中高温污泥厌氧消化系统中微生物群落比较

【目的】结合中温与高温消化两者优势的两相厌氧消化工艺可能是推进污泥厌氧消化发展的重要方向,因此,探究和比较中温和高温污泥厌氧消化系统中微生物群落组成的异同具有重要意义。【方法】利用高通量测序技术检测中温和高温厌氧消化系统中细菌与古菌的16S r RNA基因序列信息和真菌的内转录间隔(ITS)序列信息,利用基因芯片(Geo Chip 5.0)检测病毒和病原菌致病基因的信息,以对比中温和高温条件下微生物群落在物种组成和功能基因层面上的异同。【结果】中温和高温条件下细菌和古菌在群落物种组成上存在显著差异,病毒和病原菌毒性基因也显著不同,而两种系统中真菌群落的物种组成相似且丰度相对较低。中温条件下产甲烷古菌和未分类微生物相对丰度较高,而高温条件下产酸及嗜热菌相对丰度较高,且高温消化后病毒和病原菌毒性基因相对丰度下降。微生物群落结构与COD、TS和VS有着显著相关性。【结论】微生物群落组成和功能基因在中高温的污泥厌氧消化系统中显著不同,从而解释了两个系统功能的差异。微生物群落的形成与进水参数相关,说明微生物对进水条件敏感。     

土壤样品长期保存对微生物群落代谢活性和功能类群的影响

【目的】评估土壤长期保存(4个月)对土壤微生物群落代谢活性的影响。【方法】采用Biolog? EcoPlateTM生态板研究4 °C风干保存和?20 °C低温冻存的农田土壤和森林土壤中微生物群落的碳源利用模式。【结果】与新鲜土壤样品相比,长期保存的土壤样品的微生物群落对碳源的利用能力大大降低,其多样性、均匀度和Simpson指数均降低;风干保存和低温冻存两者对土壤微生物的碳源利用的影响没有显著差异;除风干保存的土壤样品中利用多聚物类的微生物类群的代谢活性外,两种保存方法显著降低微生物群落的代谢活性,降低幅度为54.5%–99.8%。【结论】长期保存土壤可能会导致对微生物群落信息的低估,土壤微生物代谢活性研究的最佳样品为新鲜 土壤。     

重金属污染土壤总DNA提取方法的研究——土壤预处理和硫酸铵铝在DNA提取中的应用

【目的】从土壤中获得高纯度、高得率和完整性好的总DNA,为重金属污染土壤微生物群落多样性的分析奠定基础。【方法】将一定浓度的硫酸铵铝增补入DNA提取液中,分别联合不同方式的土壤预处理,对所提取的土壤总DNA进行完整性、纯度和得率分析。【结果】TENP-AlNH4(SO4)2法、ABG-AlNH4(SO4)2法、Wash-AlNH4(SO4)2法和试剂盒4种提取方法获得的DNA片段均在23 kb左右,总DNA完整;Wash-AlNH4(SO4)2法提取的DNA纯度较高,A260/A230达到2.00,A260/A280达到1.62;ABG-AlNH4(SO4)2法的DNA得率最高,达到1 010μg/g土壤;这两种方法提取的DNA在纯度和浓度上均达到后续PCR等分子实验要求。通过扩增提取的土壤总DNA中16S rRNA基因,表明合适浓度的硫酸铵铝能有效去除土壤中的PCR干扰因子。【结论】本研究将土壤的预处理和一定浓度的硫酸铵铝联合使用,获得理想的重金属污染土壤的总DNA。     

一步法RT-PCR和两步法RT-PCR对蜜蜂病毒诊断研究的比较

【目的】探讨适合蜜蜂病毒病诊断的RT-PCR技术。【方法】从感染蜜蜂以色列急性麻痹病毒、残翅病毒、囊状幼虫病毒、急性麻痹病毒、黑蜂王台病毒以及慢性麻痹病毒的阳性样品中,分别提取这6种病毒的RNA。然后,同时应用一步法RT-PCR和两步法RT-PCR的反应体系对6种病毒扩增,并对两种方法的灵敏性进行比较和分析。【结果】上述两种方法分别得到158(IAPV)、269(DWV)、342(SBV)、460(ABPV)、536(BQCV)和774 bp(CBPV)的扩增片段,测序结果证实扩增片段符合预期。两步法RT-PCR可检测到更低浓度的病毒颗粒。【结论】结果表明,该2种方法均可快速、有效地诊断蜜蜂病毒。但两步法RT-PCR灵敏性更高。     

基于非数据依赖的鞘脂菌蛋白质组学分析方法的建立

【背景】鞘脂菌是一类可高效降解以菲为代表的多环芳烃有机污染物的菌株,其在环境污染治理及生物技术领域具有广阔的应用前景。【目的】为了优化测试方法,获得更完整的鞘脂菌Sphingobium yanoikuyae SJTF-8在菲胁迫下表达差异的蛋白。【方法】利用数据依赖型及数据非依赖型两种蛋白质组学数据采集方法,比较了鞘脂菌SJTF-8在菲胁迫下蛋白质水平的表达变化。【结果】两种技术方法下共得到580个表达差异蛋白,这些蛋白在细胞代谢、转运和调控等方面发挥一定功能。【结论】数据非依赖性采集(data-independent acquisition,DIA)技术在重复性以及低丰度蛋白的检测上明显好于数据依赖型采集(datadependentacquisition,DDA)技术,因此,DIA在实际可用的表达差异蛋白检出方面具备明显优势,为发现菲胁迫下细胞诱导表达的低丰度调控蛋白提供帮助。     

转基因高蛋氨酸大豆对根际土壤主要有机元素和酶活性的影响

【目的】为了评估转基因高蛋氨酸大豆ZD91对土壤生态系统的安全性,开展了其对土壤主要有机元素和酶活性影响的实验。【方法】连续2年,在大豆苗期、花期、鼓粒期和成熟期,采用抖落法采集根际土壤样品,通过室内测定,分析了转基因大豆ZD91对根际土壤含水量、pH、主要有机元素和酶活性的影响。【结果】转基因大豆ZD91较之对应的非转基因大豆对根际土壤含水量、pH、主要有机元素和酶活性无显著影响,但同一种酶活在不同年份和不同生育期存在显著差异。【结论】转基因大豆ZD91对土壤生态系统具有安全性。     

广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征

【背景】近年来,油茶低效林面积较大,根际土壤微生物影响林木抗性和生长,对林业可持续发展具有重要意义。【目的】了解广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征。【方法】利用高通量测序分析油茶根际土壤微生物群落组成。【结果】油茶根际土壤细菌有26门77纲201目377科593属676种,真菌有14门50纲121目266科502属631种。油茶根际土壤中的优势细菌为酸杆菌门和变形菌门,优势真菌为子囊菌门和担子菌门。两种油茶根际土壤微生物组成差异显著,本地油茶根际土壤的细菌多样性显著高于引种油茶。在门水平上,脱硫杆菌门细菌和罗兹菌门、被孢霉门真菌的相对丰度在两种油茶间差异显著,Amorphotheca在本地油茶根际土壤中特异性富集。两种油茶根际土壤细菌碳代谢相对丰度差异显著,真菌以腐生营养型为主,其次为病理营养型和共生营养型。本地油茶根际土壤中显著富集土壤腐生菌,而共生营养型真菌(尤其是丛枝菌根真菌)相对丰度(6.43%)显著低于引种油茶中(21.83%)。此外,有机质和养分含量是影响油茶根际土壤微生物群落的关键因子。【结论】本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落组成和结构差异显著,Amorp...     

甲型流感病毒流行毒株检测和分型基因芯片的研制

【目的】研制一种可同时对甲型流感病毒H1N1、H1N2、H3N2、H5N1和H9N2等5种流行亚型进行检测和分型的基因芯片。【方法】根据National Center for Biotechnology Information中Influenza Virus Resource数据库,针对H1N1、H1N2、H3N2、H5N1和H9N2等5种亚型甲型流感病毒的HA和NA基因设计46条特异性寡核苷酸探针和1条质控探针,点制成基因芯片。利用通用引物扩增流感病毒HA和NA基因,使用Klenow酶对扩增产物进行荧光标记和片段化,将标记后产物和芯片杂交,清洗、扫描后根据荧光信号判定检测结果。用18株不同种属来源的甲型流感病毒分离毒株和186份咽拭子对芯片特异性、敏感性和临床应用进行初步评价。【结果】所有18株分离毒株均能被芯片准确检测并分型,芯片检测灵敏度能达约1×104个病毒基因拷贝。同时8份咽拭子检测结果为H1N1阳性,4份咽拭子为H3N2阳性。【结论】研究表明该芯片具有较高的特异性和灵敏度,可为甲型流感病毒的监测提供一种有效的方法。     

肠道微生物菌群共存网络的构建与分析

【目的】将网络分析应用到肠道微生物的分析之中,探究肠道微生物共存网络拓扑结构等相关网络系数的分析,从而展现肠道微生物共存网络的特性。【方法】将之前研究中的肠道微生物数据根据雌马酚代谢能力划分成雌马酚产生者和非产生者两组,计算两组微生物相对丰度,得出菌种之间的相关系数,构建肠道微生物的共存网络,分析两组间共存网络参数的差异;运用随机网络检验现实网络拓扑结构的特异性,分析两组网络中菌种间的差异。【结果】共存网络中两组节点数分别为45个和47个,即分别有45个和47个不同菌种。比较两组网络结构的差异,发现雌马酚产生者组中的共存网络菌群具有更复杂的连接,且两组之间的其他网络参数存在一定的差异。通过将现实网络与随机网络对比可知,现实网络的拓扑结构具有一定的特异性。将具有代谢雌马酚相关物质能力的菌种在两组网络中标出,发现它们在雌马酚产生者组共存网络中更趋向与来自不同门的菌种产生相互联系。【结论】将网络分析应用于肠道微生物分析之中,可以发掘菌种之间的相互作用和网络拓扑结构的复杂性与差异性,展现肠道菌群结构中之前较少被认识到的一些特征。因而,网络分析的方法可以为未来肠道微生物的研究提供新的视角。     

快速评价肠道微生物的qPCR方法的建立

【背景】近些年,16S rRNA基因测序与宏基因组分析常用于肠道微生物病原体检测。【目的】为了使检测不受限于高成本与耗时长的问题,基于荧光探针的实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR, qPCR),建立一种评估人类肠道微生物群组成的平台用于检测肠道微生物丰度。【方法】从公共数据库筛选10种肠道中普遍存在的微生物分类群,使用20个粪便样本验证为10种靶标所设计的特异性引物与探针,最后通过比较qPCR方法和16SrRNA基因测序技术的检测结果来评估该平台的有效性。【结果】10对引物及其探针对靶标分类群具有特异性并且在HITdb数据库中靶向菌种的覆盖率超过70%;样本检测结果的变异系数(coefficient of variation,CV)小于10%,证明了该方法具有很高的稳定性;qPCR方法检测样本中物种的相对丰度与16S rRNA基因序列生物信息学分析结果大部分具有显著相关性(P<0.05)。【结论】本研究根据HITdb数据库设计的靶向微生物群的引物和探针检测到的粪便样本中微生物的相对丰度结果与16S rRNA基因测序结...     

土壤微生物资源管理、应用技术与学科展望

土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能,加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定性与生产力及农产品质量的重要途径。首先,土壤微生物多样性具有全球性的重大意义,有待完善对土壤微生物的检测与监测技术研究,进而实现土壤微生物多样性与土壤功能的耦合以及对土壤质量的评定;其次,土壤微生物作为一种宝贵的生产资料和可持续资源,要加强其在土壤肥力强化与保育、土壤障碍消减与调节、土壤污染控制与修复等3个领域的应用研究。最后,未来土壤微生物学发展将会形成土壤微生物系统学、土壤微生物过程学与土壤微生物功能学3个子学科,要建立土壤微生物种质资源库与遗传信息库,推进土壤微生物生理代谢过程、生物化学过程及生态行为过程的研究,联结土壤微生物与土壤功能的关系,并从土壤中的功能微生物出发对环境变化作出积极响应和主动调控。此外,原创性方法的建立与应用是限制土壤微生物学发展的技术瓶颈,联合生物地理学与生物信息学破译重要基因的特定生态功能,并将其应用到生态模型以及生态系统未知领域的研究中去,是土壤微生物学面临的挑战。     

微生物物种多样性的保护与其资源保藏

从微生物物种多样性的保护以及微生物物种资源的保藏等方面较全面地阐述了微生物物种资源保护与保藏的重要性及其相互关系 ,阐明了微生物菌种保藏的原理及方法 ,同时介绍了保藏技术领域的研究动向和保藏机构或组织在微生物资源的保藏、开发和交流等方面所起的重要作用     

菌肥的作用研究及其资源开发

论述了菌肥对作物及土壤的作用 ,分别归纳了菌肥中自生性肥料、共生性肥料、抗生性肥料各自的作用 ,以及菌肥资源的开发现状及前景     

Risk Assessment,Microbial Communities,and Pollution-Induced Community Tolerance

Until recently, parameters from microorganisms were generally not included in risk assessment at a comparable level to animals and plants. However, the major part of global biomass, biodiversity, and ecosystem processes is present in the microbial world and microbiological techniques applicable to risk assessment are becoming available. Two microbial indicators are described based on the usage of multiwell plates with different substrates and a redox indicator for monitoring mineralisation. With both techniques autochthonous microbial communities are analysed. Producing functional fingerprints of the microbial community gives insights into the composition of different functions. This is equivalent to observations of ecological abundance and species composition. When lack of reference sites or reference data renders risk assessment difficult, measurement of the pollution-induced community tolerance (PICT) can provide useful information.     

土壤微生物群落构建理论与时空演变特征

土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分,直接或间接地参与几乎所有的土壤生态过程,在物质循环、能量转换以及污染物降解等过程中都发挥着重要作用。对土壤微生物时空演变规律及其形成机制的研究,不仅是微生物演变和进化的基础科学问题,也是预测微生物及其所介导的生态功能对环境条件变化响应、适应和反馈的理论依据。讨论了土壤微生物群落的定义、测度方法和指标,认为群落是联系动植物宏观生态学与微生物生态学的基础,群落构建机制是宏观和微观生态学都需要研究的核心科学问题;从生态学的群落构建理论出发,阐述了包括生态位理论/中性理论、过程理论和多样性-稳定性理论在土壤微生物时空演变研究中的应用,以及微生物群落在时间和空间上的分布特征及其尺度效应;确立了以微生物群落构建理论为基础、不同时空尺度下土壤微生物群落演变特征为主要内容的微生物演变研究的基本框架。     

Colonisation and succession of marine biofilm-dwelling ciliate assemblages on biocidal antifouling and fouling-release coatings in temperate Australia

Ciliate assemblages are often overlooked, but ubiquitous components of microbial biofilms which require a better understanding. Ciliate, diatom and bacterial colonisation were evaluated on two fouling-release (FR) coatings, viz. Intersleek 970 and Hempasil X3, and two biocidal antifouling (AF) coatings, viz. Intersmooth 360 and Interspeed 5640, in Port Phillip Bay, Australia. A total of 15 genera were identified during the 10 week deployment. Intersleek 970 displayed the most rapid fouling by ciliates, reaching 63.3(± 5.9) cells cm^?2. After 10 weeks, all four coatings were extensively fouled. However, the toxicity of the AF coatings still significantly inhibited microbial fouling compared to the FR coatings. On all treatments, colonies of sessile peritrichs dominated the ciliate assemblage in the early stage of succession, but as the biofilm matured, vagile ciliates exerted more influence on the assemblage structure. The AF coatings showed selective toxic effects, causing significant differences in the ciliate species assemblages among the treatments.     

秦岭太白山北坡土壤拮抗性放线菌分布及特性

以太白山北坡12个不同海拔高度的代表性土样为研究对象,采用皿内琼脂块法筛选拮抗性放线茵.结果表明:在太白山北坡不同海拔高度土壤中生存着大量拮抗性放线菌,在分离出的141株放线菌中,有82.3％的放线菌对21种靶标菌有拮抗作用.其中,海拔800～1845、3488、3655和3670 m土壤中的拮抗性放线菌分别占其总数73.7％～86.8％、81.3％、78.9％及82.3％,在海拔1200～2300及3400 m以上土壤中分离到的广谱强拮抗性放线菌占其总数的42.1％.在拮抗性放线菌中,对金黄色葡萄球菌有强拮抗性的放线菌占拮抗菌总数的24.1％,对棉花黄萎病、草莓疫霉及人参根腐病原菌等多种植物病原菌有强拮抗性的放线菌分别占拮抗菌总数的2.4％、6.9％和11.2％.土壤放线菌拮抗潜势SAAP可作为评价土壤中拮抗性放线菌资源蕴藏量的定量指标.     

Increased microbial growth,biomass, and turnover drive soil organic carbon accumulation at higher plant diversity

Species‐rich plant communities have been shown to be more productive and to exhibit increased long‐term soil organic carbon (SOC) storage. Soil microorganisms are central to the conversion of plant organic matter into SOC, yet the relationship between plant diversity, soil microbial growth, turnover as well as carbon use efficiency (CUE) and SOC accumulation is unknown. As heterotrophic soil microbes are primarily carbon limited, it is important to understand how they respond to increased plant‐derived carbon inputs at higher plant species richness (PSR). We used the long‐term grassland biodiversity experiment in Jena, Germany, to examine how microbial physiology responds to changes in plant diversity and how this affects SOC content. The Jena Experiment considers different numbers of species (1–60), functional groups (1–4) as well as functional identity (small herbs, tall herbs, grasses, and legumes). We found that PSR accelerated microbial growth and turnover and increased microbial biomass and necromass. PSR also accelerated microbial respiration, but this effect was less strong than for microbial growth. In contrast, PSR did not affect microbial CUE or biomass‐specific respiration. Structural equation models revealed that PSR had direct positive effects on root biomass, and thereby on microbial growth and microbial biomass carbon. Finally, PSR increased SOC content via its positive influence on microbial biomass carbon. We suggest that PSR favors faster rates of microbial growth and turnover, likely due to greater plant productivity, resulting in higher amounts of microbial biomass and necromass that translate into the observed increase in SOC. We thus identify the microbial mechanism linking species‐rich plant communities to a carbon cycle process of importance to Earth's climate system.     

油松-辽东栎混交林地表凋落物与氮添加对土壤微生物生物量碳、氮及其活性的影响

2010年9月-2011年10月,在山西省灵空山油松和辽东栎混交林样地采取随机区组设计,研究了地表凋落物和氮添加处理对土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性的影响.凋落物处理包括:剔除凋落物(N)、叶凋落物加倍(L)、枝果凋落物加倍(B)和混合凋落物加倍(LB);氮添加量分别为0(N0)、5 g· m-2·a-1(N1)和10 g·m-2·a-1(N2).结果表明:剔除地表凋落物且无氮添加时,油松和辽东栎混交林地的土壤有机碳(SOC)含量显著降低,其他试验处理间对SOC的影响无显著差异.土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及其活性(MR)的变化范围依次为:262.42 ～ 873.16 mg·kg-1、73.55 ～ 173.85 mg·kg-1和2.38～3.68mg·kg-1·d-1.MBC、MBN和MR两两间呈极显著正相关.氮添加对MBC、MBN和MR均无显著影响;凋落物处理对MR影响显著,表现为混合凋落物加倍处理的MR最高,叶凋落物加倍处理次之,剔除凋落物处理最低,而对MBC和MBN无显著影响.凋落物和氮添加处理在整个试验过程中未表现出交互作用.短期的氮添加处理和森林地表凋落物变化对土壤微生物过程的影响有限.