胃肠道微生物及其分子生态学技术研究进展

由于与人类健康和疾病密切相关,胃肠道微生物研究已成为当今的热点研究领域。目前研究的分子手段已经从单纯的分析微生物群落结构组成,发展到通过宏转录组学、宏蛋白组学和代谢组学等"组学"技术揭示胃肠道微生物群落的相应功能。本文结合我们的研究工作,综述了国内外胃肠道微生物及其分子生态学技术的研究进展。     

长期不同施肥下太湖地区黄泥土表土微生物碳氮量及基因多样性变化

农业管理措施影响下土壤微生物群落结构的变化是农业土壤质量研究的前沿问题。运用化学分析方法和 PCR- DGGE技术从土壤微生物碳氮量及基因多样性角度研究了长期不同施肥措施下太湖地区代表性水稻土 -黄泥土的表土微生物活性与分子多样性的变化。结果表明 ,施用化肥以及化肥和有机肥配施在提高土壤有机碳含量的同时 ,不仅提高了水稻土的微生物碳氮量 ,而且改变了微生物的群落结构 ;与长期单施化肥相比 ,长期化肥配施有机肥不仅显著提高了土壤微生物碳氮量 ,而且提高了土壤微生物的分子多样性 ;就土壤的微生物分子群落相似性来说 ,单施化肥下与未施肥下相近 ,而化肥配施秸秆下与化肥配施猪粪下接近 ,说明土壤的有机培肥对土壤微生物群落结构有重要影响。长期单施化肥下水稻产量的年际波动性显著大于化肥配施有机肥下 ,这进一步佐证了化肥配施有机肥显著促进了水稻土的生态系统初级生产力与较高的土壤生态系统稳定性。应用PCR- DGGE技术所揭示的微生物分子群落结构特点可以指示水稻土 10 a尺度的不同农业管理措施下的土壤质量变化     

松嫩碱化草甸土壤种子库格局、动态研究进展

草地退化是全球干旱和半干旱草地生态系统的共同特征,由于土壤种子库在植被恢复和生物多样性维持等方面的重要作用,已成为研究热点。作为重要的脆弱生态系统,松嫩碱化草甸在人类活动和全球变化影响下发生了明显退化。松嫩碱化草甸土壤种子库研究始于20世纪90年代,主要集中在对虎尾草群落、星星草群落、碱蓬群落、羊草群落等不同演替阶段土壤种子库物种种类、密度、季节变化研究;该地区土壤种子库的物种数目随着恢复演替由初级向高级阶段而呈现逐渐增加的趋势,但物种数目均相对较少,且多以1年生为主。另外对种子雨和某些物种种子散布动态也有零星报道,主要是从群落水平进行的研究,种子雨的空间异质性表现在其组成和大小因群落而异。今后需要加强对松嫩碱化草甸土壤种子库格局与关键生境要素的耦合特征、种子库分布格局的形成机制等研究,研究方法上,引入稳定同位素标记和分子遗传学等研究方法和手段,开展持久种子库的长期定位监测研究,为盐碱地植被恢复提供理论依据。     

滇西施甸中泥盆世地层及腕足动物群

对滇西施甸县何元寨组腕足类的研究结果表明，该组地质时代属于中泥盆世。根据腕足类个体生态和岩相等研究结果，识别了同时异地两个腕足类群落，它们分别是施甸何元寨Ａｔｒｙｐａ－Ｇｙｐｉｄｕｌａ－Ｓｃｈｉｚｏｐｈｏｒｉａ群落和施甸由旺Ａｔｈｙｒｉｓｉｎａ－Ａｔｈｙｒｉｓ群落，前者生活于水深３０ｍ淤泥质底；后者生活在水深３０—６０ｍ淤泥质底。与邻区贵州、广西和湖南同期腕足类对比结果说明，滇西腕足类缺乏上述地区土著性分子，这证实滇西与扬子地块之间在中泥盆世有一大洋隔离；但两者共有一些特提斯海分子，又说明两者共同接受了西特提斯海水的侵入。     

典型草原大针茅种群空间格局及对长期过度放牧的响应

种群空间格局是生态学研究的基本问题之一。典型草原带由于过度放牧退化严重, 原生群落罕见, 探讨原生群落的种群空间格局具有重要生态学意义。大针茅(Stipa grandis)草原是典型草原区广泛分布的主要群落类型, 1979年围封的大针茅样地, 是目前保存完整的大针茅草原原生群落。本文选择大针茅草原原生群落和长期过度放牧群落, 应用O-Ring函数结合不同零假设模型分析了大针茅种群的空间格局。结果表明: 在原生群落中大针茅种群在小尺度范围内呈均匀分布, 而在长期过度放牧群落中则表现为聚集分布。这说明在大针茅草原原生群落中竞争是主要的相互作用, 而在长期过度放牧群落中正相互作用居主导, 验证了胁迫梯度假说; 同时证明长期过度放牧改变了种群空间格局。     

细菌菌群在宿主抗真菌防御机制中的研究进展

人类体表及体内存在着共生的丰富多样的大量微生物,即微生物群落。受遗传和免疫因素的影响,每个个体都有其特定的"微生物指纹"[1-2]。随着分子技术的发展,这些群落的多样性组成逐渐被揭开。近年来,微生物群落在免疫系统中发挥的作用受到了重视,这其中就包括抗真菌的宿主防御。细菌群落可通过定植抗力、抑制念珠菌毒力、维持上皮完整性、调节黏膜抗真菌免疫应答等方面参与抗真菌宿主防御。     

星云湖硅藻群落响应近现代人类活动与气候变化的过程

随着人类活动的增强与全球气候变暖的持续,近年来云南湖泊的生态系统功能持续退化,而目前对云南湖泊生态系统的研究还主要集中于单一环境压力的生态效应。以星云湖为研究对象,通过沉积物记录与现代监测资料,识别在湖泊富营养化、气候变化以及人类强烈干扰下硅藻群落结构响应的过程,并甄别驱动群落变化的主要环境压力及其强度。结果显示随着湖泊生产力水平(如沉积物叶绿素a浓度)的增加,硅藻物种组成发生了明显的变化,主成分分析表明了水体富营养化是驱动群落变化的主要环境因子(r=-0.63,P0.001)。简约模型与方差分解的结果表明近200年来(钻孔长度38cm),湖泊营养水平和水动力是驱动星云湖硅藻群落变化的主要环境因子,分别解释了群落变化的18.8%和2.9%;而1951年以后,湖泊营养水平和温度分别解释了硅藻群落结构变化的31.4%和26.8%。研究结果表明了硅藻群落长期变化的主控因子是湖泊营养水平,而人类活动及气候变化等可以通过改变湖泊水动力及湖水温度来驱动硅藻群落的演替,同时抚仙湖-星云湖的连通性也对硅藻群落的演替产生了一定影响。     

长期定位施肥对紫色水稻土硝化作用及硝化细菌群落结构的影响

采用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,从表层土壤的微生物活性及基因多样性角度研究了长期不同施肥制度对紫色水稻土硝化作用及硝化细菌群落结构的影响.结果表明,经过24a长期定位肥料试验,不同施肥处理土壤pH和硝化作用均不相同,施肥在降低土壤pH的同时会增加土壤的硝化作用;不同作物种植方式也会影响土壤pH和硝化作用,紫色水稻土旱季pH和硝化作用均大于淹水土壤.施用化肥以及化肥配施有机肥不仅可以提高土壤硝化作用,也能够改变土壤中硝化细菌的群落结构;与长期单施化肥相比,长期化肥配施农家肥不仅提高了土壤的硝化作用,而且提高了土壤硝化细菌的分子多样性.UPGMA聚类分析显示,10种不同施肥处理的聚类图也不同;在水稻收割后,M,NM,NPM与NPKM聚在一个群里,CK,N和NP聚在第二个群里,而NPK,NPKMZn和NPKMMn聚成第三个群;在小麦收割后,M,NM,NPM,N,NP和NPKMMn肥料影响下的硝化细菌群落聚成一个群,NPK,NPKMZn和NPKMMn肥下的硝化细菌聚在一起,形成第二个群, 对照(无肥)下的硝化细菌群落单独成为第三个群.应用PCR-DGGE技术可以揭示石灰性紫色水稻土上24a不同施肥及作物栽培管理措施下的硝化细菌分子群落结构特点.     

长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响

土壤微生物群落结构和代谢多样性对于维持草地生态系统的功能和稳定性具有重要意义.本研究运用磷脂脂肪酸法(PLFA法)和Biolog微平板技术,研究了青藏高原长期围封和自由放牧2种草地利用方式下的土壤微生物群落结构和群落碳代谢多样性的差异以及影响机制.结果表明: 1)长期围封和自由放牧草地上的土壤微生物群落结构和碳代谢多样性存在显著差异;2)长期围封显著增加了土壤中总PLFA、细菌、真菌和放线菌生物量;3)长期围封草地土壤微生物的碳代谢活性、多样性和丰富度高于自由放牧草地,而均匀度低于放牧草地;4)与自由放牧相比,长期围封显著增加了土壤微生物对聚合物类、糖类、羧酸类、胺类碳源的利用;5)冗余分析表明,植被盖度显著影响了微生物的群落结构和碳代谢多样性.长期围封草地的土壤微生物量、碳代谢多样性指数和丰富度均高于自由放牧土壤,表明长期围封有利于提高草地生态系统中土壤微生物群落及其对碳源代谢的多样性.     

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。     

贵州思雅河河谷地区喀斯特峰丛石漠苔藓植物群落研究

采用样带调查取样法,初步分析贵州思雅河河谷地区的喀斯特石漠区4座受人类活动影响频繁的峰丛以及3个坡段（坡底、坡中、坡顶）上的苔藓植物群落,研究苔藓植物群落在不同峰丛及其不同坡段的分布规律。结果显示:(1)在研究区域内,苔藓植物群落组成有8科19属40种,而且苔藓植物群落分为19个类型,其中纯群落有14个,常见群落有穗枝赤齿藓群落、真藓群落和卷叶湿地藓群落。(2)由于强烈的人类活动造成的干燥、贫瘠的环境,该区域苔藓主要生活型只有矮丛集型和交织型。(3)在这种特殊生境下,苔藓植物群落的丰富性也随着人类干扰范围的增大而减小。(4)在每座峰丛的不同坡段中,穗枝赤齿藓群落有着最大的综合优势比。推测穗枝赤齿藓群落对治理此类人为造成的石漠化生境具有实际应用潜力。     

口腔微生物群落结构分析方法的研究进展

牙菌斑是口腔常见感染性疾病——龋病和牙周病的始动因子,主要由微生物构成。在口腔中发现的700余个种属或种系型的细菌中,有50%左右未获得培养。基于分子生物学的方法在口腔微生态和感染性疾病的病因研究中已经成为不可或缺的技术。近年来,以16S rRNA基因为基础建立的分子生物学技术正逐步广泛用于微生物群落的分析,跨越了传统的微生物培养,直接对不同生态系,包括人类口腔的微生物组成进行了研究。本文主要介绍16s rRNA基因的分子分析技术,以及它们在口腔微生物群落结构分析研究中的应用,另外还简要介绍了一些尚未应用于口腔的新技术。     

鄂尔多斯高原荒漠化草原与草原化荒漠灌木类群生物多样性的研究

研究了灌木群落生物多样性随环境梯度变化的分布特点并分析了各环境因子对群落生物多样性的影响．结果表明，灌木类群多样性取决于群落的空间配置，特别是群落的草本层组成．从荒漠化草原到草原化荒漠灌木类群的多样性逐渐减小；水分梯度变化是诸生态因子（ 地理坐标、年均温度、最冷、最热月均温、年均蒸发量、日照百分率、年均风速和年均沙暴日数等） 中对群落多样性影响最大的因子，但其显著性偏低，这主要是人类过度放牧和破坏给灌木群落的烙印远远超过了水分梯度变化的影响．     

PCR-DGGE技术及其在微生物生态学中的应用

现代分子生物学技术PCR-DGGE是一种分析微生物群落的有效工具,可以用于研究生态系统中微生物多样性和群落动态性。本文简要介绍了PCR-DGGE技术原理及其在微生物生态学领域的应用,并对该技术的局限性进行了评价。     

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。     

长期施肥对农田杂草的影响及其适应性进化研究进展

杂草一方面与作物竞争资源而造成作物减产,另一方面在维持农田生态平衡以及保持农田可持续利用方面起着不可或缺的作用.化学肥料的施用显著加快了农田土壤肥力演变的进程,也直接影响了农田杂草的生长、群落演替及遗传进化.因此,如何科学合理地制定农田养分管理对策是现代农业发展的现实问题.本文就长期施肥对农田杂草物种、群落结构的影响以及杂草的遗传与适应性进化三个方面的研究结果进行了收集整理;综合分析了杂草营养管理的薄弱环节,指出在治理杂草的同时也要考虑到保持杂草群落的生物多样性,提出加强对长期不同施肥方式下的杂草遗传多样性及其分子生态适应性方面的研究,以评价在土壤施肥选择压力下的杂草遗传多样性,评估杂草的生存与进化潜力及其适应性进化的分子机制,为科学制定杂草综合管理策略提供更广阔的思路.     

保护生物多样性的伦理学基础

保护生物多样性的伦理学基础１世界是由自然群落和人类群落组成的整体，人与自然是相互依存的关系。２人类是自然的一部分，与地球上其它物种一样，受生态学规律的制约。所有生命都依赖于自然系统不间断的运行，而自然系统的运行提供了能量和营养。因此，人类有责任负担起...     

人类活动对榆树疏林土壤环境和植物多样性的影响

人类活动已成为地球上生物多样性的主要影响因素,而生物多样性的变化是目前主要的全球变化问题之一。榆树疏林是分布于温带草原地带的沙地生境顶级群落,其生态环境脆弱,极易遭到人类活动的破坏。研究结果表明,各种人类活动（包括人工林的建造）对原生榆树疏林土壤环境和植物多样性有很大的影响,其中人工樟子松林和重牧干扰影响最大,其次是人工杨树林。在沙地环境治理中应充分地考虑自然规律和系统的短期与长期生态过程的统一。     

Resource enrichment combined with biomass removal maintains plant diversity and community stability in a long-term grazed grassland

长期重度放牧通过加剧水氮限制减少植物多样性与生态系统功能。相反,缺乏放牧干扰(生物量移除)会通过增加光竞争减少物种多样性,从而弱化生态系统稳定性,而这一过程会由于资源富集而加剧。因此,如何维持物种多样性和群落稳定性仍然是世界草原可持续管理的一大挑战。在本研究中,我们在中国内蒙古3个放牧强度的长期实验样地设置了为期4年的控制实验,来探究结合资源添加与生物量移除(同时增加水、氮和光的有效性)对物种丰富度与群落稳定性的影响。研究结果表明,在4年资源添加结合生物量移除处理下,群落初级 生产力增加,同时物种丰富度与群落稳定性能够维持。在物种与功能群水平上,地上生产力能够保持时间稳定性。物种丰富度维持的主要 原因是：在资源富集的情况下,生物量移除能够增加光的有效性。物种异步性与功能群稳定性有助于群落稳定性维持。我们的研究结果表 明,资源添加与生物量移除结合的管理方式,不仅能够增加草地初级生产力,而且能维持其物种多样性、异步性与群落稳定性。在世界范 围内,长期放牧导致的草原退化与资源富集引起的其生物多样性丧失仍将是人类面临的主要生态问题,我们的研究结果对于半干旱草原以 及其它草原的适应性管理具有重要的意义。     

南亚热带森林优势种群荷木和锥栗在演替系列群落中的分子生态研究(英文)

用扩增片段长度多态性 (AFLP ,amplifiedfragmentlengthpolymorphism)方法研究了荷木 (SchimasuperbaGardn .etChamp .)和锥栗 (CastanopsischinensisHance .)在 3个演替系列群落中的分子变化。研究地点位于广东省鼎湖山。 3个群落是针叶林群落、针阔叶混交林群落和常绿阔叶林群落。荷木的AFLP分析结果表明 ,4组引物对分别扩增出2 4、40、2 7、2 7条带 ,其中分别有 15、2 3、2 3、16条是多样性带 ;锥栗的AFLP分析结果表明同样的 4组引物对分别扩增出 2 7、2 0、33、39条带 ,其中分别有 12、5、15、13条是多样性带。平均杂合度表明荷木比锥栗有更大的分子变异。用AMOVA(analysisofmolecularvariance)分析表明荷木种群有 95 .99%的分子分化表现在种群内 ,4.0 1%的分子分化表现在种群间 ,表现极显著 (P <0 .0 0 1) ;锥栗种群有 75 .36 %的分子分化表现在种群内 ,2 4.6 4%的分子分化表现在种群间 ,极显著 (P <0 .0 0 1)。除趋势面对应分析表明荷木来自不同群落的个体分布没有规律 ,而锥栗来自不同群落的个体大致分布在一起。上述结果的产生是两个不同种群的生物学特性的反映 ,并提示了不同群落微环境对种群分化的影响 ,以及与森林演替群落的相关性。