海南海口温泉真菌、细菌多样性及其环境影响因素分析

【目的】海南海口含有丰富的温泉资源,对温泉微生物多样性进行研究,有助于进一步开发和利用海南温泉微生物资源。【方法】本文采用Illumina Hi Seq高通量测序技术对海口3个温泉[海甸岛荣域温泉(S1)、火山口开心农场温泉(S2)和西海岸海长流温泉(S3)]水样中微生物ITS序列和16Sr RNA基因V3-V4区进行测序及生物信息学分析,探究海口市3个不同区域的温泉真菌多样性与细菌多样性。【结果】(1)α多样性分析表明,真菌群落中,S3(29)S1(29)S2,而在细菌群落中,S2(29)S1(29)S3。β多样性分析表明,3个温泉真菌群落和细菌群落组成差异皆显著。(2)分类分析表明,温泉真菌群落优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),细菌群落优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、Thermi、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、绿菌门(Chlorobi)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)。(3) CCA (Canonical correspondence analysis)分析表明,3个温泉的真菌群落主要影响因子是温度,细菌群落主要影响因子是总磷。【结论】海南省海口市温泉中含有丰富的微生物资源,其微生物群落组成受多种环境因子影响,且影响真菌和细菌的主要环境因子不同。     

甘肃典型高寒草原退化植物瑞香狼毒对根际土壤微生物群落的影响研究

[目的] 瑞香狼毒（Stellera chamaejasme L.）为瑞香科狼毒属（Stellera）多年生草本植物,是我国草地退化的标志性植物之一。本研究旨在探究甘肃高寒草原主要毒草瑞香狼毒根际微生物群落结构及其与土壤环境因子和酶活性之间关系,为治理因瑞香狼毒入侵引起的草地退化提供理论依据。[方法] 采用Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃不同地区高寒草原的瑞香狼毒根际土壤微生物组成及多样性进行分析,并进一步分析土壤理化性质和酶活性与微生物群落的相关性。[结果] 不同地区瑞香狼毒根际土壤pH随海拔升高呈现上升趋势,土壤中大量和微量营养元素含量以及土壤酶活性的变化各异。在门水平上,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）在根际土壤真菌中占优势地位;放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）在根际土壤细菌中属于优势类群。海拔2964 m样地的真菌和细菌OTU（operational taxonomic unit）数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点（海拔2373、2608、2733、3280 m）。RDA（redundancy analysis）分析结果显示,瑞香狼毒根际土壤微生物不同,受土壤环境因子的影响不同;相关系数表明,土壤真菌多样性与土壤钾、磷、铁、钙、钼、海拔、土壤水分、过氧化物酶呈正相关,与土壤温度、多酚氧化酶、脱氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶呈负相关;土壤细菌与土壤pH、钾、磷、镁、钙、土壤水分呈负相关,与多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶呈正相关。[结论] 甘肃省不同地区高寒草原瑞香狼毒根际微生物群落组成和多样性差异明显,土壤理化性质与土壤真菌具有较强的正相关关系,而土壤酶则更多地影响着土壤细菌群落的组成和多样性。     

Illumina高通量测序揭示艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落组成及多样性

[目的] 通过研究新疆艾比湖湿地不同盐生植物根际土壤真菌的多样性和群落结构,为艾比湖湿地退化恢复工作和真菌深入研究提供理论支持。[方法] 利用高通量测序技术对真菌扩增子ITS1区进行测定,从而分析艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落多样性,并结合相关土壤理化因子分析环境与真菌群落多样性和丰富度的关联。[结果] 艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落多样性及丰富度存在差异,碱蓬根际土壤真菌多样性最高,芦苇根际土壤真菌群落丰富度最高。真菌群落组成分析表明,土壤样品中真菌菌落主要隶属于子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,其中子囊菌门为主要优势菌门;链格孢霉属（Alternaria）是6种植物共有的优势菌属,但是其在不同植物之间的丰度存在差异,在戟叶鹅绒藤中的丰度最高,在准噶尔大戟中的丰度最低。pH与真菌多样性呈显著负相关,全磷（TP）与真菌群落丰富度呈显著正相关,pH、电导率（EC）和有机质（OM）对优势菌属的影响最大。[结论] 艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落组成及多样性具有显著差异,碱蓬和芦苇根际土壤真菌的多样性和丰度高于其他植物,子囊菌门和链格孢霉属是艾比湖湿地的主要土壤真菌门属。研究结果可为艾比湖湿地的生态修复提供理论指导。     

纳木措湖沿岸表层水细菌群落特征及影响因素

为了探究夏季纳木措湖沿岸表层水体细菌群落特征,为以后纳木措湖细菌的研究打下基础,围绕纳木措湖一周选取采样点19个。现场采集水样,进行理化因子测定,运用高通量测序技术获取上述样点的16S rDNA数据,根据多样性指数和丰富度指数计算比较各样点的细菌群落多样性和丰富度,根据各样点细菌群落在门和属水平的分布来研究纳木措各样点细菌分布差异,基于Spearman相关性系数来衡量理化因子与α-多样性指数的相关性,采用冗余分析（redundancy analysis, RDA）探究理化因子与细菌群落分布之间的关系。在纳木措水体中共获得细菌4 137个OTU（operational taxonomic units）,属于87门204纲498目645科1 185属。门水平优势菌群为变形菌门（Proteobacteria,39.61%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,13.41%）和厚壁菌门（Firmicutes,12.61%）,其中,变形菌门以γ-变形菌为优势菌群,其次为β-变形菌和α-变形菌。属水平有71.67%的未知细菌菌属。纳木措Shannon多样性指数显示,纳木措细菌种类比较丰富。Spearman相关性系数显示,水体细菌α-多样性指数与环境因子之间没有相关性。RDA分析表明,影响纳木措水体细菌群落结构的主要理化因子为温度（P=0.002,F=5.7）。纳木措沿岸表层水体细菌群落分布差异较为明显,细菌群落比较丰富,有许多未知菌种需进一步鉴定,有广阔的研究前景。     

小麦/玉米轮作田根际微生物多样性分析

[背景] 小麦/玉米轮作是中国粮食作物主要种植模式之一,目前对小麦/玉米轮作田根际土壤微生物差异变化缺乏全面的了解。[目的] 明确小麦/玉米根际土壤微生物差异变化并了解其潜在功能。[方法] 以小麦/玉米根际土壤为材料,运用细菌16S rRNA基因和真菌rDNA ITS基因测序,分析小麦/玉米根际土壤微生物多样性。[结果] 玉米季微生物丰富度高于小麦季,而多样性无明显差异。放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为小麦季和玉米季根际土壤的优势细菌门,优势真菌门为子囊菌门（Ascomycota）。小麦季和玉米季共有细菌和真菌分别是631个和261个,小麦季特有细菌和真菌分别是38个和58个,玉米季特有细菌和真菌分别是25个和39个。LEfSe分析（LDA阈值为2）细菌和真菌表明,放线菌纲（Actinobacteria）和微囊菌目（Microascales）在小麦季富集,鞘脂单胞菌目（Sphingomonadales）和银耳纲（Tremellomycetes）在玉米季富集。小麦季、玉米季微生物代谢功能不同,与小麦季相比,玉米季养分循环的代谢通路丰富度较高,而参与氧化应激的代谢通路丰富度较低。[结论] 该研究结果对指导小麦/玉米轮作田管理具有理论和实践意义。     

猎豹(Acinonyx jubatus)肠道微生物多样性及其性别差异研究

[目的]探讨猎豹（Acinonyx jubatus）肠道微生物多样性特征。[方法]通过采集新鲜粪便样品,对9只健康成年野生猎豹（4只雄性,5只雌性）的肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,对猎豹肠道微生物多样性进行研究。[结果]测序共获得肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区有效序列599349条,序列平均长度405 bp。通过以97%的序列相似性进行分类,共获得操作分类单元（OTU） 268个。经序列比对和分类鉴定,这些OTU都属于细菌域,包括10个门,21个纲,35个目,72个科,144个属。其中,丰度最高的5个细菌门是厚壁菌门（Firmicutes,平均占OTU总数的42.29%%）、放线菌门（Actinobacteria,31.54%）、梭杆菌门（Fusobacteroidetes,16.66%）、变形菌门（Proteobacteria,5.30%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,4.19%）。拟杆菌门的丰度较低是猎豹肠道微生物的主要特征。丰度最高的5个科依次是红蝽杆菌科（Coriobacteriaceae,31.28%）、消化链球菌科（Peptostreptococcaceae,平均占17.66%）,梭杆菌科（Fusobacteriaceae,15.46%）、毛螺菌科（Lachnospiraceae,12.40%）、梭菌科I（Clostridiaceae_I,6.93%）等。丰度最高的5个属依次是柯林斯氏菌属（Collinsella,30.16%）、梭杆菌属（Fusobacterium,15.46%）、艰难梭菌属（Peptoclostridium,11.46%）、Blautia属（8.28%）和狭窄梭菌属1（Clostridium_sensu_stricto_1,6.39%）。约有2.32%的OTU没有归类到属。群落alpha多样性分析结果显示,猎豹肠道微生物群落Shannon指数为2.93-4.41,Simpson指数为0.72-0.91。通过依据性别进行分组,对雌雄两组之间的alpha多样性比较表明,雄性组的物种和Shannon指数略高于雌性组。Beta多样性分析表明,雌雄两组之间的差异高于各组内部不同个体之间的差异。然而,聚类分析显示,相同性别的猎豹的肠道微生物并没有聚在一起。[结论]本文通过高通量测序技术研究了猎豹肠道微生物多样性特征和性别差异,为猎豹的保护、救护饲养和消化生理学研究提供了基础数据。     

河南卢氏和江西宜春两处锂矿山地表微生物群落分布特征差异及成因分析

[目的] 揭示地表锂矿石表面和风化产物中细菌群落多样性特征。[方法] 针对细菌16S rRNA片段扩增进行高通量测序,分析不同锂矿石表面及其风化产物中细菌群落组成、多样性及功能属性等信息。[结果] 河南卢氏南阳山伟晶岩型锂矿石和江西宜春花岗岩型锂矿石表面及其风化产物的细菌群落多样性有差异。南阳山伟晶岩矿石与其风化产物、宜春花岗岩矿石表面和风化产物（NK-1、NK-1F、YK-1、YK-1F、YK-2、YK-2F、YK-3）的OTUs分别是1010、540、835、828、1117、974和604,其差异与不同的矿物组成显著关联。两矿山均有其优势微生物,在门水平上,两矿山均以放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门。同时两矿区微生物群落组成具有显著差异性（P<0.05）,不同地理位置风化产物样本之间差异尤为显著（P<0.001）;在属水平上,NK-1中相对丰度大于5%的属为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、马赛菌属（Massilia）;NK-1F为类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、杆状细菌属（Bacillus）、马赛菌属（Massilia）;YK-1F为芽球菌属（Blastococcus）、念珠菌固体杆菌属（Candidatus-Solibacter）、Noviherbaspirillum属、伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia）,YK-2为unidentified-Chloroplast属,YK-2F为北里孢菌属（Kitasatospora）,YK-3为1174-901-12属、甲基杆菌属（Methylobacterium）。不同地理位置的矿石及其风化物样本的功能注释均涉及代谢、遗传信息处理、环境信息处理等6个代谢通路。[结论] 16S rRNA高通量测序揭示不同地区锂矿石及其风化产物的细菌多样性存在差异,各具优势类群,样本间菌落组成、多样性及功能属性的差异与锂矿石化学组成、风化程度和地理分布密切相关。这项研究揭示了优势微生物类群的元素地球化学功能与含锂矿物地表风化的潜在联系,可为微生物生态分布研究及相关微生物资源开发提供新数据。     

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。     

五台山亚高山土壤真菌海拔分布格局与构建机制

生物多样性的海拔分布格局与维持机制是生物多样性与生态系统功能研究的热点领域。尽管微生物驱动着地球上许多重要的生物地球化学循环,但与大型生物体相比,对微生物多样性海拔梯度分布格局知之甚少。运用Illumina Miseq高通量测序技术,全面分析了五台山亚高山生态系统（海拔2000-3058 m范围内）土壤真菌群落组成和多样性变化特征。结果表明,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridimycota）为主要的优势菌门。非度量多维尺度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明真菌群落组成和结构在海拔梯度上存在显著的差异（P<0.05）。典范对应分析（CCA）显示pH、植物丰富度、总碳含量与土壤真菌群落结构存在显著相关性（P<0.05）。局域海拔尺度上,土壤真菌多样性与植物多样性（α和β多样性）呈显著正相关关系（P<0.05）。方差分解分析（VPA）和偏Mantel分析表明土壤真菌群落构建过程中,环境因子和空间变量都起作用,并且环境因子占绝对的优势。土壤真菌群落之间的Bray-Curtis距离与海拔距离呈显著正相关关系（P<0.05）,说明环境选择是亚高山土壤真菌海拔分布格局的决定因素。总之,五台山亚高山沿海拔梯度土壤真菌群落结构和多样性产生明显的变化,群落构建主要由确定性过程和随机过程驱动,但确定性过程占主导地位。土壤pH、植物丰富度、总碳含量是影响土壤真菌群落结构的重要因素。     

不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性特征

探明热带森林土壤反硝化微生物群落结构及多样性，对于理解反硝化引起的N₂O排放及缓解全球变暖具有重要意义。本研究以西双版纳3个不同恢复阶段热带森林类型[即白背桐（Mallotus paniculatus，MP）、崖豆藤（Millttia leptobotrya，ML）群落、群落及高檐蒲桃（Syzygium oblatum，SO）群落]为研究对象，揭示土壤nirS型反硝化微生物群落组成及多样性的干湿季变化，分析热带森林恢复过程中土壤理化环境变化对nirS型反硝化细菌群落的影响。结果表明，变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度表现为恢复前期高于恢复后期，而脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、嗜盐单胞菌属（Halomonas）和罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）表现为恢复后期高于恢复前期；绿弯菌门（Chloroflexi）和放线菌门（Actinobacteria）均随恢复年限增加而增加，而贪铜菌属（Cupriavidus）和假单胞菌属（Pseudomonas）的相对丰度表现为随恢复年限增加而降低。9月份各样地新检测出的属数量表现为：SO （19种） > MP （13种） > ML （7种）。土壤nirS型反硝化微生物群落的Shannon多样性指数表现为：高檐蒲桃群落 > 崖豆藤群落 > 白背桐群落，且9月（湿季） > 3月（干季）。相关分析表明，热带森林恢复引起土壤N库（全氮、NH₄⁺、NO₃^-）、C有效性（微生物量碳、易氧化碳）及微气候（土壤含水率与温度）的改变，能够显著影响nirS型反硝化细菌群落的结构及多样性。主成分分析结果表明，土壤硝态氮、微生物量碳、全氮及易氧化碳是调控不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化细菌群落结构及多样性变化的主控因子，其次为土壤水分、温度、水解氮、pH、铵态氮、有机碳、容重及C/N。     

高通量测序分析云南腾冲热海热泉真菌多样性

【目的】本研究揭示云南腾冲热海热泉真菌多样性及群落分布格局,探讨其理化因子对真菌群落结构的影响。【方法】利用Illumina Hi Seq2500高通量测序平台对腾冲热海热泉沉积物宏基因组ITS基因进行测序,并进行生物信息分析。【结果】从5个热泉样品中共检测到343484条有效序列,包括5个真菌门,20个纲,66个目。右姐妹泉(JMQR)、左姐妹泉(JMQL)、蛤蟆嘴泉(M)、桥泉(QQ)及鼓明泉(GMQP)分别以Agaricales、Eurotiales、Capnodiales和Hypocreales等为优势目。在属水平上,共获得365个属,从JMQR中检测到212个属,以裂褶菌属(Schizophyllum)为最优势;从JMQL中挖掘到197个属,以青霉属(Penicillium)为最优势类群;从M和QQ中分别获得222个和270个属,均以枝孢属(Cladosporium)为最优势;从GMQP中发现179个属,以侧齿霉属(Engyodontium)丰度最高。NH4+含量、温度及pH影响不同优势真菌的分布,其中以pH与优势类群(OTU1%)结构变化显著性最高(P=0.05)。【结论】云南腾冲热海高温热泉蕴藏着极其丰富的真菌物种,其不同样品真菌分布具有差异性,pH可能是影响热泉真菌群落分布的重要因素之一。     

辣椒连作对土壤细菌群落的影响

【目的】土壤微生物对农业生态系统的长期可持续性至关重要。为探讨不同连作年限对辣椒土壤细菌群落结构和潜在功能的影响。【方法】采用16S rRNA基因高通量测序PICRUSt功能预测相结合的研究方法,对不同连作年限下(1Y、3Y、5Y和10Y)的辣椒土壤细菌微生物群落结构和功能进行分析。【结果】微生物多样性指数和共生网络复杂度随连作年限的延长而降低,同时,连作年限变化对细菌群落组成有显著影响。不同的土壤细菌种群对连作措施的响应程度不一,长期连作增加了变形菌门和拟杆菌门的相对丰度,但降低了绿弯菌门、酸杆菌门、厚壁菌门和髌骨细菌门的相对丰度。PICRUSt功能预测结果表明,延长连作年限改变了土壤细菌整体的氮、磷代谢能力,导致细菌群预测功能基因发生了变化,能量代谢、氨基酸代谢和碳水化合物代谢等重要代谢功能基因减少,而折叠、分类和降解、复制和修复、膜转运、细胞生长与死亡等功能基因丰度明显增加。冗余分析表明,土壤有机质和有效磷是影响细菌群落迁移和功能变化的关键土壤理化因子。【结论】延长辣椒连作年限后,细菌群落结构改变和多样性下降导致土壤微生物群落功能失调可能是造成辣椒连作障碍的原因之一。     

Metagenomic Investigation of Bacterial and Archaeal Diversity of Hammam Essalihine Hot Spring from Khenchela,Algeria

Abstract

Hot springs are natural environments where hot groundwater comes out from the earth. Exploring the microbial diversity present in hot springs is important first to determine the microorganisms able to proliferate there and to understand their role in biogeochemical cycles. In Algeria, research concerning microbial populations in those ecosystems is limited. This study describes bacterial and archaeal diversity of the ‘Hammam Essalihine’ hot spring in Khenchela province in north-east Algeria using a culture-independent approach. This is the first microbial diversity investigation in the ‘Hammam Essalihine’ hot spring using next-generation sequencing techniques to assess the species classification of thermophilic microorganisms. Genomic DNA was extracted from water samples and the V4–V5 region of 16S rRNA gene were amplified, sequenced, and analyzed. The average temperature of water varies from 68 to 70?°C. High-throughput sequencing analysis revealed the presence of 21 bacterial phyla, including an unknown phylum and distributed across 42 families and 39 genera. The majority of the sequences were observed to belong to the kingdom Bacteria. The bacterial community from this hot spring is dominated by Proteobacteria (41.52%), Chloroflexi (7.62%), and Bacteroidetes (7.62%), whereas the community of Archaea is scarcely present in the study site and the two identified operational taxonomic units (OTUs) are far from what is known in the GenBank database. The study shows several uncharacterized sequences, indicating that the water of ‘Hammam Essalihine’ hot spring contains undescribed microorganisms. This study is thought to add to the understanding of thermophile diversity and ecology of ‘Hammam Essalihine’ hot spring.     

绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落的影响

绿肥参与耕作改制是土壤培肥及作物增产的有效措施,对土壤微生物群落结构及多样性的影响至关重要。【目的】研究绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落结构的影响,阐明微生物、土壤生态环境因子及作物产量的相互关系,为岩溶稻区绿肥替代氮肥提供理论依据和数据支撑。【方法】以典型岩溶稻田土壤为研究对象,设置冬闲+不施氮肥(CK)、冬闲+氮肥(N)、绿肥+不施氮肥(M)、绿肥+氮肥(MN) 4个处理,通过3年田间定位试验,对土壤微生物进行高通量测序,解析不同施肥处理对细菌和真菌群落的影响。【结果】与CK相比,MN处理显著提高了早稻产量,提升了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,降低了速效磷含量。MN处理显著提高细菌群落丰富度及多样性,而真菌群落丰富度和多样性在MN处理有降低趋势。岩溶稻田土壤优势细菌类群主要为Chloroflexi、Proteobacteria和Acidobacteria等,优势真菌类群主要为Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota等。冗余分析(RDA)结果表明,土壤速效钾是影响土壤细菌群落组成的关键环境因子。共现网络分析结果表明,细菌-真菌群落交互关系主...     

运城盐湖细菌群落结构及生态多样性分析

运城盐湖作为一个人类活动深入参与的高盐环境,其中的细菌群落结构及生态多样性既有盐湖环境的共性,又有自身的特殊性。【目的】运城盐湖湖水颜色丰富,蕴含着大量嗜盐及耐盐微生物资源。为了深入探究运城盐湖细菌资源分布规律,对不同水域中细菌多样性和群落结构进行研究,探讨运城盐湖不同水域中细菌群落结构的变化规律。【方法】基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序,对运城盐湖不同水域的细菌群落结构进行分析,同时对微生物的潜在代谢功能进行预测。【结果】运城盐湖不同水域中的优势细菌类群有所差异,在盐湖中部,假单胞菌门(Pseudomonadota)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)是优势类群;而在运城盐湖东部,芽孢杆菌门(Bacillota)则是主要类群;在运城盐湖西部,髌骨菌门(Patescibacteria)类群较为丰富。对运城盐湖不同区域的细菌多样性进行分析,数据显示盐湖中部浅黄色湖水中微生物多样性显著高于盐湖东部和西部区域,但盐湖中部红色湖水区域的微生物多样性较低。另外,在盐湖中部,湖水颜色不同的区域细菌物种分布也具有较大的差异。对运城盐湖细菌代谢功能进行预测分析发现,在盐湖不同区域的微生物参与的代谢通路活性各不相同,表现出较强的区域分布性,盐湖东部和西部的微生物代谢比盐湖中部更具有活性。【结论】运城盐湖微生物多样性丰富,不同水域的细菌多样性具有显著差异,盐湖不同水域的环境对细菌群落结构具有一定影响。本研究为运城盐湖细菌资源多样性的保育及开发利用提供了重要的理论基础。     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

青杨雌雄株叶际微生物群落多样性和结构的差异

【目的】本论文探究了青杨雌雄株的叶际微生物的群落结构差异及其主要环境影响因素。【方法】以河北小五台山的天然青杨林为研究对象,采用基于16S rRNA/ITS1基因的MiSeq高通量测序技术,分析了青杨雌雄株叶际细菌和真菌的群落结构,并耦合分析其与叶片理化性质的相关性。【结果】测序结果表明细菌和真菌的多样性指数ACE、Chao1、Shannon、Simpson在雌雄株间都无显著性差异(P>0.05)。Metastats组间群落显著性差异分析表明,在门水平,青杨雌雄株叶际细菌和真菌都无显著差异。而在属水平,青杨雌雄株的叶际细菌Amnibacterium和Spingomonas及真菌Aureobasidium、Elmerina、Exobasidium、Endoconidioma、Monilinia和Rhodotorula的相对丰度在雌雄株叶际有显著差异(P<0.05)。基于OTUs的菌群分析表明,青杨雌株和雄株的叶际环境上都有其各自的特有菌群,如雌株的特有真菌Pringsheimia(0.15%)和细菌Chitinophaga(0.04%)。RDA冗余分析表明,叶片含水量与青杨叶际真菌的群落结构有显著相关性(P<0.05),而未发现青杨细菌群落结构与测定的叶片理化性质有显著相关。【结论】青杨雌雄株叶际微生物在属水平有显著分异的菌属,且可能受叶片理化性质影响,该结果为揭示雌雄异株植物的叶际微生物差异有重要借鉴意义。     

东南极达尔克冰川-183m深处冰层融水细菌多样性研究

【目的】目前对于南极冰层微生物研究较少,而且研究手段多为纯培养和高通量测序,对于其中的微生物群落多样性仍知之甚少。本研究拟研究东南极达尔克冰川冰层中微生物群落组成。【方法】采用纯培养法、单细胞分选和高通量测序3种方法对东南极达尔克冰川冰层微生物进行研究,探究该生境中微生物的群落组成。【结果】从达尔克冰川中分离出10门19纲94属。其中,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)为优势纲,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势属,结果显示冰层中存在较为丰富的微生物多样性。其中,纯培养法分离出25株细菌。单细胞分选方法分离得到24株细菌。高通量测序共得到55 183条序列,聚类出116个操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)。3种研究方法得出的优势种群不尽相同。通过单细胞分选和纯培养法共获得7株细菌,它们与数据库最近源16S rRNA基因序列的相似度小于98.65%,其中有2株菌株与最近源16S rRNA基因序列的相似度小于95.00%,推测可能有2个潜在新属,5个潜在新种。【结论】本研究通过纯培养法、单细胞分选以及高通量测序3种方法对东南极达尔克冰川冰层微生物多样性进行研究发现,该生境中细菌多样性复杂。对比3种方法,其各有优势和局限性。这意味着结合使用多种研究方法研究微生物多样性,可获得更加全面的微生物群落组成。研究结果可为挖掘南极微生物资源提供数据基础。     

长期连作农田土壤细菌群落结构和共现网络拓扑性质对土壤理化性质的响应

【目的】为探究长期连作土壤细菌群落结构和分子生态网络与土壤环境演化的关联性。【方法】本研究利用16S rRNA基因高通量测序技术,解析了湖南省浏阳市两块连作十二年农田(表现连作障碍的GD和健康的YA)土壤微生物群落组成结构和分子生态网络拓扑性质与土壤理化性质的关系。【结果】GD土壤总氮和有效磷含量显著高于YA,而土壤硝态氮和速效钾含量显著低于YA(P<0.05)。GD土壤细菌群落多样性高于YA,两地土壤细菌群落结构存在显著差异(P<0.01),且与土壤pH和有效磷含量相关。进一步分析表明,GD土壤细菌群落之间比YA具有更复杂的生态网络,主要体现在能量代谢、碳循环和氮循环功能模块。【结论】综上所述,连作会引起土壤细菌群落多样性、组成结构和生态网络变化,这可能与土壤理化性质恶化、土壤肥力下降密切相关,进而影响作物生长发育。     

生物有机肥对土壤微生物群落结构变化及西瓜枯萎病的调控

【目的】研究施用生物有机肥处理土壤后对西瓜枯萎病发生的影响,明确可能与西瓜枯萎病发病密切相关的土壤微生物群落结构。【方法】设置2组不同年份材料对比,依次为施用生物有机肥后2016年发病期(CK2016、T12016)和2017年发病期(CK2017、T12017)。基于16S r RNA序列测定,利用Illumina Miseq高通量测序平台对施用生物有机肥后不同年份的土壤微生物群落组成和差异进行测序分析。【结果】试验结果发现,不同年份的土壤微生物群落中alpha多样性指数并无明显的差异,但是施用生物有机肥后的土壤相比对照土壤中细菌群落多样性略有增高。不同年份土壤细菌群落结构在门水平上差异不显著,其中变形菌门和硬壁菌门是构成这两个年份土壤细菌的重要组成部分,同时也是比较稳定的微生物类群。在属水平上分析发现主要动态变化菌属为芽孢杆菌属、肠球菌属、乳球菌属及水恒杆菌属。通过Spearman分析发现它们与西瓜枯萎病发生率的关系均为负相关。【结论】施用生物有机肥可帮助西瓜连作土壤的生态修复,对枯萎病防治起到一定的作用。通过对施用生物有机肥的不同年份土壤微生物种群结构动态变化及对枯萎病发生率呈正负相关的微生物菌属的分析研究,为如何利用调节土壤微生物群落结构来防治西瓜枯萎病提供了新的思路。