过度富集具有一定的相关性,对于我们进一步探索和了解溴代阻燃剂的微生物修复具有一定的指导意义。     

Microbial Diversity and Community Structure on Corroding Concretes

The objective of this study was to analyze bacterial diversity in two different concrete samples to understand the dominant types of bacteria that may contribute to concrete corrosion. Two concrete samples, HN-1 from the sunny side and HN-2 from dark and damp side, were collected from Zijin Mountain in Nanjing and genomic DNA was extracted. The partial bacterial 16S rRNA gene fragment was PCR amplified and two clone libraries were constructed. Amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA) was performed by digestion of the 16S rRNA gene and each unique restriction fragment polymorphism pattern was designated as an operational taxonomic unit (OTU). Phylogenetic trees of bacterial 16S rDNA nucleotide sequences were constructed. Sample HN-1 and HN-2 contained 21 OTUs and 26 OTUs, respectively. Proteobacteria and Planctomycetes were the predominant bacteria in both samples, and they are distributed among Herbaspirillum, Archangium, Phyllobacteriaceae and Planctomycetaceae. Cyanobacteria and Rubrobacter sp. are dominant in HN-1; while Acidobacteriaceae, Adhaeribacter sp. and Nitrospira sp. are predominant in HN-2. This distribution pattern was consistent with local environmental conditions of these two samples. The inferred physiological characteristics of these bacteria, based on relatedness of the DNA clone sequences to cultivated species, revealed different mechanisms of concrete corrosion depending on the local environmental conditions.     

Effect of restriction endonucleases on assessment of biodiversity of cultivable polar marine planktonic bacteria by amplified ribosomal DNA restriction analysis

To choose a suitable restriction endonuclease for quick assessment of bacterial diversity in polar environments by ARDRA, we investigated the effect of restriction enzymes on ARDRA patterns of cultivable marine planktonic bacteria isolated from polar region. Thirty-three isolates were analyzed by ARDRA using five enzymes (HinfI, HaeIII, AluI, and the mix AfaI/MspI), respectively, resulting in different groups, each group corresponding to a particular genotype. A comparison of the ARDRA patterns was carried out, and phylogenetic position of all thirty-three bacteria was obtained by 16S rDNA sequencing. Consistent with phylogenetic analysis, ARDRA pattern comparison revealed that AluI, being sensitive and reliable enough to generate species-specific patterns, was a suitable restriction enzyme used for evaluating bacterial diversity, suggesting a combination of ARDRA with AluI and 16S rDNA sequencing can provide a simple, fast and reliable means for bacterial identification and diversity assessment in polar environments.