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。     

溴代阻燃剂污染底泥与未污染底泥中细菌群落结构之比较分析

【目的】通过免培养的分子生物学方法,比较受溴代阻燃剂污染严重的河流底泥和与未污染水库底泥中细菌多样性差异,解析二者间细菌群落结构,为污染河流的治理与生物修复提供相关的理论依据。【方法】从中国贵屿溴代阻燃剂污染区练江底泥样品和未污染水库底泥样品中分别提取微生物总DNA,用细菌通用引物27F和1500R扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因文库。用HhaⅠ和HinfⅠ2种限制性内切酶对克隆子进行扩增产物rDNA的限制性酶切分析(ARDRA),挑取不同的操作分类单元OUT中的克隆进行测序并构建系统发育树,比较代表克隆子的基本分类类群和生物多样性构成。【结果】未污染水库底泥中细菌群落组成主要包括变形细菌门(Proteobacteria)的α、β、γ和δ4个亚门、浮霉菌门(Planctomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和厚壁菌门(Firmicutes)。优势菌是酸杆菌,占文库克隆的30.2%。污染河流底泥中细菌群落组成包括变形细菌门(Proteobacteria)的α、β、δ和ε4个亚门、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿菌门或拟杆菌门(Chlorobi orBacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、待定菌群candidatedivision OP01、candidate division OP08和candidate division WS3的相似菌。优势菌是ε-变形细菌和绿弯菌,占文库克隆的44.9%。【结论】受溴代阻燃剂污染河流底泥中的细菌群落具有较高水平的多样性,与未污染底泥有显著区别,主要体现在ε-变形细菌和绿弯菌在细菌群落中具有优势地位。这种优势种群的改变可能与污染物的过度富集具有一定的相关性,对于我们进一步探索和了解溴代阻燃剂的微生物修复具有一定的指导意义。     

乌梁素海浮游细菌群落结构及其对富营养化因子的响应

【目的】揭示乌梁素海浮游细菌的群落结构及其对富营养化环境因子的响应,认识乌梁素海浮游细菌多样性,以丰富微生物与富营养化关系的理论。【方法】提取水体浮游细菌总DNA,利用细菌通用引物对63F/1387R进行PCR扩增,构建小口、沙尖北和红圪卜3个湖区16S rRNA基因克隆文库;以典型对应分析(CCA)方法解析浮游细菌群落结构对环境因子的响应。【结果】各湖区中富营养化程度最重的红圪卜位点细菌多样性、丰富度及均匀度最高,而富营养化程度最轻的小口位点细菌多样性、丰富度及均匀度最低。Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria为水体中优势类群。α-、γ-、δ-Proteobacteria,Actinobacteria及Bacteroidetes等菌群丰度随着水体的富营养化程度改变而有显著的变化。各湖区皆存在许多可能具有污染物降解及驱动生源要素循环能力的细菌类群。CCA分析表明TN、NH4+、NO3-和COD等水体指标对浮游细菌群落结构组成的影响较大。此外,乌梁素海水体内未知细菌类群很多;且不同于一般淡水生态系统,乌梁素海中存在9.6%的轻度嗜盐碱性细菌。【结论】乌梁素海水体中浮游细菌多样性较高,细菌群落结构复杂、其类群组成与富营养化因子紧密相关。     

基于PCR-DGGE和高通量测序分析白云边酒窖泥细菌群落结构与多样性

【目的】探索白云边酒不同窖龄窖泥细菌群落结构及其多样性,分析窖泥细菌群落特征对兼香型白酒风格形成的影响。【方法】分别提取2年和23年窖泥样品总DNA,采用PCR-DGGE、基因克隆以及高通量测序技术,研究窖泥细菌的分布情况。【结果】白云边窖泥细菌归属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)4个菌门。2、23年窖泥共同的优势菌属(≥1.0%)包括棒状杆菌属(Corynebacterium)、香味菌属(Myroides)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、乳杆菌属(Lactobacillus)、梭菌属(Clostridium)、醋杆菌属(Acetobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、肠杆菌属(Enterobacter)和不动杆菌属(Acinetobacter)。2年窖泥特有优势菌属为Dysgonomonas、Fluviicola、变形杆菌属(Proteus)和Wohlfahrtiimonas,而23年窖泥特有优势菌属为葡萄球菌属(Staphylococcus)、Hazenella、魏斯氏菌属(Weissella)、葡糖醋杆菌属(Gluconacetobacter)和摩根氏菌属(Morganella)。【结论】2年窖泥细菌群落多样性高于23年窖泥。比较了白云边两种窖龄窖泥主要细菌组成情况,为研究微生物对白云边酒浓酱兼香型独特风味形成的影响提供依据。     

舟山群岛不同功能区划海域细菌群落结构分析

浮游细菌在海洋生态系统中不可或缺,在海洋生物地球化学循环过程中起着关键性作用。【目的】为了解舟山群岛不同功能区划海域细菌群落结构及丰度变化,探索海洋生态因子对细菌群落结构的影响。【方法】于2016年夏季(8月)在舟山群岛不同功能区划海域共设置8个典型站位采集表层海水,基于细菌16S rRNA基因进行高通量测序;利用流式细胞术揭示各海域细菌丰度;利用典范对应分析(Canonical correspondence analysis,CCA)探讨海洋生态因子与细菌多样性之间的关系。【结果】共获取到305487条原始序列,基于97%相似性水平进行OTU(Operational Taxonomic Units)聚类分析,共得到1088个OTUs,包括29个门、62个纲、138个目、239个科、416个属。细菌群落组成在各个站位之间不尽相同,但都主要包括Flavobacteria、Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria三大优势菌纲。CCA结果表明细菌群落结构和多样性情况与站位分布和所在站位的环境因子息息相关,Cyanobacteria受硝酸盐影响显著,Parcubacteria受温度影响最大,而磷酸盐对本实验海域菌群影响甚微。对海洋菌群潜在功能进行预测的结果显示,各海域菌群在氨基酸代谢、碳水化合物代谢、膜运输等方面功能较为突出,为今后舟山海洋微生物研究提供了新的方向。【结论】高通量测序分析可以更精确地揭示海洋菌群的群落结构信息。该研究为细菌群落结构与环境因素的关联提供参考。本研究所取得的大量数据既可以作为对舟山市海洋功能区划施行情况的响应,又将为舟山及其邻近海域浮游细菌群落结构的进一步研究奠定基础。     

浓香型白酒大曲微生物群落结构研究进展

大曲通常作为发酵剂用于酿造传统中国白酒,其提供各类微生物菌系和酶系启动白酒发酵,影响白酒风味和独特风格。近年来,对大曲微生物群落结构的研究成为研究热点,研究人员对大曲微生物群落结构、基因功能和功能微生物等进行了广泛而深入的研究,对大曲微生物组成、变迁规律和功能的认识逐渐清晰。本文综述了浓香型大曲微生物群落结构分析方法、主要微生物组成、重要功能微生物和微生物溯源,为研究大曲微生物群落结构、优化大曲生产工艺和改善白酒品质提供一定的理论依据。     

蜜蜂成虫工蜂肠道可培养细菌群落结构分析

【目的】研究2种蜜蜂(健康意大利蜜蜂和健康中华蜜蜂)成虫工蜂肠道可培养细菌的群落结构组成。【方法】利用16S r RNA基因的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定细菌种类。【结果】从2种蜜蜂成虫工蜂肠道200株可培养细菌得到18种不同细菌遗传型,分属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、弧菌科(Vibrionaceae)和肠球菌科(Enterococcaceae)3个科。其中肠杆菌科是肠道可培养细菌最优势的细菌种类。同样以序列相似性大于97%的菌株归为相同细菌种类为标准,找到了2种蜜蜂可培养细菌的共有菌种,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定,确定肠道可培养细菌为肠杆菌属8株,克雷伯氏菌属1株,肠球菌属2株,以及气单胞菌属1株。【结论】通过研究健康意大利蜜蜂和中华蜜蜂成虫工蜂肠道可培养细菌群落结构组成,可为开展蜜蜂的微生态研究提供基础性资料。     

锦鸡儿植物对盐碱地土壤理化性质和细菌群落的影响

锦鸡儿属的多种植物在干旱/半干旱区域水土保持等方面具有显著的作用效果,该研究以柠条锦鸡儿、中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿为材料,选择宁夏银北西大滩核心试验站的盐渍化荒地为研究对象,分析了3种锦鸡儿建植1年对盐碱地土壤理化性质及土壤细菌群落的影响,以了解该类植物在盐碱地改良中的作用及生态效应。结果显示:(1)种植锦鸡儿1年能够显著降低盐碱地土壤全盐含量和pH,提高土壤全氮和全磷含量。(2)种植锦鸡儿不影响其非根际土壤细菌群落的α多样性,但小叶锦鸡儿非根际土壤细菌群落的香浓指数最低。(3)不同种锦鸡儿对盐碱地细菌群落结构的影响有所不同,小叶锦鸡儿根际/非根际细菌群落的结构分别与对照土壤以及柠条、中间锦鸡儿根际土壤存在明显差异;在属水平,包括假黄色单胞菌属、新鞘氨醇菌属及根瘤菌属在内的12个优势细菌属的相对丰度在小叶锦鸡儿非根际土壤中显著增加。(4)db-RDA分析表明,盐碱地土壤全盐、全氮及全磷含量分别解释了锦鸡儿非根际细菌群落结构变异信息的23.5%、25.4%和22.2%,3种因子累计共解释48.5%的细菌群落变异(P0.05),但这些因子对锦鸡儿根际细菌群落的变化无显著影响。研究表明,短期种植锦鸡儿属植物对盐碱地土壤理化性质具有一定改良效果,且不影响非根际土壤细菌群落的α多样性,但不同种锦鸡儿对土壤细菌群落结构的影响存在差异。     

淹水培养过程中水稻土细菌丰度与群落结构变化

水稻土是非常复杂又典型的生态系统, 分析淹水培养过程中水稻土细菌的丰度和群落结构变化规律, 可以客观反映水稻土中细菌群落结构信息, 为深入探讨水稻土细菌微生物对稻田的影响和在生态系统中的作用(营养元素转换、重金属还原与抑制甲烷生成过程等)提供实验基础与理论依据。作者采用淹水非种植水稻土微环境模式系统, 提取水稻土淹水培养1 h和1、5、10、20、30、40、60 d后的微生物总DNA, 利用Real-time PCR和PCR-DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis)技术检测了淹水培养过程中细菌丰度与群落结构的变化。结果表明: 淹水水稻土中细菌的丰度在1 d时最大, 并在40 d到达第二个峰值, 说明淹水过程改变了细菌的丰度。基于16S rRNA基因V3区的DGGE图谱分析显示, 淹水过程中细菌的群落结构发生了演替性变化: r-策略生存的细菌仅存在于淹水初期; k-策略生存的细菌存在于淹水后期; r-和k-策略共生存的细菌存在于整个淹水过程中, 淹水后期k-策略的细菌占据优势。淹水培养过程中优势种群多样性指数大体呈现先上升后减小的趋势。主成分分析(PCA)将淹水处理过程分成几类不同的生境, 反映出中、后期细菌群落结构较为稳定; 测序结果表明, 32个优势条带所代表的细菌分别属于厚壁菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、变形菌门和酸杆菌门, 且与来自不同地域的水稻土、其他类型土壤、活性污泥以及湖泊沉积物等生态系统的细菌关系密切。     

云冈石窟石质文物表面及周边岩石样品中微生物群落分析

【目的】通过对云冈石窟石质文物表面及云冈石窟周边岩石样品中微生物的研究,建立可用于快速检测石质文物中微生物的方法。【方法】选取云冈石窟石质样品和云冈石窟周边岩石样品作为研究对象,应用PCR-DGGE技术对样品中的微生物群落结构进行了分析研究。【结果】根据系统发育树聚类分析,可以得出云冈石窟中检测出的微生物主要分为四大类群:γ-变形菌纲、鞘脂杆菌门、α-变形菌纲和放线菌纲;根据GenBank数据库中的序列比对结果,可以知道云冈石窟周边类似岩石样品中的微生物主要属于γ-变形菌纲、厚壁菌门和α-变形菌纲等。【结论】本实验成功检测出云冈石窟石质样品表面及云冈石窟周边岩石样品中的微生物类群,为云冈石窟的保护工作提供了有力依据,同时也证明了DEEG和分子克隆技术相结合的方法是检测石质文物中微生物群落结构的一种可操作性强、快速、准确的检测手段。     

海绵共附生细菌种群组成的PCR-DGGE基因指纹分析

采用不依赖于分离培养的16S rDNA的PCR-DGGE基因指纹技术对我国南海的细薄星芒海绵、皱皮软海绵、贪婪倔海绵、澳大利亚厚皮海绵体内的优势细菌的种群组成进行了比较分析。结果显示:每种海绵体内都含有丰富多样的细菌;通过DGGE指纹图的聚类分析发现来自同一海域的不同海绵的共附生细菌的种群组成具有明显不同,即共附生细菌具海绵宿主特异性;同时也发现有相同的细菌存在于不同的海绵体内。     

基于PCR-DGGE基因指纹的对虾体内优势细菌组成分析

采用不依赖分离培养的16S rDNA的PCR-DGGE基因指纹技术对刀额新对虾与中国对虾的鳃部与肠道优势细菌种群组成进行比较分析。研究发现:对虾鳃部与肠道存在着丰富多样的细菌;根据DGGE指纹图的聚类分析发现不同对虾及同一种对虾的鳃部与肠道内的细菌组成差异性非常大;同时也发现不同对虾体内有相同的细菌存在。首次尝试建立基于16S rDNA的PCR-DGGE基因指纹的对虾体内细菌组成揭示方法,对于今后建立对虾与养殖水体微生物和相关疾病的关系具有重要意义。     

Bacterial Diversity and Community Structure in High Arsenic Aquifers in Hetao Plain of Inner Mongolia,China

The bacterial diversity and community structure of high arsenic (As) aquifers was investigated using an integrated approach adopting both geochemistry and molecular biology (polymerase chain reaction (PCR)-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and 16S rRNA gene clone library analyses). Nine borehole sediments and one groundwater sample from the living place of a villager (affected by arseniasis) and 12 sediments from a control borehole in Hetao Plain were investigated. The As concentrations ranged from 33.6 to 77.6 mg/kg in high As borehole sediments and 1.5 to 5.8 mg/kg in those samples from the control. The As concentration in the groundwater was 744.8 μg/L. Ratios between As(III) and total As in high As sediments increased gradually with depth and ranged from 0.02 to 0.34. Similarly, the Fe(II)/total Fe presented the same increasing trend with depth. The correlation between TOC contents and total As was positive. High concentrations of total As, S, Fe and TOC were found in clay and low in sand samples. Phylogenetic analysis showed significantly different bacterial communities among high As sediments, control sediments and the high As groundwater. Both DGGE and 16S rRNA gene clone library results showed that the high As sediments were dominated by Thiobacillus, Pseudomonas, Brevundimonas, and Hydrogenophaga, with Thiobacillus being distinctly dominant (63.5%). Whereas the low As sediments were dominated by some other genera including Psychrobacter, Massilia and Desulfotalea. The bacterial populations in the high As groundwater mainly included Pseudomonas, Acinetobacter and Aquabacterium. These results improve our understanding of the bacterial diversity in high As aquifers in Hetao Plain and suggest how specific bacterial populations help mediate the mobilization of As into high As groundwaters.     

Analysis of Bacterial Community in the Ginseng Soil Using Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE)

The objective of this work was to determine the shifts in the PCR-DGGE profiles of bacterial communities associated with the rhizosphere soil of ginseng at varying age levels. Differences in the dominance of intense DNA bands in the DGGE profile was observed over the age of the plants indicating the fluctuation in the microbial community structure. The bacterial orders of actinomycetales of Actinobacteria and Spingomonadales and Rhizobiales of α-Proteobacteria were predominant in the ginseng soil.     

浓香型大曲原核微生物群落的PCR-SSCP解析

采用PCR-SSCP(单链构象多态性)技术对浓香型大曲发酵过程中原核微生物群落结构的变化情况进行了研究, 结果表明: (1)发酵各时期曲样的群落结构相似, 同时也具有多态性; (2)不同微生物群落具有协同和制约的复杂生态学效应; (3)各时期曲样微生物多样性指数均在1.69~2.01之间, 群落结构相对较稳定; (4)各曲样微生物群落相似性位于0.67~1.00之间, 邻近时期样品间的相似性程度较高。     

PCR–DGGE method for analyzing the bacterial community in a high temperature petroleum reservoir

Different PCR–denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) protocols were employed to investigate bacterial communities in a high temperature and water flooded petroleum reservoir in Dagang oil field, China. Bacterial universal primers sets frequently used in PCR–DGGE were evaluated. Three primers sets P1 (341F-GC and 534R), P2 (341F-GC and 907R) and P3 (1055F and 1406R-GC) showed different DGGE patterns. Good separation and quality of patterns were obtained in DGGE analysis with the set P3. A total of 12 DNA fragments were excised from the DGGE gels and their sequences were determined. Clustering analysis of the DGGE profiles showed that bacteria in this petroleum reservoir belonged to four clusters. These results indicate that the procedure of DGGE analysis with the primer P3 (1055F and 1406R-GC) is suitable for investigating microbial community in petroleum reservoirs.     

Succession of Acidophilic Bacterial Community During Bio-oxidation of Refractory Gold-Containing Sulfides

To optimize the rate of bio-oxidation to recover gold from sulfide minerals, it is important to understand the dynamic change of acidophilic bacteria involved in this process. In this study, a batch bio-oxidation experiment was set up to bioleach Au from refractory pyrite and arsenopyrite using a mixed acidophilic culture over the duration of eight days. The 16S rRNA gene clone library and denaturing gradient gel electrophoresis approaches (DGGE) were used to monitor the dynamic succession of the acidophilic bacterial population. The results showed that there were five bacteria in the bio-oxidation reactor: Leptospirillum ferriphilum, Acidithiobacillus caldus, Sulfobacillus thermotolerans, Alicyclobacillus sp. and a heterotrophic iron-oxidizing bacterium. The overall succession pattern was that Acidithiobacillus caldus, a sulfur oxidizer, and Sulfobacillus thermotolerans, a sulfur-iron oxidizer, were predominant at the beginning of the bio-oxidation process, but they were replaced by iron oxidizer L. ferriphilum at a later stage. The competitive advantage of At. caldus and Sb. thermotolerans over L. ferriphilum at the early stage was availability of abundant inorganic sulfur compounds, but lower pH, higher redox potential, and ferrous iron favored L. ferriphilum growth at a later stage. These results have important implications for understanding the role of acidophilic bacterial population in bio-oxidation of refractory gold-containing sulfides.