三种不同形态太岁所含古菌的结构研究

[目的]分析不同形态太岁中所含古菌多样性和群落结构。[方法]提取3种太岁深层组织样品的古菌DNA,进行16S r DNA PCR扩增后,利用Miseq平台进行测序统计。[结果]共得到有效序列92 849条,归类为5 161个OTU,属于2个门、5个目、11个属。21、82、91号3个样品中,广古菌门(Euryarchaeota)都是最优势门,所占比例分别是99.67%、98.79%和99.71%。甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)和甲烷球菌属(Methanosphaera)是丰度均排在前三位的属,所占比例之和依次是93.05%、84.16%和82.63%,其中甲烷杆菌属独自各占83.90%、47.14%、31.23%,其余两个属所占比例及其总量在不同形态太岁中不同。[结论]太岁中普遍含有古菌,优势类群为甲烷杆菌属、甲烷短杆菌属、甲烷球菌属,其在不同形态太岁所含古菌中占比范围在82.63%~93.05%之间。     

16S rDNA克隆文库方法分析太岁样品中细菌的多样性

通过构建16S rDNA克隆文库的方法,分析太岁样品中细菌的群落结构及多样性。太岁样品中的细菌归属于4个门9个目,优势类群依次是芽胞杆菌目(Bacillales,33.01%)、柄杆菌目(Caulobacterales,32.04%)和伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales,12.62%);优势属为短波单胞菌属(Brevundimonas,30.10%)、葡萄球菌属(Staphylococcus,29.13%)和食酸菌属(Acidovorax,7.77%)。并且其中的5个目中含有未培养的细菌,红杆菌目(Rhodobacterales)、伯克霍尔德氏菌目和红环菌目(Rhodocyclales)的11个克隆子的细菌16S rDNA序列同源性低于97%。研究表明太岁样品中细菌多样性较丰富,且蕴藏着许多未知的微生物资源。     

2例太岁样品分离菌的初步研究

目的:太岁是自然界中一种未知生命体,本实验对2例来源地不同的太岁样品进行菌株分离培养与鉴定。方法:太岁经表面消毒后无菌研磨,采用多种培养基涂板以分离可培养菌株,并进行16S rDNA、18S rDNA序列PCR扩增、测序及Blast比对。结果:从2例太岁样本中分别获得4株相似菌株,经鉴定,分离菌株TS-1为荧光假单胞菌(Pseudomonas flulorescens),TS-2为地中海短波单胞菌(Brevundimonas mediterranea),TS-3为红串红球菌(Rhodococcus erythropolis),TS-4为鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)。结论:2例来源不同的太岁中均含有上述4种菌株,在生物学组成中具有一定的共性,为研究太岁的形成提供了新的思路。     

洋山深水港海域表层海水中古菌多样性特点

利用DGGE、定量PCR以及16S rRNA基因克隆文库技术对洋山深水港海域表层海水中的古菌多样性组成进行了调查和分析。通过Quantity One软件分析不同样品的DGGE图谱,发现洋山深水港3个不同海域(小洋山港口区、大洋山港口区、中间航道)的古菌群落多样性组成不存在明显的区别;利用定量PCR的方法对3个不同样品中的古菌16S rRNA基因拷贝进行计数,发现3个不同海域的古菌16S rRNA基因拷贝数的数量关系为:大洋山海域((1.69±0.19)×10~6copies/mL)中间航道((2.17±0.20)×10~6copies/mL)小洋山港口区((2.42±0.22)×10~6copies/mL),这说明洋山深水港3个不同海域的古菌群落组成是一致的,只是在数量上略有差异,为对该海域古菌的更深入调查研究提供了便利和数据基础。洋山深水港海域表层海水的古菌16S rRNA基因文库分析表明,古菌由三大门类组成:广古菌门(Euryarchaeota)、泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota)。广古菌门所占比例约为26.8%,泉古菌门约为33.0%,奇古菌门约为40.2%。广古菌门含有2个类群,分别是Mathanobacteriales(10.3%)和Marine GroupⅡ(16.5%);泉古菌门含有1个类群,为Unidentified Crenarchaeotic Group(33.0%);奇古菌门含有1个类群,为Marine GroupⅠ(40.2%)。结果显示,Mathanobacteriales类群和Marine GroupⅡ类群的比例失调,这可能预示着洋山深水港海域存在油污污染及外来微生物物种入侵的风险。     

绰墩山遗址古水稻土细菌与古菌群落的PCR-DGGE分析

在江苏苏州绰墩山遗址考古发掘中,发现了在剖面不同深度埋藏的距今约6280 a的新石器时期灌溉古水稻田土层和距今约3320 a的商周时期的古水稻田土层.为了解古代水稻种植活动对土壤中细菌、古菌及产甲烷古菌群落多样性的影响,以土壤剖面P-01(包含100～116 cm新石器时期水稻土,42～57 cm商周时期水稻土,0～15 cm现代水稻土和174～200 cm土壤母质)为对象, 利用细菌、古菌及产甲烷古菌群落16S rDNA的高可变区V3区的PCR-DGGE分析技术,研究了不同土层细菌、古菌及产甲烷古菌群落多样性.结果表明:利用PCR-DGGE技术成功获得了古水稻土细菌、古菌及产甲烷古菌群落的分子指纹图谱.现代水稻土、商周时期古水稻土和新石器时期古水稻土中细菌、古菌及产甲烷古菌群落的DGGE条带类型各不相同, 并且DGGE条带类型都较母质层丰富多样.UPGAMA聚类分析可以将不同时期水稻土及母质层的细菌、古菌及产甲烷古菌群落区分开来.埋藏古水稻土中仍有较多的细菌、古菌与产甲烷古菌存活.与母质层相比,不同时期水稻种植活动均增加了细菌、古菌与产甲烷古菌群落多样性.不同时期水稻种植活动可以引起特异性的细菌、古菌与产甲烷古菌群落发育,而且不同的栽培措施可能导致不同的优势种群.     

西藏米拉山土壤古菌16S rRNA及amoA基因多样性?分析

摘要：【目的】硝化作用在全球土壤氮循环中具有重要的作用,虽然细菌一度被认为单独负责催化这个过程的限速步骤,但是最近一些研究结果表明泉古菌具有氨氧化的能力。本文通过构建古菌16S rRNA 基因克隆文库和氨氧化古菌amoA基因文库,分析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,为揭示青藏高原高寒草甸土壤古菌的多样性提供理论基础。【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。【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。通过DOTUR软件分析,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。所获得的一些序列与已知环境中土壤、淡水及海洋沉积物中获得的一些序列具有很高的相似性,其古菌及氨氧化古菌来自不同环境的可能性比较大,可能与青藏高原的地质历史变迁过程有关。米拉山古菌及氨氧化古菌与陆地设施土壤中相似性最高,说明与西藏米拉山高寒草甸土壤的退化有关。     

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.     

几种农田土壤中古菌、泉古菌和细菌的数量分布特征

真核生物、细菌和古菌三者共同构成了生命的三域系统.古菌作为第3种生命形式,不仅能在高温、强酸和高盐等极端环境下生存,而且在海洋、湖泊和土壤等生境中也广泛分布,预示其在整个生态系统中有着不可估量的作用.本文以2个农田剖面土壤和2个长期施肥试验站祁阳(QY)和封丘(FQ)的土壤为对象,以实时定量PCR方法为主要研究手段,对土壤中古菌(包括泉古菌)和细菌的16S rRNA基因拷贝数丰度变化进行了研究.结果表明:土壤泉古菌16S rRNA基因拷贝数要低于古菌l～2个数量级,两者与细菌相比,16S rRNA基因拷贝数大小顺序为土壤泉古菌＜古茵＜细菌,而古菌和泉古菌16S rRNA基因拷贝数与细菌的比值均随土壤深度加深而增大.不同施肥处理对土壤古菌和泉古茵的数量有显著影响.QY试验站土壤古菌和细菌的数量与土壤pH值显著相关(分别为r=0.850,P＜0.01和r=0.676,P＜0.05).FQ古菌、泉古菌和细菌与土壤pH值相关性不显著,与土壤有机质含量相关性均达显著水平(分别为r=0.783,P＜0.05;r=0.827,P＜0.05;r=0.767,P＜0.05).了解古菌包括泉古菌在农田土壤中的分布,可为评价其在生态系统和物质循环中的作用提供重要的理论依据.     

杨树人工林根际古菌群落随细根生长的演变

研究细根不同生长时期根际土壤古菌群落组成结构差异,对深入了解林木细根与土壤微生物互作关系具有重要理论意义.依据细根表面颜色,采集杨树一级细根不同生长时期(白色新生根、黄色成熟根、褐色衰老根)根际土壤并提取微生物总DNA,采用特异性引物对古菌16S rDNA V4-V5区进行扩增,利用Illumina MiSeq平台进行古菌高通量测序分析.结果表明: 新生根和衰老根根际土壤古菌群落操作分类单元(OTU)丰富度相似,而成熟根根际土壤古菌群落OTU数量较少.新生根和成熟根根际土壤共同含有134个OTU;成熟根和衰老根根际土壤共同含有87个OTU,新生根和衰老根根际土壤共同拥有90个OTU.α多样性分析表明,成熟根根际土壤古菌群落Chao1指数和ACE指数显著低于新生根和衰老根根际土壤,而衰老根根际土壤古菌群落Simpson指数和Shannon指数显著低于新生根和成熟根根际土壤.PERMANOVA分析表明,新生根和衰老根根际土壤古菌群落组成有显著差异.物种注释显示,杨树根际土壤共包含12个古菌属,其中新生根5个、成熟根10个、衰老根6个.β多样性指数表明,杨树根际土壤古菌群落相似度随着细根的生长逐渐下降,不同生长阶段细根根际土壤的古菌群落结构有较大差异.其中,占绝对优势的古菌为氨氧化古菌Candidatus_Nitrososphaera,其相对丰度超过70%.且随细根生长发育,该类古菌在根际土壤中的丰度呈现上升趋势,表明其可能与细根的生长发育关系密切.     

2种太岁样品中微生物的分离和鉴定

目的：太岁是自然界中一种组成及分类尚不明确的生物体。采用分子生物学方法对2种不同来源地的太岁样品进行菌种分离培养和分子鉴定。方法：太岁表面经75％乙醇消毒处理后,用麦芽汁培养基分离可培养菌株,提取太岁及分离菌株基因组DNA,以之为模板,用16SrDNA、18SrDNA和ITS通用引物进行PCR扩增,扩增片段连入pMD18T载体并测序,通过序列比对对太岁菌种组成进行初步鉴定。结果：从太岁l号样品中分离到假丝酵母（Can-dida）和粘质红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）,从太岁2号样品中分离到根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）和粘质红酵母。结论：2种来源不同的太岁样品中均存在可培养的粘质红酵母。     

浑善达克沙地夏冬季浅色型生物土壤结皮中古菌的系统发育多样性

【目的】生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)对于遏制土壤荒漠化、恢复荒漠地区生态环境起着重要作用。BSCs形成和发展的关键角色是微生物。但关于BSCs中微生物组成的认识还不够全面和系统,特别是对其中的古菌鲜有研究报道。【方法】通过构建和分析古菌16S rRNA基因克隆文库,揭示浑善达克沙地BSCs中古菌多样性和系统发育类型组成,并比较它们夏季和冬季的变化。【结果】BSCs样品颜色为褐色,厚度较薄,所含氮和磷营养养分不高;8月份和11月份的BSCs古菌16S rRNA基因文库覆盖度均达95%以上,代表性强;两个文库共得到可用的142条古菌16S rRNA基因序列,以0.03为Cutoff值、这些序列分入10个OTUs中,两个季节的最优势种群相同;8月份和11月份的古菌均属于奇古菌门,但群落结构存在很大的不同,即各自所独有的种群分别有1个和4个;BSCs中古菌多样性均不高,但11月份的明显高于8月份的。【结论】温带沙地浅色型BSCs中古菌的主要为奇古菌、多样性低,其群落结构随季节变换而有较大变化。本研究为系统认识BSCs古菌的多样性及其生态作用提供了基础。     

内蒙古锡林浩特地区嗜盐古菌多样性的研究

从内蒙古锡林浩特地区3个不同的盐湖中共分离到165株古菌,通过ARDRA分析后得到不同的类群,从各个类群中随机选取1~2个代表菌株进行16S rDNA序列测定和系统发育的分析。结果表明分离的菌株分布在Halorubrum,Natronococcus,Natronorubrum,Haloterrigena,Halorhabdus,Halobiforma,Haloarcula,Haloferax8个属和另外两个分支中,表现了锡林浩特地区嗜盐古菌的多样性。部分菌株的16S rDNA序列同源性低于97%,可能是潜在的新属或新种,代表了该地区嗜盐古菌的独特类型。     

海绵Pachychalina sp．体内古菌多样性非培养技术分析

采用非分离培养分析方法 ,即 16SrDNA限制性酶切片段长度多态性 (ARDRA)和测序方法对南海湛江海域海绵Pachychalinasp .体内的古菌多样性进行了研究。从海绵体内直接提取古菌总DNA。以样品总DNA为模板 ,用古菌 16SrDNA通用引物进行PCR扩增获得 16SrDNA ,回收、纯化 16SrDNA产物并克隆到T Vector。进行第二次PCR扩增反应 ,且对扩增产物进行ARDRA。在古菌 16SrDNA的ARDRA图谱中 ,大多数克隆的酶切带谱上存在差异 ;随机挑选 8个克隆子进行测序 ,获得古菌 16SrDNA的部分序列 ,并对 16SrDNA序列进行聚类分析构建了系统进化树 ,结果发现海绵体内的古菌主要属于Methanogeniumorganophilum、Methanoplanuspetrolearius等古菌类。但它们与目前数据库中收录的古细菌间的相似性均不超过 90 % ,它们极有可能是一些新的古菌     

中国和美国原始土壤中非高温泉古菌的发现和鉴定

近年来在非极端环境中已经发现有古菌(Archaea)的存在, 但在中国原始土壤中还未见报道。本研究的目的是调查古菌是否存在于两个分别取自中国新疆和广西的土壤及两个美国亚利桑那州南部地区的土壤中。我们分别构建了这四个原始土壤的古菌16S rDNA文库并对28个克隆的16S rDNA进行了鉴定。所有这些16S rDNA的序列都归类于古菌的泉古菌门(Crenarchaeota)。进化树分析表明, 这些泉古菌的16S rDNA属于非高温陆地环境中的泉古菌种群, 明显区别于海洋和淡水地带的泉古菌种群。这个泉古菌种群又有两个分支, 这两个分支在16S rDNA序列上和G C含量上有明显的区别。本研究在两个中国和两个美国原始土壤中鉴定了非高温泉古菌的存在, 由此证明泉古菌的存在范围不只局限于高温等极端环境。另外, 美国原始土壤中的泉古菌只属于一个进化分支, 这说明非高温泉古菌种群的类型和土壤的地理位置及土壤特性有关。     

海绵Pacnychalina sp.体内古菌多样性非培养技术分析

采用非分离培养分析方法,即16S rDNA限制性酶切片段长度多态性(ARDRA)和测序方法对南海湛江海域海绵Pachychalina sp.体内的古菌多样性进行了研究.从海绵体内直接提取古菌总DNA.以样品总DNA为模板,用古菌16S rDNA通用引物进行PCR扩增获得16S rDNA,回收、纯化16S rDNA产物并克隆到T-Vector.进行第二次PCR扩增反应,且对扩增产物进行ARDRA.在古菌16S rDNA的ARDRA图谱中,大多数克隆的酶切带谱上存在差异;随机挑选8个克隆子进行测序,获得古菌16S rDNA的部分序列,并对16S rDNA序列进行聚类分析构建了系统进化树,结果发现海绵体内的古菌主要属于Methanogenium organophilum、Methanoplanus petrolearius等古菌类.但它们与目前数据库中收录的古细菌间的相似性均不超过90%,它们极有可能是一些新的古菌.     

一个新的古菌类群———奇古菌门(Thaumarchaeota)

基于16S rRNA基因的系统发育关系,古菌域(Archaea)被分为两个主要类群:广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota)。近20年来,微生物分子生态学技术的快速发展和应用显示,在中温环境中广泛存在着大量的未培养古菌,而且它们可能在自然界重要元素(N、C)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。最初,这些未培养古菌因在16S rRNA基因系统发育上与泉古菌关系较密切而被称作中温泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。而近年来,对更多新发现的中温古菌核糖体RNA基因序列和其它分子标记物进行的分析均不支持中温泉古菌由嗜热泉古菌进化而来的假设,而揭示其可能代表古菌域中一个独立的系统发育分支。基因组学、生理生态特征等分析也显示中温泉古菌与泉古菌具有明显不同的特征。因而专家建议将这些古菌(中温泉古菌)划分为一个新的门,成为古菌域的第三个主要类群—Thaumarchaeota(意译为奇古菌门)。这一新古菌门提出后得到其他研究证据的支持和认可。本文对目前已知的奇古菌门的分类地位演化、基因组学、多样性和生理代谢特征等作一简要综述。     

海南东寨港红树林不同植被土壤微生物群落结构比较

【目的】比较不同植被下红树林土壤细菌和古菌的多样性及群落结构,认识红树林土壤微生物资源多样性。【方法】直接提取红树林土壤总DNA,采用细菌通用引物27F/1492R和古菌通用引物Arch21F/Arch958R进行PCR扩增,构建细菌和古菌16S rRNA基因文库,对海南东寨港自然保护区秋茄林、无瓣海桑林和无红树林裸滩土壤的细菌和古菌多样性和群落结构进行分析和比较。【结果】3种土壤样品的细菌类群包括变形细菌门(Proteobacteria)等16个类群,其中变形细菌门(Proteobacteria)与绿屈挠菌门(Chloroflexi)是优势类群;古菌包括6个嗜泉古菌界(Crenarchaeota)类群和7个广域古菌界(Euryarchaeota)类群,分别以Marine Benthic Group C、Marine Benthic Group D为优势类群。多样性指数(H’)和物种丰富度指数(Schao1)表明,本地种秋茄林下土壤细菌和古菌的多样性指数最高,外来种无瓣海桑显著低于秋茄林,甚至明显低于相邻无红树林裸滩沉积物;不同植被下土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异,秋茄林土壤微生物群落结构和无红树林裸滩沉积物更相似。【结论】红树林土壤微生物类群丰富,不同植被下土壤细菌和古菌多样性和群落结构存在显著差异。     

阎氏菌科的16S rRNA可变区二级结构分析

采用16SrRNA可变区二级结构图形分析,比较了阎氏菌科阎氏菌属典型种与微球菌亚目中几个相关科属典型种可变区二级结构的变化。结果表明,V3、V4存在明显的不同。将16SrRNA二级结构划分成不同的结构单元,提出在9个可变区中,至少要有2个不同的结构单元才可以定为新科,存在1个不同的结构单元可以定位新属;并认为16SrRNA可变区二级结构分析,可以作为一种辅助手段,应用于原核生物属以上水平的分类。     

阎氏菌科的16S rRNA可变区二级结构分析*

采用16SrRNA可变区二级结构图形分析,比较了阎氏菌科阎氏菌属典型种与微球菌亚目中几个相关科属典型种可变区二级结构的变化。结果表明,V3、V4存在明显的不同。将16SrRNA二级结构划分成不同的结构单元,提出在9个可变区中,至少要有2个不同的结构单元才可以定为新科,存在1个不同的结构单元可以定位新属;并认为16SrRNA可变区二级结构分析,可以作为一种辅助手段,应用于原核生物属以上水平的分类。     

16S rRNA基因高通量测序法分析黄河太岁细菌的多样性

【背景】太岁在我国的记载由来已久,《神农本草经》记载其具有扶正固本、轻身不老的功效。但是,太岁作为一种生物体,它的组成分类尚不明确,因而其药用价值得不到有效的科学验证。因此,利用各种生物技术和手段来客观地分析太岁的成分,为利用和开发太岁提供科学依据。【目的】检测太岁(编号D15112285)中所含细菌的种类,探究太岁中可能存在的原核微生物的种类及其之间的关系。【方法】采用Illumina MiSeq 2×250系统对黄河太岁的细菌16S rRNA基因(V4区)进行研究,利用FLASH等软件对数据进行分析。【结果】共获得OTU(Operational taxonomical unit)626条,涉及19门49纲80目107科112属。在属的水平上前十的优势菌群有Bacteroides、Coprococcus、Escherichia、Ruminococcus、Lactobacillus、[Ruminococcus]、Oscillospira、Faecalibacterium、Shewanella和Halomonas。【结论】黄河太岁中存在多种不同种类的细菌。