高通量测序分析云南腾冲热海热泉微生物多样性

【背景】云南腾冲热海热泉中蕴含着丰富的极端微生物资源。【目的】揭示云南腾冲热海热泉中微生物物种多样性及群落结构差异,发掘酸性热泉中铁、硫氧化功能微生物。【方法】采用Illumina HiSeq高通量测序技术对3处热泉15个水体样品中微生物16SrRNA基因V4-V5区进行测序及生物信息学分析。【结果】3处热泉中共获得578061条有效序列,聚类为141个可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),包括19个门66个属。鼓鸣泉(GMQ)、蛤蟆嘴(HMZ)、黄瓜箐(HGQ)3处热泉均以泉古菌门(Crenarchaeota)和厚壁菌门(Firmicute)为主。从属水平分析,碱性热泉鼓鸣泉(GMQ)和中性热泉蛤蟆嘴(HMZ)分别注释到37、32个属,优势属均为芽孢杆菌属(Bacillus)和热棒菌属(Pyrobaculum)。酸性热泉黄瓜箐(HGQ)共注释到20个属,优势属为酸杆菌属(Acidibacillus)和酸硫杆状菌属(Acidithiobacillus),此外,具有铁、硫氧化潜力的菌属有喜酸菌属(Acidicaldus)、硫化芽孢杆菌属(Sulfobacillus)、硫化叶菌属(Sulfolobus)及生金球菌属(Metallosphaera)等,进一步通过硫氧化培养基分离获得了这些菌属中的纯菌株。【结论】云南腾冲热海热泉水体中蕴含丰富的微生物资源,热泉间微生物物种组成差异明显;酸性热泉中存在多种具有潜在铁、硫代谢功能的菌种;未分类类群、非培养类群丰度很高,尤其是蕴藏着可观的古菌资源。     

基于高通量测序的枇杷花药微生物多样性研究

果树具有较高的经济价值,并大多依赖传粉者实现繁殖成功以保证产量。花药微生物能影响植物的花粉活力,其组成也可能受到传粉者访问的影响;理解花药微生物的多样性和群落构建模式对于提高果树的繁殖适合度具有潜在意义,但目前相关研究仍相对缺乏。本研究基于高通量测序技术分析了传粉者访问前（套袋组）与访问后（访问组）枇杷（Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl.）花药中真菌与细菌的组成及差异。结果显示,传粉者访问未显著改变花药微生物的多样性及组成,套袋组中优势真菌科为枝孢菌科与球腔菌科,访问组优势真菌科则为枝孢菌科与梅奇酵母科。此外,两组中优势细菌科均为产碱杆菌科与欧文菌科。研究结果表明,枇杷花药微生物具有相对稳定的群落结构,传粉者不是驱动花药微生物群落构建的主要因素。     

基于高通量测序技术的不同年代公园绿地土壤细菌多样性

【背景】细菌多样性对绿地土壤生态功能有重要作用,但不同年代公园绿地土壤的细菌多样性尚未见相关报道。【目的】研究北京市不同年代公园绿地土壤细菌多样性和群落结构特征。【方法】利用IlluminaMiSeq测序技术,分别对北京市代表性古典公园和现代公园绿地土壤细菌群落多样性进行分析。【结果】北京市公园绿地土壤细菌群落共划分为45个已知的菌门,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和放线菌门为优势细菌群。土壤细菌群落α多样性分析结果表明,古典公园和现代公园的土壤细菌多样性存在差异,表现为古典公园的丰富度和多样性都高于现代公园。此外,土壤细菌群落相似性分析和主坐标分析都表明古典公园和现代公园的土壤细菌群落结构存在显著差异。冗余分析表明,对土壤微生物群落结构产生显著影响的环境因子分别为土壤含水量、有机质和全氮,其它土壤环境因子无统计学意义。首次引入公园年代作为影响因子进行冗余分析的研究结果表明,公园年代为影响公园细菌群落多样性的重要因子。【结论】不同年代公园绿地土壤细菌群落结构和物种多样性具有显著差异,随着公园年代的增加,土壤肥力和微生物多样性增加,绿地生态系统更稳定,可通过制定不同的绿地管理措施改变公园绿地土壤环境,进而优化土壤细菌群落结构,促进土壤碳氮养分循环,提高土壤肥力。     

基于Illumina MiSeq高通量测序技术分析硇洲岛海星共附生微生物多样性

【背景】海星作为海洋生物中的一类比较高级的棘皮类动物,其体内蕴藏着丰富且具有生物活性的共附生微生物资源。【目的】分析湛江硇洲岛海星中共附生微生物的多样性。【方法】采用IlluminaMiSeq高通量测序技术分别对硇洲岛海星进行共附生细菌16SrRNA基因V3-V4区和共附生真菌18S rRNA基因ITS1-ITS2区的测序,并根据测序结果进行OTU聚类分析、α多样性分析及物种分类分析等。【结果】高通量测序获得细菌和真菌Filtered的数目分别为61992和71196个,OTU数目分别为2384和529个。经物种分类分析,共附生细菌主要为变形菌门(Proteobacteria),其平均相对含量高达77.37%;其次是厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和梭杆菌门(Fusobacteria);其中优势细菌属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和乳球菌属(Lactococcus)。共附生真菌主要为子囊菌门(Ascomycota),其相对含量高达92.33%;其次是霉菌门(Fungi)、担子菌门(Basidi...     

基于高通量测序的褐飞虱肠道微生物多样性分析

【目的】探明褐飞虱Nilaparvata lugens成虫肠道微生物群落结构和多样性。【方法】分离褐飞虱成虫完整肠道并提取总DNA,利用Illumina MiSeq(PE300)技术对其肠道细菌16S rRNA的V3-V4变异区和真菌ITS2序列进行测序,统计肠道微生物的操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)数量,分析其物种组成、丰度及Alpha多样性。并通过qPCR技术验证随机挑选注释到的4种肠道菌的高通量测序数据的有效性。【结果】分别获得褐飞虱成虫肠道细菌16S rRNA和真菌ITS2优质序列32 395和24 986条,根据序列相似性进行聚类分析分别获得235和128个OTUs。其中,细菌共注释到7个门, 15个纲, 26个目, 45个科和73个属;真菌共鉴定到3个门, 9个纲, 12个目, 15个科和18个属。在门分类水平上,细菌以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势门类;真菌以子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌门。在属分类水平上,细菌的优势属为不动杆菌属Acinetobacter以及紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)未确定属和毛螺菌科(Lachnospiraceae)未确定属,其丰度分别为36.37%, 17.22%和15.01%;真菌的优势属为粪壳菌纲(Sordariomycetes)未确定属,丰度为95.77%。Alpha多样性分析结果显示,褐飞虱肠道细菌(真菌)的观测物种数、Chao1指数、Shannon指数和Simpson 指数分别为235(128), 262.64(165.40), 3.90(0.91)和0.62(0.75)。4种肠道菌的qPCR结果显示高通量测序数据具有较高的有效性。【结论】褐飞虱成虫肠道细菌和真菌群落整体多样性比较丰富。研究结果为从共生微生物角度解析褐飞虱的环境适应性以及开发基于微生物防治的新技术等方面提供了依据。     

圈养大熊猫粪便中微生物多样性的研究

: 本试验采集了5只圈养成年大熊猫的新鲜粪便,用高通量测序技术,研究了大熊猫粪便中细菌和古菌的结构和组成。试验结果表明:圈养成年大熊猫粪便细菌主要由变形菌门Proteobacteria(74.45%)、厚壁菌门Firmicutes(15.66%)、拟杆菌门Bacteroidetes(4.34%)、蓝藻门Cyanophyta/色球藻纲Chroococcophyceae(4.01%)等组成,其中变形菌门主要以埃希氏杆菌属Esherichia/志贺氏菌属Shigella(49.84%)为主;厚壁菌门主要以梭菌属Clostridium(4.65%)为主;拟杆菌门主要以稳杆菌属Empedobacter(3.51%)为主;蓝藻门全部为未分类的色球藻纲(4.01%)。古菌主要由泉古菌门Crenarchaeota(55.99%)和广古菌门Euryarchaeota(42.33%)组成,其中优势古菌是热变形菌纲Thermoprotei(55.99%)中未分类的属和产甲烷菌属Methanogenium(24.70%)。     

基于高通量测序分析桃蚜体内微生物群落结构及多样性

为探明桃蚜Myzus persicae体内微生物群落结构及其种类多样性,采用Illumina HiSeq二代测序技术检测桃蚜体内细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因序列的方法,分析取食白菜Brassica pekinensis和甘蓝Brassica oleracea的无翅孤雌桃蚜成虫体内微生物群落结构及多样性。研究结果获得桃蚜体内细菌16S rDNA和真菌ITS1优质序列分别为473 750条和472 980条,并根据序列相似性对其进行聚类分析,分别获得959个和1 424个OTUs。基于OTUs分类结果,共注释鉴定细菌类群26个门、55个纲、128个目、227个科、419属、451种,真菌类群10个门、31个纲、77个目、172个科、343属、441种。其中,在门级水平上,取食白菜和甘蓝的桃蚜体内细菌类群均以变形菌门Proteobacteria内的细菌(占73.11%,80.10%)为优势菌;真菌类群均以子囊菌门Ascomycota真菌(占51.91%,50.98%)为优势菌。在属级水平上,取食白菜和甘蓝的桃蚜体内细菌均以布赫纳氏菌属Buchnera(占60.82%,56.11%...     

基于高通量测序考察甘肃黄芪种植区根际土壤微生物群落结构及多样性

采用高通量测序技术,考察分析甘肃6个不同黄芪种植区黄芪根际微生物菌群结构特征.结果表明,甘肃黄芪种植的六个地区其根际土壤细菌分属于31个门、97个纲、211个目、330个科、614个属、共1163个种,根际土壤真菌分属于13个门、46个纲、98个目、202个科、412个属、共656个种.细菌在门水平的群落结构特征主要为...     

高通量测序技术分析新疆新源县过度放牧土壤细菌多样性

【目的】利用新疆伊犁州新源县过度放牧导致的退化草原土壤样品,揭示其细菌的菌群多样性。【方法】通过Illumina Hi Seq 2500测序技术,分析6个退化草原土壤细菌的菌群结构及多样性。【结果】细菌群落Chao1指数平均值为2 118.28,Shannon指数平均值为8.84。细菌群落主要属于Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes、Gemmatimonadetes等35个门,Phingomonadaceae、Gemmatimonadaceae等220个科,Sphingomonas、Rubrobacter等329个属,在科属水平上未知菌类分别占31%和56.1%。固氮细菌共有9个属,自生固氮菌中Arthrobacter和Methylobacterium的丰度最高,而根瘤菌中Bradyrhizobium和Rhizobacter的丰度较高。【结论】虽然6个退化草原土壤样品中细菌类群具有丰富的多样性,但很多种类丰度特别低,可能正趋向灭绝。     

渤海三湾表层水域细菌群落结构多样性及其环境因子分析

【背景】近海生态系统的可持续发展是目前人们关注的重大问题之一,河口输出以及人类活动干扰对渤海近岸环境有着重要的影响。【目的】选取2015年夏季渤海湾、辽东湾、莱州湾3个断面12个站位表层水样品,探究渤海三湾细菌群落结构多样性。【方法】提取3个断面水环境样品DNA,利用Illumina Hi Seq高通量测序技术对样品进行测序分析,比较3个断面的细菌群落结构多样性差异。【结果】根据多样性指数和稀释曲线结果发现,3个断面的微生物多样性有着明显的差别,多样性依次为莱州湾渤海湾辽东湾。分析3个断面中占优势地位的主要类群,渤海湾断面中变形杆菌门(Proteobacteria)所占比例为39.8%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占25.7%,蓝细菌门(Cyanobacteria)占22.4%,放线菌门(Actinobacteria)占5.85%,浮霉菌门(Planctomycetes)占4.38%;辽东湾断面各类群所占比例依次为变形杆菌门(Proteobacteria)37.8%,拟杆菌门(Bacteroidetes) 25.7%,蓝细菌门(Cyanobacteria) 17.8%,放线菌门(Actinobacteria) 10.4%,浮霉菌门(Planctomycetes)5.64%;莱州湾断面主要类群所占比例为(Proteobacteria)59.0%,拟杆菌门(Bacteroidetes)17.5%,蓝细菌门(Cyanobacteria)8.2%,放线菌门(Actinobacteria)7.88%。通过主成分分析和热图相关性分析发现环境因子对微生物群落组成和多样性分布有显著的影响,通过Manteltest统计分析,其中硝酸盐的作用尤为显著。【结论】渤海三湾微生物多样性非常丰富且存在较大的差异,莱州湾种群结构最复杂且物种最丰富,渤海湾和辽东湾次之,多样性分布与环境因子和空间分布有一定的相关性,该研究将为进一步保护海洋微生物多样性和生态开发提供一定的理论基础。     

多水源水库浮游植物优势种生态位及种间联结性动态分析: 以山东峡山水库为例

为探讨峡山水库水体与沉积物中微生物组成, 以深入理解其生态系统功能, 并为制定有效管理策略提供科学依据, 于2023年5月通过细菌16S rRNA编码基因的高通量测序, 获得了该水库水体和沉积物中的微生物组成特征。结果显示, 沉积物中的微生物Sobs、Chao1、Ace和Shannon指数都显著高于水体中的相应α多样性指数, 说明沉积物中微生物的丰富度和多样性比水体中的更高。β多样性分析也显示水体和沉积物中的微生物组成存在显著差异。峡山水库水体中丰度最高的3个菌门依次为放线菌门(57.65%)、变形菌门(34.9%)和拟杆菌门(6.22%); 属水平丰度最高的4个类群依次是hgcI_clade (29.98%)、Limnohabitans (17.06%)、CL500-29_marine_group (11.97%)和unclassified_f__Sporichthyaceae (7.12%)。沉积物中丰度最高的优势菌门分别是变形菌门(39.63%)、拟杆菌门(12.70%)、Desulfobacterota (9.88%)、绿弯菌门(6.79%)、硝化螺旋菌门(5.56%)和酸杆菌门(Acidobacteriota, 3.52%)等; 属水平上丰度最高的是Steroidobacteraceae (6.98%)、Thermodesulfovibrionia (4.97%)、Thiobacillus (4.33%)、Sutterellaceae (4.07%)和SC-I-84 (3.48%)等中的某些属。峡山水库优势细菌类群的种类与国内有些水库类似, 同时也具有盐碱地区域水库的特征。此外, 黄杆菌属和气单胞菌属等潜在鱼类致病菌在峡山水库中也存在一定的丰度, 这与水库中经常发生相关疾病的事实相吻合。微生物功能预测显示, 峡山水体和沉积物中微生物的功能类似, 在level 3预测的功能无论是水体还是沉积物中最主要的代谢通路为Metabolic pathways、biosynthesis of secondary metabolites、microbial metabolism in diverse environments、biosynthesis of amino acids及carbon metabolism等, 唯有immune diseases这个功能在水体中的丰度明显高于沉积物中。研究结果有利于认识该水库的生态学功能, 也为后续水库生态治理的效果评估提供必要的背景资料。

     

Are Archaea inherently less diverse than Bacteria in the same environments?

Like Bacteria, Archaea occur in a wide variety of environments, only some of which can be considered 'extreme'. We compare archaeal diversity, as represented by 173 16S rRNA gene libraries described in published reports, to bacterial diversity in 79 libraries from the same source environments. An objective assessment indicated that 114 archaeal libraries and 45 bacterial libraries were large enough to yield stable estimates of total phylotype richness. Archaeal libraries were seldom as large or diverse as bacterial libraries from the same environments. However, a relatively larger proportion of libraries were large enough to effectively capture rare as well as dominant phylotypes in archaeal communities. In contrast to bacterial libraries, the number of phylotypes did not correlate with library size; thus, 'larger' may not necessarily be 'better' for determining diversity in archaeal libraries. Differences in diversity suggest possible differences in ecological roles of Archaea and Bacteria; however, information is lacking on relative abundances and metabolic activities within the sampled communities, as well as the possible existence of microhabitats. The significance of phylogenetic diversity as opposed to functional diversity remains unclear, and should be a high priority for continuing research.     

饲喂复合乳酸菌制剂对犊牛粪便微生物多样性及其功能的影响

本试验利用高通量测序技术探究复合乳酸菌制剂对犊牛粪便微生物多样性、组成结构的影响并进行功能预测。

选取3头体重为（150±10） kg的安格斯犊牛散栏饲养,犊牛自由采食基础日粮。试验开始后,在基础日粮上灌喂15 mL复合乳酸菌制剂,每日两次,连续7 d。分别于试验期第0 d、第3 d和第7 d肛门采集基础牛粪便（第0 d：D0;第3 d：D3;第7 d：D7）,采用16S rRNA测序对微生物进行多样性分析和功能预测。

从犊牛粪便样品中共获得优化序列258 156条,OTU聚类共获得1 409个OTU。通过α−多样性分析发现,与D0组相比,D3组犊牛粪便微生物Ace指数（F = 6.541,P = 0.031）和Chao1指数（F = 10.898, P = 0.010）显著升高,Shannon指数（F = 0.277,P = 0.767）和Simpson指数（F = 0.097,P = 0.909）无显著性变化。PCA分析发现,未饲喂复合乳酸菌制剂与饲喂乳酸菌制剂的犊牛粪便微生物组成存在显著差异（R = 0.366,P = 0.049）。在门水平上,粪便中的厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门。与D0组相比,D7组髌骨细菌门的相对丰度显著增加（F = 6.750,P = 0.029）,螺旋体门的相对丰度极显著增加（F = 4.838,P = 0.001）。在属水平上,与D0组相比,D3组和D7组的罗姆布茨菌属（F = 7.798,P = 0.021）和克里斯藤森菌属R−7（F = 9.405,P = 0.014）的相对丰度显著升高,unclassified_ f_Lachnospiraceae的相对丰度（F = 7.006,P = 0.027）显著下降。通过COG和KEGG功能注释分析,发现饲喂组氨基酸代谢（F = 5.438,P = 0.045）、核苷酸代谢（F = 0.236,P = 0.030）和其他氨基酸代谢（F = 11.088,P = 0.017）的丰度显著升高。

饲喂复合乳酸菌制剂对犊牛的肠道微生态环境具有一定的积极作用。

     

人体皮肤微生物群落研究进展

皮肤作为人体最大的器官,上面定居着各种各样的微生物,它们大部分是无害的,甚至对人体有益。皮肤表面的生态环境因不同的表面特征和外部因素而呈现不同的格局,使得分布于皮肤上的微生物群落出现差异。分子生物学技术的发展使研究皮肤表面微生物群落的高度多样性和多变性成为可能,而且可从生态系统角度去理解和认识皮肤微生物。本文就皮肤微生物群落的主要特点、微生物群落与疾病的联系及其具体应用等方面作一综述。     

Identification of microorganisms in the granules generated during methane fermentation of the syrup wastewater produced while canning fruit

The wastewater produced in the process of canning fruit contains a syrup that consists mainly of sucrose. This syrup wastewater was treated by methane fermentation in an upflow anaerobic sludge blanket reactor. The organic loading rate of syrup wastewater was increased gradually as fermentation progressed. The higher the organic loading rate, the more methane gas evolved until the organic loading rate reached 30.3 kg COD m^?3 d^?1, at which point methane generation abruptly diminished because the loading rate was too high to stably operate the reactor. The changes in the microbial community, that of both bacteria and archaea in the granules, were analyzed simultaneously using PCR-DGGE during the fermentation process. Methanosaeta spp., which are methanogenic archaea that produce extracellular polymers indispensable for the formation of granules, were dominant when the methane gas vigorously evolved, and the iron-reducing bacterium belonging to genus Geobacter, which outcompetes methanogens, grew proportionally with the deterioration of methane fermentation.     

基于高通量测序的4种硝化细菌富集培养物微生物群落结构分析

【目的】比较分析4种硝化细菌富集培养物(以铵盐为氮源的淡水富集物A、以亚硝酸盐为氮源的淡水富集物B、以铵盐为氮源的低温淡水富集物C和以亚硝酸盐为氮源的海水富集物D)的微生物群落结构与组成。【方法】分别提取样品的总DNA,采用高通量测序技术,分析微生物群落的组成、丰度和多样性。【结果】在不同微生物的分类水平,4个样品共检测到24门47纲129属。4个样品的优势菌门均为变形菌门;样品A、B、C的优势菌纲为β-变形菌纲和γ-变形菌纲,样品D的优势菌纲为γ-变形菌纲、δ-变形菌纲和芽孢杆菌纲;而优势菌属各不相同,其中样品A为亚硝化单胞菌属(24.56%),样品B为链霉菌属(7.15%),样品C为噬菌弧菌属(19.36%)和类诺卡氏菌属(19.35%),样品D为嗜酸菌属(13.6%)和柄杆菌属(11.5%)。共检测出7种具有硝化功能的细菌,其中样品A、B和D中主要是亚硝化单胞菌属,占比分别为24.56%、4.94%和0.63%,样品C主要为Nitrospirillum(0.69%)和硝化螺旋菌属(0.69%)。此外在样品中还检测到红灯食烷菌、羽扇豆根瘤菌等有益菌,以及弧菌属、伯克霍尔德菌等致病菌。【结论】阐述了4个样品微生物群落结构的多样性,确定了不同培养物中起主要作用的硝化细菌类群以及其它与环境物质循环相关或具有特殊生理特性的菌群,研究结果为硝化细菌富集培养物的实际应用奠定了基础。