新疆沙湾冷泉沉积物中免培养古菌多样性初步研究

【目的】了解新疆沙湾冷泉沉积物的古菌组成及多样性。【方法】采用免培养法,液氮研磨提取冷泉沉积物总DNA,使用古菌通用引物进行16S rRNA基因扩增,构建16S rRNA基因文库。对阳性克隆进行HhaI限制性酶切分型,选出具有不同酶切图谱的序列进行测序,将所得序列与GenBank数据库中序列比对并构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】从冷泉沉积物古菌16S rRNA基因文库中随机挑选了121个阳性克隆,共得到22个不同的可操作分类单元,BLAST结果表明全部克隆子归属于泉古菌门(Crenarchaeote)中免培养类群。系统发育分析归类为Soil-Freshwater-subsurface group和MarinegroupI,2个亚群并且各占整个文库的50%。其中40%左右的克隆子与具有无机碳和硝酸盐同化能力的泉古菌有高的相似性。此外还发现40%的克隆子与低温泉古菌类群具有很高的相似性。【结论】新疆沙湾冷泉沉积物中古菌类群多样性较低,但存有大量高度适应此低温、贫营养环境的泉古菌类群。     

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。     

南海北部表层沉积物中原核微生物多样性

[目的]为研究南海北部沉积物原核微生物的多样性和群落结构.[方法]从南海北部XSCS13站位表层沉积物中扩增古菌和细菌的16S rDNA并构建文库,随机挑出阳性克隆子进行测序,选出所有的OTU构建系统进化树,进行系统发育学分析.[结果]多数克隆子来自于未培养原核微生物,沉积物中的古菌分属3大门类:泉古菌(Crenarchaeota)、奇古菌(Thaumarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),其中泉古菌(Crenarchaeota)为主要门类,占71％;广古菌(Euryarchaeota)最少,只有3个克隆子.泉古菌(Crenarchaeota)又以MG Ⅰ为主要类群,占61％.细菌多样性明显高于古菌,共9个门类:变形杆菌(Proteobacteria)(32.6％)、疣微菌(Verrucomicrobia)(3.0％)、拟杆菌门(Bacteroidete)(5.2％)、酸杆菌(Acidobacteria)(4.4％)、绿弯菌(Chloroflexi)(6.0％)、厚壁菌(Firmicute)(3.7％)、浮霉菌(Planctomycete)(5.2％)、芽单胞菌(Gemmatimonadete)(11.1％)、放线细菌(Actinobacteria)(4.4％).变形杆菌为优势类群(包括α-Proteobacteria、γy-Proteobacteria和δ-Proteobacteria 3个亚群),其中γ-Proteobacteria是Proteobacteria中的优势种群,占54.5％.另外所有原核微生物总共有超过50％的克隆子与硫酸盐的还原以及甲烷的形成相关.[结论]结果表明南海北部XSCS13站位表层沉积物中原核微生物的多样性非常丰富,其中蕴含大量未知的微生物资源;另外古菌和细菌群落结构表明该位点可能处于富含甲烷的冷泉活动区.     

新疆艾比湖湿地博乐河入湖口古菌多样性分析

旨为了解艾比湖湿地土壤中古菌的多样性及其群落结构组成。以艾比湖湿地博乐河入口土壤为样本,首次利用古菌特异性16S r DNA引物构建克隆文库。使用限制性内切酶AfaⅠ和MspⅠ对目的片段进行酶切分型(amplified r DNA restraction analysis,ARDRA),每种谱型随机选取若干阳性克隆子进行测序,序列比对构建古菌16S r DNA系统进化树。结果显示,测序得到的117条序列划分为61个OTUs,通过序列比对及系统发育分析归类为广古菌门(Euryarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota)两大门类。广古菌门的盐杆菌科(Halobacteriaceae)为第一优势菌群,包括盐微菌属(Halomicrobium)、盐碱球菌属(Natronococcus)、盐碱团菌属(Halalkalicoccus)等10个属,共48个OTU(78.7%),阳性克隆子77个(63.6%)。艾比湖湿地博乐河入口土壤古菌多样性丰富并存在大量的潜在新种。     

新疆两典型微咸水湖水体免培养古菌多样性

微咸水湖是湖泊演化过程中的一个重要中间状态,以新疆两典型微咸水湖-赛里木湖和柴窝堡湖水为研究对象,采用微孔滤膜收集菌体,SDS-酚-氯仿抽提法直接提取湖水总DNA,利用古菌16S rRNA基因通用引物进行PCR扩增,分别构建两湖古菌16S rRNA基因克隆文库。用限制性内切酶Hae Ⅲ对随机挑选的阳性克隆子进行酶切分型,分别得到7个和8个可操作分类单元(Operational Taxonomic Units, OTUs),两文库覆盖率均大于98%。BLAST比对和系统发育分析表明赛里木湖全部克隆子归属于泉古菌门(Crenarchaeota),97%的克隆子与不同环境免培养氨氧化泉古菌有较高的序列相似性(>97%)。柴窝堡湖水古菌归为3个门:Thaumarchaeota (81.2%)、广古菌门(Euryarchaeota)(13%)和泉古菌门(Crenarchaeota) (5.8%),81.2%的克隆子与具有氮代谢功能的氨氧化古菌纯培养物具有较高的序列相似性(97%-98%),13%的克隆子与已分离到的产甲烷古菌序列同源性大于97%。研究发现新疆微咸水湖可能存有大量新划分的古菌Thaumarchaeota门类群、可培养氨氧化及产甲烷古菌类群,两典型微咸水湖泊中古菌类群多样性较低且群落组成差异大。     

沁水盆地寺河地区煤层水细菌多样性分析

[目的]了解沁水盆地寺河地区煤层水中细菌群落组成和物种多样性。[方法]采用免培养法提取煤层水中微生物总DNA,利用细菌通用引物构建16S r DNA基因克隆文库。采用HhaⅠ、MspⅠ限制性内切酶对克隆子进行RFLP分析,测序并构建16S r DNA基因系统发育树。[结果]从文库中筛选出234个阳性克隆,覆盖度为97.4%,聚类为28个操作分类单元。BLAST比对、RDP归类及系统发育分析将这234个克隆归为变形菌门、拟杆菌门、螺旋体门、疣微菌门、黏胶球形菌门。其中变形菌门为绝对优势类群,占整个细菌克隆文库的80.1%。变形菌门中的ε-变形菌纲,占整个基因文库的35%。[结论]应用16S r DNA克隆文库技术,分析沁水盆地寺河地区煤层水中细菌类群的多样性不高。     

硝尔库勒湖沉积物中非培养放线菌多样性

[目的]认识和了解盐湖沉积环境中放线菌的多样性,为今后的开发和利用奠定基础.[方法]应用免培养技术和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对新疆硝尔库勒盐湖沉积物中放线菌的多样性进行了研究.实验采用SDS-CTAB法提取土样中总DNA,利用放线菌特异性引物对土样总DNA进行16S rRNA基因扩增,并构建16S IRNA基因克隆文库;对随机挑选的160个克隆通过酶切筛选出51个不同图谱的重组克隆,并对其测序.[结果]所获得的51个克隆序列属于39个OTUs,其中52.9%的克隆序列分布于放线菌门(phylum Actinobacteria)放线菌亚(Actinobacteridae)的5个亚目和酸微菌亚纲(Acidimicrobidae)中,并且在这两个亚纲中有大量克隆序列属于放线菌的新类群,另外47.1%的克隆序列以极高的自展值在放线菌门内支持形成一个独立的大分支,极有可能代表一个新亚目或更高级分类单元的类群.[结论]这些研究结果说明硝尔库勒盐湖中存在有较为丰富的放线菌系统发育多样性,并且潜藏着新类型的放线菌资源.     

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。     

九龙江河口区nirS型反硝化细菌多样性及系统发育学分析

【目的】结合16S rRNA基因克隆文库和nirS基因克隆文库的分析,揭示九龙江河口区nirS型反硝化细菌多样性。【方法】选取九龙江河口区一富营养化采样点,分别采集水样及沉积物样品,进行理化因子的测定并提取细菌总DNA。以水样DNA构建16S rRNA基因克隆文库,以沉积物DNA构建nirS基因克隆文库,分析微生物群落结构的多样性并构建系统发育树。【结果】从16S rRNA基因克隆文库中获得86条有效序列,按97%的序列相似性划分为53个OTU,分别属于Proteobacteria门、Planctomycetes门、Bacteroidetes门、Actinobacteria门、Firmicutes门和Chloroflexi门。其中属于Proteobacteria门OTU的克隆子占克隆数的62.9%,是最优势的类群,分属于Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Deltaproteobacteria纲等。从nirS基因克隆文库中获得190条有效序列,翻译为氨基酸序列后,按82%的序列相似性划分为60个OTU,并定位到属的水平。其中Proteobacteria门是最优势的类群,占文库克隆子总数的71.6%,包括Alphaproteobacteria纲(5.8%)、Betaproteobacteria纲(49.0%)和Gammaproteobacteria纲(16.9%)。nirS基因克隆文库中丰度最高的OTU与GenBank中的一株可培养反硝化菌Thauera sp. R-26906具有100%的序列相似性。【结论】九龙江河口区的微生物以及亚硝酸盐还原酶基因(nirS)具有丰富的多样性。大部分NirS序列在GenBank中的最相似序列来源于河口、海湾等相似的环境。     

西藏米拉山土壤古茵16S rRNA及amoA基因多样性分析

[目的]本研究旨在了解西藏米拉山高寒草甸土壤中古菌及氨氧化古菌群落结构组成情况.[方法]采用未培养技术直接从土壤中提取微生物总DNA,分别利用通用引物构建古菌16S rRNA基因和氨氧化古菌amoA基因克隆文库.利用DOTUR软件将古菌和氨氧化古菌序列按照相似性97%的标准分成若干个可操作分类单元(OTUs).[结果]通过构建系统发育树,表明古菌16s rRNA基因克隆文库包括泉古菌门和未分类的古菌两大类,并且所有泉古菌均属于热变形菌纲.氨氧化古菌amoA基因克隆文库中序列均为泉古菌.古菌16s rRNA基因和古菌amoA基因克隆文库分别包括64个OTUs和75个OTUs.[结论]西藏米拉山高寒草甸土壤中古菌多样性比较丰富,表明古菌在高寒草甸土壤的氮循环中可能具有重要的作用.