三种利用方式对羊草草原土壤氨氧化细菌群落结构的影响

本文以内蒙古呼伦贝尔羊草草原为研究对象,利用聚合酶链式反应－变性梯度凝胶电泳(PCR－DGGE)技术及扩增产物序列分析方法比较研究了刈割、放牧和围栏封育三种利用方式对羊草草原土壤氨氧化细菌多样性和系统发育的影响,结果表明：羊草草原土壤中氨氧化细菌的优势类群为亚硝化螺旋菌属和亚硝化单孢菌属的细菌,分别占氨氧化细菌总数的72.4%和28.6%,Cluster 4和Cluster 6在各个样地中均为优势类群但所占比例不同,放牧样地中氨氧化细菌的多样性最高,逐步回归分析的结果表明,影响多样性指数的关键理化因子是土壤硝态氮含量。放牧样地中脲酶活性和硝化率都显著高于其他两种利用方式,其中,脲酶活性与土壤硝态氮和全磷含量表现出极显著的相关性,与速效磷含量表现出显著相关性;而硝化率仅与硝态氮含量表现出显著相关性。不同利用方式土壤氨氧化细菌群落与土壤理化因子的典范对应分析结果表明铵态氮的含量对氨氧化细菌群落的影响显著。     

4种抗生素对蚯蚓-污泥系统细菌群落结构的影响

蚯蚓可摄食污泥中的有机物,其肠道微生物群落在其分解过程中起着主要的作用。利用赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和人工湿地基质构建蚯蚓-污泥系统,添加氯霉素、四环素、链霉素和青霉素4种抗生素,研究不同抗生素对污泥和蚓粪的细菌群落结构的影响。采用高通量测序技术比较分析污泥和蚓粪的细菌多样性及群落结构变化。结果表明,外加抗生素能够导致污泥的Chao1和ACE指数降低,同时降低拟杆菌门和变形菌门的相对丰度,加入氯霉素和青霉素会增加厚壁菌门的相对丰度,降低酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门的相对丰度,加入四环素和链霉素则与之相反。蚓粪样品中,添加氯霉素和链霉素导致Chao1和ACE指数降低,而添加四环素和青霉素则导致Chao1和ACE指数升高,外加抗生素可降低拟杆菌门的相对丰度,增加放线菌门、变形菌门和疣微菌门的相对丰度。主成分分析(PCA)和聚类分析表明,氯霉素和青霉素对污泥细菌群落影响作用相似,四环素与链霉素效果类似;氯霉素对蚓粪群落结构的影响小于其他抗生素。研究结果显示,抗生素可影响污泥和蚓粪的细菌多样性及群落结构,不同抗生素对污泥和蚓粪的影响程度存在差异。     

环境因素对东平湖沉积物细菌群落结构的影响

【目的】探讨环境因素对东平湖沉积物细菌群落结构的影响。【方法】应用T-RFLP(Terminal RestrictionFragment Length Polymorphism)技术分析和比较了6个不同位置的东平湖沉积物在丰水期和枯水期的细菌多样性,并结合不同样品环境因子的差异,采用主成分分析(PCA)和典型对应分析(CCA),探讨了环境因子对细菌多样性的影响。【结果】不同沉积物样品的T-RFLP图谱具有较高的相似性。除2号样品外,所有枯水期样品的细菌群落具有较高的丰富度、多样性、均匀度和较低的优势度。CCA结果表明,558bp T-RF的丰度与总磷、总氮、总有机碳、铵态氮和硝态氮含量呈负相关而与碳氮比和水深呈正相关;64.5、164、509和543bp T-RFs的丰度与总氮、总有机碳、铵态氮、硝态氮、碳氮比和水深呈正相关;而其它14种主要的T-RFs在不同样品间分布较为稳定受环境因子影响不大。90、136.5、138和488bp等T-RFs可能代表了东平湖沉积物中占优势地位的土著菌群。通过Phylogenetic Assignment Tool在线分析结果推测,东平湖沉积物中的优势菌群可能属于Firmicutes和Proteobacteria门。【结论】环境因素对东平湖沉积物的细菌多样性产生显著影响,但对其土著菌群的影响不大。     

糖蜜酒精废水的生物脱色及其细菌群落结构分析

糖蜜酒精废水是糖厂利用糖蜜生产酒精后的废液,废水中色素的含量较高,脱色为该类废水处理过程中的一大难题。采用富集培养技术,将取自糖厂IC(internal circulation)反应器底部的活性污泥加入到不同浓度废水中进行富集,得到的菌群可使废水脱色24%、COD(chemical oxygen demand)去除率19.2%。为了提高菌群的脱色能力,研究了几种单因素对菌群生长、脱色及COD去除能力的影响,结果发现,菌群使废水脱色和去除COD的最佳条件为:10%(v/v)废水中添加0.5%葡萄糖、0.1%蛋白胨、0.1%KH2PO4、0.05%MgSO4·7H2O、0.05%KCl,废水初始pH7.0,在37℃培养7d,废水脱色率达46.2%、COD去除率为38.5%。为了了解以上条件下菌群的群落结构,采用分子生态学方法构建了菌群中细菌16S rDNA文库并对代表性的克隆进行了测序,结果显示其中细菌主要分布在Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes的7个目中,分别是Erysipelotrich-ales、Clostridiales、Lactobacillales、Xanthomonadales、Burkholderiales、Enterobacteriales、Bacteroidales。大多数细菌属于发酵型细菌,化能异氧型。本研究结果为利用微生物调控糖蜜酒精废水的生物处理提供了依据。     

滴灌对苜蓿根际土壤细菌多样性和群落结构的影响

【背景】细菌作为土壤微生物中的重要类群,能够有效促进土壤物质循环和能量流动,细菌多样性以及群落结构能够反映土壤的质量状况。【目的】了解滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌群落结构及多样性变化,探讨土壤环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】基于细菌16Sr RNAV3-V4区高通量测序技术,分析比较滴灌与自然降雨两种模式下生长的苜蓿根际与非根际土壤中细菌多样性和群落分布规律,然后采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)探讨土壤环境因子与细菌多样性的关系。【结果】苜蓿根际土壤中细菌多样性丰富,滴灌根际土壤中细菌多样性显著高于自然降雨根际土壤;土壤样品中共检测到细菌46门53纲116目220科469属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,25.27%-34.42%),其中α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,11.41%-18.97%)为优势亚群,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,1.00%-4.54%)为优势属。相较于自然降雨,滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌的6个门和16个属的群落结构发生显著变化;此外,RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响不同,滴灌根际土壤中9个细菌属的丰度与全磷、全钾、有效磷、碱解氮、有机质、土壤中性磷酸酶以及土壤脲酶的含量显著正相关。【结论】滴灌作为新型节水技术,在促进植物生长、提高产量、节约成本的基础上增加了植物根际土壤中细菌多样性和丰度,该结果为新型灌溉体制的改革以及土壤微生物资源的开发利用提供科学数据。     

泰山4种优势造林树种细根分解对细菌群落结构的影响

为了理解细菌群落结构和多样性对森林生态系统细根凋落物分解的影响, 该研究以泰山4种主要优势造林树种刺槐(Robinia pseudoacacia)、麻栎(Quercus acutissima)、油松(Pinus tabulaeformis)和赤松(Pinus densiflora)为研究对象, 采用凋落物分解袋法及Illumina Miseq测序平台对细菌16S rDNA V4-V5区扩增产物进行双端测序, 分析了4种树种细根分解对细菌群落结构及多样性的影响。结果表明: (1) 4种植物细根分解速率差异显著, 阔叶树种分解速率显著高于针叶树种, 表现为刺槐>麻栎>油松>赤松。(2) 4个树种细菌序列操作分类单元(OTU)、观测到的物种数、Ace指数和系统发育多样性之间差异显著, 且阔叶树种刺槐和麻栎显著低于针叶树种赤松和油松。4种细根分解的细菌群落结构存在极显著差异。细根初始碳(C)含量、木质素:氮(N)和C:N对细菌群落结构的影响较大。(3)细菌群落相对丰度在5%以上的优势类群是变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门, 且变形菌门、酸杆菌门在4个树种之间差异显著, 特别是阔叶树种变形菌门显著高于针叶树种。在纲水平上, α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、不明放线菌纲、鞘脂杆菌纲为主要的优势纲, 其中α-变形菌纲、不明放线菌纲在4个树种之间差异显著。(4) Pearson相关性分析表明, 细菌优势门和纲相对丰度受到凋落物初始化学性质的影响, 特别是变形菌门和α-变形菌纲; 变形菌门和α-变形菌纲相对丰度与细根分解速率显著正相关。冗余分析结果也显示, 细根初始N、磷(P)含量和木质素含量对细菌群落结构的影响较大。研究结果有助于理解细菌群落结构和多样性对森林生态系统细根凋落物分解的影响。     

毒死蜱乳油对辣椒根围土壤细菌群落结构的影响

【目的】了解有机磷杀虫剂毒死蜱对土壤细菌群落结构的作用。【方法】联合微生物平板计数法、末端限制性片段多态性分析,选择PRIMER 5进行群落结构分析,以研究不同浓度的毒死蜱对辣椒根围可培养和不可培养细菌群落结构的影响。【结果】毒死蜱施入后前30 d,3个处理组的可培养细菌较对照组具有显著差异(P0.05),但在第30天后,处理组可培养细菌数均能恢复到对照水平。采用PRIMER 5对T-RFLP数据进行多角度分析发现,HaeⅢ酶切片段中,对照组C3、处理组Y0和Z2的细菌群落结构较整体聚类较远。HhaⅠ酶切片段中,150μg/g的毒死蜱处理组(Z0)在第0天表现出最大的群落差异。ANOSIM表明,以不同浓度的毒死蜱分组,各组间细菌群落组成差异不显著(HaeⅢ:Global R=0.041,P=0.168;HhaⅠ:Global R=-0.04,P=0.842);以不同取样时间分组时,细菌群落组成差异显著(HaeⅢ:Global R=0.304,P=0.001;HhaⅠ:Global R=0.28,P=0.001)。经SIMPER分析所有TRFs可知,对群落丰度贡献最大的片段分别为TRF239、TRF240、TRF241。在线比对得到其代表菌群有芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、梭菌属(Clostridium sp.)、葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)、八叠球菌属(Sarcina sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)等。【结论】高浓度的毒死蜱会对土壤细菌群落产生影响,抑制根围细菌生长,从而遏制植物的健康生长,因而有必要及时采取措施以减少大量重复使用毒死蜱所带来的危害。     

不同大豆连作年限对黑土细菌群落结构的影响

大豆连作导致作物产量下降、病原微生物富集和土壤退化等问题日趋严重。然而,目前关于大豆连作对土壤细菌群落结构组成及多样性分布的影响及发生机制尚不清楚。采用高通量测序技术,对大豆连作(不同年限)和大豆-玉米轮作下的黑土细菌16S rRNA基因进行测序分析。结果表明:轮作5年(CR5)和13年长期连作(CC13)处理显著增加了土壤pH、全氮(TN)、全磷(TP)和速效养分(AN、AP和AK)含量。与短期连作相比,CR5和CC13处理均提高了细菌群落的OTUs数量、PD值、Chao1指数和Shannon指数。聚类分析图谱结果显示细菌群落结构组成受到轮作和连作年限的双重影响,而土壤pH、TN、TP、AN、AP和AK是细菌群落结构发生变化的主要驱动因子(P0.05)。此外,VPA分析发现上述土壤因子中,土壤pH对细菌群落结构变化的贡献度最大。本研究证明大豆长期连作提高了土壤养分含量和细菌群落的丰富度和多样性指数,从分子生物学的角度证实大豆长期连作在一定程度上改善了土壤环境,为大豆连作障碍的研究提供了理论依据。     

再生水补水对河道底泥细菌群落结构的影响

以北京市永定河麻峪湿地再生水补水口附近河道底泥为研究对象,应用末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP)技术探究再生水补水口附近底泥细菌群落结构的空间差异特征以及环境因子所产生的影响,并借助典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)方法分析麻峪湿地底泥细菌群落结构空间差异特征的形成原因。分析结果表明:河道底泥微生物群落对再生水的净化主要发生在距补水口1200m的范围内,随着再生水与上游来水径向混合净化渐变过程,在补水口2000m处河道底泥微生物群落结构与河道再生水补水口上游趋于相似。基于样点聚类结果的群落结构多样性分析表明随着再生水净化过程的实现微生物综合多样性指数呈现下降的趋势,从均匀度指数的变化趋势看,再生水补水口具有最高均匀度指数,补水口下游1200米处由于非优势菌群所占相对丰度最低以及偶见菌群缺失,导致群落结构比较单一、群落多样性和均匀度指数都最低。CCA方面分析结果表明再生水补水口上游细菌群落与因累积效应形成的重金属有密切关系,补水口出口底泥细菌群落则主要受到总磷和总有机碳的影响较大,而再生水补水与上游来水汇水径向渐变过程可能与氨氮净化具密切关系。研究区的主要优势菌种为假单胞菌属、贪食菌属和芽孢杆菌属,是与再生水中有机碳、氮降解具有密切关系的菌属。     

转基因大豆对根际固氮细菌群落多样性的影响

为了研究种植转基因大豆在土壤生态系统中对固氮细菌的影响,应用PCR-DGGE技术分析种植不同大豆处理下土壤细菌固氮酶nifH基因的分子多样性。结果表明:低GC含量的厚壁菌门出现在DGGE图谱的上部,而且受生育时期影响比较明显;绿菌门相对保守,不受生育时期和种植品种的影响;在测序得到的46个结果中,共计28个属于变形菌门,占60.8%,广泛分布于DGGE胶的各个部位,大部分较稳定,不受种植品种或者采样时间的影响。相对于不同生育时期对根际土壤固氮细菌的影响,种植转基因大豆、亲本非转基因大豆和普通大豆之间的差异并不明显,表明种植转基因大豆对土壤固氮细菌没有明显的影响。     

非培养方法解析北京地区甘薯叶际细菌的群落结构

利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术和磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法,比较了北京通州、顺义、昌平、延庆地区甘薯叶际细菌的多样性和生物量,并调查了通州地区甘薯叶际细菌群落在不同生长季节的变化情况。PLFA分析结果发现所有检测样品中,革兰氏阳性细菌生物量均高于革兰氏阴性细菌生物量。PCR-DGGE方法与PLFA方法聚类分析结果较一致,甘薯叶际细菌群落结构受到时空因素、甘薯生理特性等的影响,不同地点、不同生长季节甘薯叶际细菌群落结构有较大差异,DGGE条带测序分析表明,Pseudomonas sp.在不同地点的甘薯叶际均为保守菌群,Bacillus sp.,Acinetobacter sp.,     

不同土壤细菌种群结构对氯嘧磺隆胁迫的响应及降解菌系的获得

应用PCR-DGGE、DNA测序等方法,在室内驯化条件下研究了8种来源于中国不同地区土壤样品细菌种群结构对氯嘧磺隆胁迫的响应。结果表明:在氯嘧磺隆100～500mg·L-1浓度梯度下,土壤细菌群落组成有明显的更迭现象,多样性发生明显变化,驯化至10周,绝大部分细菌种群消失,样品的细菌种群结构趋于简单并呈现趋同效应;DNA测序结果表明,在驯化第10周可培养Methylophilus sp.、Beta proteobacterium、uncultured bacterium成为优势菌属,所获细菌种群出现的16个优势种群中有10个与已知的具有有机污染物降解功能和有机污染环境修复功能细菌的相似性大于97%;其中5个与嗜甲基菌16S rDNA部分序列相似性达98%以上。获得了一组对氯嘧磺隆具有降解作用的细菌菌系,可在5d内将100mg·L-1氯嘧磺隆降解67%;其主要组成为嗜甲基菌属(Methylophilus sp.)、丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)、鞘酯杆菌属(Sphingobacterium sp.)和嗜氢菌属(Hydrogenophi-lus sp.)。     

耕作和施肥对不同深度黑土中细菌群落结构的影响

【目的】为探讨耕作和施加有机肥、化肥对黑土表层(0-30cm)、中层(100-130cm)及深层(200-230cm)细菌群落结构的影响,【方法】应用DGGE技术对相应土层中细菌群落结构进行了解析。【结果】结果表明,与对照相比,耕作和施加有机肥、化肥对表层黑土细菌群落结构影响较大,二者差异度为4%;而对中层和深层细菌群落结构影响较小,二者差异度为2%。对于细菌群落结构的垂向变化,中层和深层中细菌群落结构的相似性远远高于同表层的相似性。【结论】可见,耕作和施加有机肥、化肥仅对黑土表层土壤(0-30cm)具有一定的影响,而对100cm以下土壤细菌群落影响较小,细菌群落随土壤深度不同的垂向变化要远高于土壤管理措施造成的影响。     

The application of the herbicide bromoxynil to a model soil-derived bacterial community: impact on degradation and community structure

AIMS: Bromoxynil degradation by soil micro-organisms has been shown to be co-oxidative in character. In this study, we investigate both the impact of the application of increasing bromoxynil concentrations on soil-derived bacterial communities and how these changes are reflected in the degradation of the compound. Our aim was to test the hypothesis that the addition of bromoxynil to a soil-derived bacterial community, and the availability of a readily utilizable carbon source would have an impact on bromoxynil degradation, and that would be reflected in the bacteria present in the soil community. METHODS AND RESULTS: Degradation of bromoxynil was observed in soil-derived communities containing 15 mg l(-1), but not 50 mg l(-1) of the compound, unless glucose was added. This suggests that the addition of carbon stimulates co-oxidative bromoxynil degradation by the members of the bacterial community. Measurable changes in the bacterial community indicated that the addition of bromoxynil led to deterministic selection on the bacterial population, i.e. the communities observed arise through the selection of specific micro-organisms that are best adapted to the conditions in the soil. The addition of bromoxynil was also shown to have a negative impact on the presence of alpha and gamma-proteobacteria in the soil community. CONCLUSION: Bromoxynil degradation is significantly inhibited in bacterial soil communities in the absence of readily accessible carbon. The application of bromoxynil appears to exert deterministic selection on the bacterial community. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study highlights the effects of increasing bromoxynil concentrations on a model bacterial population derived from soil. Soil communities show qualitative and quantitative differences to bromoxynil application depending on the availability of organic carbon. These findings might have implications for the persistence of bromoxynil in agricultural soils.     

再生水灌溉对草坪根际可培养细菌组成影响

【目的】为了了解再生水灌溉对草坪根际可培养细菌群落组成的影响,【方法】采用稀释平板法,对北京市陶然亭公园内再生水灌区及其对照自来水灌区草坪根际细菌进行了分离,并对其16S rDNA序列进行了分析。【结果】16S rDNA序列分析表明自来水样品分离得到的菌落分属于15个属的20个种,而再生水样品分离得到的菌落分属于18个属的24个种。自来水和再生水灌区草坪根际细菌主要包括变形菌门α亚群(Alphaproteobacteria,分别为9.7%和13.4%)、变形菌门β亚群(Betaproteobacteria,分别为8.1%和12.3%)、变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria,分别为17.9%和42.0%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,分别为13.0%和2.9%)、厚壁菌门(Firmicutes,分别为23.6%和10.1%)和放线菌门(Actinobacteria,分别为27.6%和19.6%)其中,芽孢杆菌属(Bacillus sp.)是自来水灌区草坪根际优势菌属(23.6%),而不动杆菌属(Acinetobacter sp.)是再生水灌区根际优势菌属(17.4%)。从不同类群优势菌属看,除变形菌门γ亚群受再生水影响优势菌属在两灌区表现出一定的差异外,其余各亚群优势菌属均未受再生水影响,其中,不动杆菌属是再生水灌区变形菌门γ亚群的优势菌属(41.3%),肠杆菌属(Enterobacter sp.)是自来水灌区变形菌门γ亚群的优势菌属(45.4%)。【结论】这表明,再生水灌溉未改变细菌群落组成类型,但改变了不同类型多度分布状况。具体表现为优势种多度值增加及部分非优势种有无。再生水灌区特有机会性致病菌、植物致病菌和重金属耐性细菌的出现表明再生水灌溉中病原微生物及重金属的控制工作还有待于进一步严格。     

Distinct bacterial community compositions in the Populus rhizosphere under three types of organic matter input across different soil types

Plant and Soil - Organic matter addition is an important management practice for maintaining soil fertility and the sustainability of artificial ecosystems. However, the effects of different types...     

Effects of elevated temperature on bacterial community structure and function in bioreactors treating a synthetic wastewater

The impact of elevated temperature on bacterial community structure and function during aerobic biological wastewater treatment was investigated. Continuous cultures, fed a complex growth medium containing gelatin and α-lactose as the principal carbon and energy sources, supported mixed bacterial consortia at temperatures ranging from 25–65°C. These temperature- and substrate-acclimated organisms were then used as inocula for batch growth experiments in which the kinetics of microbial growth and substrate utilization, efficiency of substrate removal, and mechanism of substrate removal were compared as functions of temperature. Bacterial community analysis by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) revealed that distinct bacterial consortia were supported at each temperature. The efficiency of substrate removal declined at elevated temperatures. Maximum specific growth rates and the growth yield increased with temperature from 25–45°C, but then decreased with further elevations in temperature. Thus, maximum specific substrate utilization rates did not vary significantly over the 40°C temperature range (0.64 ± 0.04 mg COD mg⁻¹ dry cell mass h⁻¹). A comparison of the degradation of the protein and carbohydrate portions of the feed medium revealed a lag in α-lactose uptake at 55°C, whereas both components were utilized simultaneously at 25°C. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology (2000) 24, 140–145. Received 09 August 1999/ Accepted in revised form 12 November 1999     

中国白酒大曲细菌群落结构的未培养方法分析

用于白酒酿造的酒曲被西方学者誉为中国的第五大发明[1],是白酒生产中微生物及酶的主要来源,不同的酒曲在微生物群落结构上存在差异,并直接影响酒的出酒率及酒质。因而,研究和鉴定白酒生产中与特征风味物质相关的关键微生物种类,对生产工艺改进具有重要意义。