基于高通量测序的连栽木麻黄根际土壤细菌群落变化研究

选取3个不同连栽代数(第一代First rotation plantation,FCP;第二代Second rotation plantation,SCP;第三代Third rotation plantation,TCP)木麻黄林地根际土壤为研究对象,通过IonS5^TMXL二代测序系统,从根际土壤微生物角度探究木麻黄连栽障碍形成机制。结果显示:从3个不同连栽代数木麻黄根际土壤中总共得到338560条有效序列,将其注释为17627个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs)。α多样性指数表明,木麻黄根际土壤细菌群落的Simpson、Chao1、ACE指数随着连栽代数增加而下降,Observed species、Shannon指数呈现先增加后减少的趋势。β多样性指数表明,根际土壤中FCP与SCP之间的细菌群落多样性差异相对较大。UPGMA聚类分析结果阐明,木麻黄根际土壤FCP与SCP、TCP存在较大差异。优势细菌在属水平的热图分析结果表明,不同连栽代数木麻黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异。随着木麻黄连栽代数增加,根际土壤中慢生根...     

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。     

连作对地黄根际土壤细菌群落多样性的影响

采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术研究地黄连作下根际土壤细菌群落的动态变化.结果表明:地黄根际土壤细菌群落的香农多样性指数、丰富度指数和相似性指数均为对照(CK)1年2年,地黄连作下细菌优势种群的比例显著下降,种植1年土壤中厚壁菌门的芽孢杆菌纲在整个细菌群落中处于主导地位,而种植2年土壤中变形菌门ε-变形菌纲处于主导地位.地黄连作使其根际土壤细菌种类大量减少,群落结构趋于简单.连作后细菌群落多样性水平的变化导致根际土壤微生物群落功能的失调,可能是引发连作障碍的原因之一.     

水葫芦根际细菌群落结构多样性分析

【目的】了解水葫芦根际细菌群落结构。【方法】运用末端限制性片段长度多态性(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术分析富营养化水体中水葫芦根际和水葫芦近、远水样的细菌群落特征及多样性,结合克隆文库技术和培养法分析根际的细菌种群类型。【结果】同一时期水葫芦根际细菌多样性(Shannon-Weiner指数H′或Simpson指数D)更高,水葫芦近水样次之,远水样最小。10月份的细菌多样性高于5月份的。通过水葫芦根际细菌的克隆文库可知变形杆菌门(Proteobacteria)是水葫芦根际细菌的主要类群,占总群体的65.1%,包括噬菌弧菌(Bacteriovorax sp.)、Dechloromonas sp.、Leptothrix sp.、红螺菌科(Rhodospirillaceae)、Rhodoferax sp.和红环菌科(Rhodocyclaceae)等。T-RFLP图谱显示159 bp为最大优势菌,247 bp为第二大优势菌,对照克隆文库及培养结果分析247 bp属于γ-Proteobacteria,159 bp为不动杆菌(Acinetobacter sp.)。【结论】水葫芦根际细菌的群落结构丰富,不同时段水葫芦根际细菌的丰度略有变化,主要类群为变形杆菌门。     

持续干旱对樱桃根际土壤细菌数量及结构多样性影响

以1年生吉塞拉实生容器苗为试材,采用绿色荧光蛋白基因标记技术,研究了干旱胁迫(连续干旱0、7、14、21、28 d和35 d)对樱桃根际促生细菌YT3的标记菌YT3-gfp数量的影响,同时结合平板计数法和末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术,研究了干旱对樱桃土壤中的微生物数量及细菌群落结构多样性影响。结果表明:樱桃根际土壤中的YT3-gfp数量是非根际土壤中的8.75—28.77倍,随着持续干旱强度的增加,YT3-gfp的数量先增加后减小。干旱对根际土壤中YT3-gfp数量的影响大于对非根际土壤的影响,分别在持续干旱至第21天和28天时,YT3-gfp的数量达到最大值。随着持续干旱强度的增加,根际土壤中细菌和放线菌数量先增加后减小,而真菌的数量一直减少。此外,持续干旱至第21天或28天时,樱桃根际土壤具有最高的丰富度指数、多样性指数和最低的优势度指数。基于T-RFLP的主成分分析结果显示持续干旱14—35 d时,其细菌群落结构成为一个相对独立的群,群落结构趋于多样性;而持续干旱7 d和42 d构成另外两个相对独立的群,群落结构趋于简单。以上分析可知,干旱对土壤微生物影响显著,一定强度的干旱可提高细菌和放线菌数量,提高细菌群落结构多样性,适当干旱对维持根际土壤细菌群落结构多样性是有益的。     

深圳大鹏湾海域锥状斯氏藻赤潮期间细菌群落结构变化研究

目的:近年来,赤潮在我国的发生呈增加的趋势,并造成了极大的经济损失。过去研究赤潮发生的机理主要集中在理化因素的影响,而越来越多的证据表明仅凭借营养盐等环境因素并不能解释大部分赤潮现象,藻际微生物可能发挥着重要作用。本文跟踪观测了2010年7月深圳大鹏湾海域爆发的锥状斯氏藻赤潮生消过程中细菌群落丰度种类的变化,从微生物与赤潮藻相互作用的角度探讨了赤潮的生消过程,讨论了不同时期不同关键菌群的特殊作用,为解释赤潮爆发和消亡提供了新的视角,为赤潮的监控和防治新方法的建立奠定了理论基础。方法:本文按时间顺序共采集该赤潮9次样本,利用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等分子生物学方法,通过主成分分析、克隆文库的构建,研究了微生物群落的变化过程,并探讨了特定种属的微生物在赤潮发生、发展和消亡过程中的作用。结果:从浮游细菌丰度来看,随着锥状斯氏藻细胞数量的波动,浮游细菌总数也随之呈现相应的变化。从浮游细菌的种类来看,它们主要属于变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。从浮游细菌的动态变化过程来看,赤潮生消过程中,浮游细菌群落呈现出一定的演替现象,特别是在赤潮后期,群落主成分变化尤为显著。从关键菌群的作用来看,属于γ变形杆菌门的Alteromonas sp.一直占有较高的丰度,赤潮中后期受到菌群相互作用导致比例下降,而赤潮后期其他关键菌群的丰度的增高可能是导致赤潮消亡的重要原因。结论:本文利用T-RFLP这一DNA指纹技术分析微生物群落结构和多样性特征,通过研究赤潮生消过程中藻际浮游细菌群落的动态变化,发现随着赤潮的发展,浮游细菌群落发生着相应的变化。结果说明赤潮藻体丰度数量的改变影响着浮游细菌群落的组成。相对地,细菌群落的适应调整迅速造成赤潮藻体局部生长环境的改变,从而影响赤潮的发展过程。     

连栽杉木根际土壤镰刀菌属真菌群落变化规律

为探讨连栽对杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.)根际土壤镰刀菌属真菌多样性的影响,本研究应用DGGE技术研究连栽杉木根际土壤镰刀菌属(Fusarium)真菌在一代杉木人工林(first rotation Chinese fir plantation,FCP)、二代杉木人工林(second rotation Chinese fir plantation,SCP)与三代杉木人工林(third rotation Chinese fir plantation,TCP)的组成及含量变化,并结合qRT-PCR技术测定杉木根际土壤病原菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的绝对含量变化,从而揭示杉木连栽障碍土壤微生态失衡现象。DGGE结果表明,多代连栽后杉木根际土壤镰刀菌属真菌组成及含量均发生显著变化,优势菌尖孢镰刀菌含量随着栽植代数的增加显著上升。主成分分析能较好区分FCP、SCP与TCP根际土壤镰刀菌群落特征。聚类分析结果表明,TCP土壤镰刀属结构组成及百分含量与FCP、SCP差异显著。多样性分析结果显示,连栽杉木土壤镰刀菌多样性与丰富...     

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。     

太子参连作对根际土壤微生物的影响

采用微生物培养法和末端限制性片断长度多态性(T-RFLP)技术分析连作对太子参根际土壤微生物多样性的影响。结果表明:连作导致太子参根际土壤细菌和好气性自生固氮菌数量极显著下降,相反,真菌、放线菌、厌气性纤维素分解菌数量极显著增加,而硝化细菌数量变化不显著。T-RFLP分析显示:与太子参-水稻-太子参轮作的土壤相比,太子参连作的土壤细菌种(属)略有减少,其中致病菌和病原菌种(属)增多,并出现一些具拮抗功能的链霉菌属(种);真菌种(属)则表现出上升的趋势,但未检索到与植物致病相关的真菌种(属)。     

异育银鲫养殖环境典型病原微生物检测和细菌群落解析

【背景】水产养殖病害是限制淡水渔业发展的一个重要因素,养殖环境的微生物状况与鱼类健康紧密相关,已引起人们广泛关注。【目的】阐明养殖水体和沉积物中病原微生物丰度和细菌群落多样性变化特征。【方法】利用荧光定量PCR方法和末端限制性片段长度多态性(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术,对异育银鲫养殖环境水体和沉积物中的典型病原微生物进行定量检测,以及细菌群落多样性分析。【结果】养殖过程中病原菌丰度呈现不同的变化趋势,嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、温和气单胞菌(A. sobria)和维氏气单胞菌(A. veronii)与鲤疱疹病毒Ⅱ型丰度变化呈显著正相关。水体中病原菌丰度受pH、温度和溶解氧等环境因子的影响显著。T-RFLP分析表明沉积物样品较水体样品细菌群落组成复杂,并且沉积物细菌群落动态变化幅度高于水体。水体和沉积物中细菌T-RFs数量范围分别在11-29和20-32之间,Shannon-wiener指数在1.44-2.87和2.44-3.25之间。【结论】养殖水体中的病原菌丰度高于沉积物,而沉积物细菌群落丰富度和多样性高于水体。病原菌丰度和细菌群落结构变化与环境因子密切相关,明确养殖池塘环境中病原微生物的生态分布和丰度变化,将为指导养殖过程中病原性疾病发生早期预警提供理论依据。     

杉木连栽对土壤细菌群落及其抑病能力的影响

连栽导致土壤退化是制约杉木初级生产力实现的重要障碍因素,而土壤对病原菌的抑制能力决定着植物能否有效抵御病原菌侵害,是人工林土壤地力状况的重要表现。以一代、二代、三代杉木人工林和天然次生林为对象,采用平板隔空、直接对峙的方法,分析了不同代际杉木林土壤细菌群落对尖孢镰刀菌和立枯丝核菌的抑制能力。进一步利用高通量测序技术,研究了杉木林土壤细菌群落影响土壤抑病能力的生态过程。结果表明：土壤磷元素随连栽呈显著积累趋势,而土壤pH和有机质(SOM)等含量随连栽代数的增加而下降,但这些下降指标在三代杉木林与天然林土壤间无显著差异。而杉木连栽导致土壤对病原菌的抑制能力逐代降低,天然林土壤较杉木人工林对病原菌具有显著的高抑制能力。同时杉木连栽显著改变了土壤细菌群落组成,而对群落整体α-多样性影响较小,说明土壤中一些关键类群对杉木连栽响应的敏感性高于整体细菌群落的变化。进一步利用随机森林模型预测与回归分析,揭示了杉木连栽引起的土壤一些关键细菌类群丰度的降低是土壤抑病能力下降的重要原因,这些类群主要受土壤pH、SOM、TP等土壤理化因子的调控。由此,杉木长期连栽会引起土壤微环境失衡,致使土壤抑制病原菌能力下...     

Ordination and significance testing of microbial community composition derived from terminal restriction fragment length polymorphisms: application of multivariate statistics

Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) is increasingly being used to examine microbial community structure and accordingly, a range of approaches have been used to analyze data sets. A number of published reports have included data and results that were statistically flawed or lacked rigorous statistical testing. A range of simple, yet powerful techniques are available to examine community data, however their use is seldom, if ever, discussed in microbial literature. We describe an approach that overcomes some of the problems associated with analyzing community datasets and offer an approach that makes data interpretation simple and effective. The Bray-Curtis coefficient is suggested as an ideal coefficient to be used for the construction of similarity matrices. Its strengths include its ability to deal with data sets containing multiple blocks of zeros in a meaningful manner. Non-metric multi-dimensional scaling is described as a powerful, yet easily interpreted method to examine community patterns based on T-RFLP data. Importantly, we describe the use of significance testing of data sets to allow quantitative assessment of similarity, removing subjectivity in comparing complex data sets. Finally, we introduce a quantitative measure of sample dispersion and suggest its usefulness in describing site heterogeneity. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

Monitoring of phytoplankton community structure using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP)

To establish molecular monitoring for the phytoplankton community in aquatic ecosystems, we analysed the terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) of small subunit ribosomal RNA gene (18S rDNA) sequences of nuclear genomes from the algal strains of culture collections and environmental samples of two freshwater reservoirs (Sangcheon reservoir and Seoho reservoir, Korea). Terminal restriction fragment (T-RF) length database was also constructed from twelve strains of algal culture collections to annotate and identify the phytoplankton species from T-RFLP profiles. Algal species in reservoirs were identified and monitored through the colony sequencing and T-RF length patterns of 18S rRNA. In this study, 41 unique clones were identified from two reservoirs including Chlorophyta, Cryptophyta, and Alveolata. In the case of Cryptomonas sp., we found significant linear relationships between T-RF peak areas and biovolumes by cell counting. Our results suggest that T-RFLP analysis can be a fast and quantitative monitoring tool for species changes in phytoplankton communities.     

茶园根际土壤细菌群落结构及多样性

【背景】茶园根际土壤的细菌群落结构与茶园生境土壤营养循环密切相关,其组成及多样性可以作为健康茶园的一个生物指标。【方法】采用PCR．变性梯度凝胶电泳（PCR—DGGE）分子指纹图谱技术,检测安溪铁观音种植区不同海拔茶园根际土壤样本的细菌群落结构,利用Shannon．Wiener多样性指数分析其多样性,采用非加权组平均法进行聚类分析得到其分布特征,利用蒙特卡罗检验和冗余分析分别揭示影响细菌群落分布的环境因子及细菌群落分布和环境变量之间的关系。【结果】茶园根际土壤细菌的DGGE结果显示,检测到的14种主要细菌中有11种细菌是不可培养的,3种细菌是可培养的,分别属于根瘤菌属、中华根瘤菌属和苍白杆菌属。聚类分析得到,同一海拔梯度茶园根际土壤细菌群落结构相似。Shan-non—Wiener多样性指数分析表明,400m海拔处茶园根际土壤细菌群落多样性最高。蒙特卡罗检验分析得到环境因子协同作用对茶园根际土壤细菌群落结构贡献率为59．6％。冗余分析显示,茶园根际土壤细菌群落结构与海拔密切相关。【结论与意义】茶园根际土壤细菌群落结构分布与海拔梯度密切相关,考虑不同海拔高度土壤细菌群落对茶园营养循环的影响,在铁观音的健康栽培和管理过程中具有重要意义。     

杉木生长及土壤特性对土壤呼吸速率的影响

在江西大岗山生态站选择不同发育阶段杉木人工林,研究土壤呼吸速率、土壤性质和年凋落物量的变化特征以及它们之间的相互关系。结果表明:杉木人工林随林分发育过程中林龄增加,林分年凋落物量和土壤纤维素酶活性逐渐增加;蔗糖酶活性呈现出先增加后降低的变化趋势,而淀粉酶活性无明显变化规律。土壤理化性质表现为幼龄林阶段较好,中龄林最差、近熟林-过熟林又逐渐恢复的变化特征;但不同指标恢复速度不同。土壤呼吸速率从幼龄林到近熟林呈明显先降低后增加的变化规律;从近熟林到成熟林略有增加,但增加不显著;过熟林时又显著降低,达到中龄林水平。通径分析表明,不同土壤性质对土壤呼吸速率表现出不同程度的影响;在被研究的土壤性质中,年凋落物量、土壤有机碳含量和纤维素酶活性对土壤呼吸速率表现出更强烈的直接影响和间接影响作用。     

不同林龄杉木人工林土壤团聚体磷素分布特征

探究不同林龄杉木人工林土壤团聚体各形态磷素的分布特征有利于提升杉木人工林土壤磷素有效性。本研究选取位于广西融水县的幼龄(9 a)、中龄(17 a)、成熟(26 a)杉木人工林和邻近撂荒地(CK),利用干筛法将采集到的表层(0～20 cm)原状土壤分为4个粒级团聚体(>2、1～2、0.25～1和<0.25 mm),测定各粒级团聚体中不同形态磷组分。结果表明: 1)不同林龄杉木人工林土壤团聚体组成差异显著,CK和各林龄杉木人工林中>2 mm粒级团聚体含量显著较高,随林龄的增长先增后减,在17 a时最高;土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与>2 mm粒级团聚体一致。2)CK和各林龄杉木人工林中各粒级土壤团聚体全磷、无机磷和有机磷含量差异均不显著,而土壤有效磷含量在>2 mm粒级团聚体中显著较高,达1.23～7.33 mg·kg^-1;不同林龄杉木人工林土壤团聚体及全土全磷、有效磷和无机磷含量均显著高于CK,并随杉木林龄的增长先增后减,全土总磷和有效磷含量在9 a时最高,分别为322.40和7.33 mg·kg^-1,全土无机磷含量在17 a时最高,为114.05 mg·kg^-1;全土有机磷含量随杉木林龄的增长先增再减再增,在9 a时最高,为210.00 mg·kg^-1。3)不同粒级土壤团聚体磷储量与土壤团聚体组成比例显著相关。CK和各林龄杉木人工林中>2 mm粒级团聚体各形态磷储量较高。除有机磷外,各形态土壤磷储量均随杉木林龄的增长先增后减。综上,林龄17 a之前,杉木人工林的种植有利于提升土壤团聚体稳定性,促进土壤磷素水平的提升;林龄17 a后,>2 mm粒级团聚体的破碎导致土壤团聚体稳定性和土壤磷素供应水平逐渐下降。因此,在杉木人工林培育栽种17 a以后应重视土壤中>2 mm粒级团聚体的保护,以保障土壤质量,维持土壤供磷水平。     

不同香蕉枯萎病区土壤细菌群落多样性

分别采集海南省临高县3个地区的香蕉枯萎病发病土壤与健康土壤样品共6份,采用常规方法测定土壤理化性质,以末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)技术研究不同地区发病与健康土壤微生物的多样性,并分析土壤微生物群落结构与土壤因子的关系.结果表明:同一地区发病蕉园土壤的大部分理化性质指标低于健康蕉园,以pH、有效P含量的差异最显著;T-RFLP结果表明供试蕉园发病土壤的细菌多样性比健康土壤丰富;3个地区的优势种分别为片段长度为144、147与233 bp的T-RFs,通过系统发育分配工具比对,推断这3个地区的优势菌群可能属于枯草芽孢杆菌、葡萄球菌、反刍真杆菌;大部分T-RFs的分布与土壤碱解N、pH、速效K、有效P及含水量有关,且在发病土壤中的相对丰度大于健康土壤.