渤海湾湾口表层沉积物中的核心细菌群落结构及其对环境因子的响应

【背景】近年来渤海湾环境恶化加重,影响了近海生态系统的可持续发展。微生物对环境的高度灵敏性使其能够迅速对环境的变更做出反应,在海洋能量流动与物质循环过程中发挥了无可替代的作用。【目的】为探讨渤海湾湾口沉积物中细菌群落分布特征及其对环境因子的响应,选取渤海湾湾口21个站位的表层沉积物样品进行探究。【方法】利用高通量测序技术(IlluminaHiSeq2500)对细菌16SrRNA基因V3-V4高变区进行测序,并结合相关环境因子分析沉积物中细菌群落组成和空间分布特征,试图探究起驱动作用的主要环境因子。【结果】研究区域广泛存在的细菌类群包括:变形菌门(Proteobacteria)占56.8%,酸杆菌门(Acidobacteria)占8.9%,绿弯菌门(Chloroflexi)占8.1%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占6.2%,其中γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria)和δ-变形菌纲(Delta-proteobacteria)为变形菌门中的优势类群。陆源有机物的输入使入海口及近岸处总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总有机氮(Total organic nitrogen,TON)含量偏高,并向周围呈辐射状降低,低值位于渤海湾中部深水区域。通过冗余性分析(Redundancy analysis,RDA)发现在研究区域中环境因素对物种组成和群落结构具有显著影响,其中粒径(4μm)和有机氮的影响较大(P0.05)。【结论】渤海湾微生物物种丰富,与环境因素关系显著,人为因素对微生物多样性和群落结构组成具有重要的影响作用。     

西北印度洋卡尔斯伯格脊卧蚕热液羽流影响区细菌群落结构特征及其演化

【目的】热液羽流影响区包括热液羽流流经区域和羽流中性浮力层下方受热液颗粒物影响的区域。随着热液羽流的演化,热液羽流影响区内微生物群落的结构组成也会发生相应的变化,但是,由于观测和取样困难等原因,迄今热液羽流影响区不同空间位置微生物的群落结构特征及其在月际尺度上的演化尚不清楚。【方法】中国大洋49航次在卧蚕1号热液喷口东南侧300 m处投放了沉积物捕获器锚系,在不同离底高度开展了为期18个月的观测和时序采水。本文采用Illumina MiSeq高通量测序技术对水样中的微生物类群进行测序分析,结合现场实时探测的浊度异常资料,研究卧蚕热液区附近中性浮力羽流和热液颗粒沉降区细菌群落结构的特征和演化及其影响因素。【结果】结果表明,样品中细菌群落以γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、弯曲菌纲(Camplylobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidia)、梭菌纲(Clostridia)和脱硫叶菌纲(Desulfobulbia)为主。在时间上,优势类群的相对丰度随浊度起伏发生变化,当浊度异常值升高时,弯曲菌纲相对丰度...     

模拟增温对青海湖鸟岛土壤微生物的影响

【背景】土壤微生物对其生存的微环境变化极为敏感,鸟岛作为湖滨湿地,对气候变化具有敏感性,但目前关于青海湖鸟岛的土壤微生物鲜有研究。【目的】探究气候变暖后青海湖鸟岛土壤微生物群落特征的变化。【方法】利用开顶箱模拟增温,通过高通量测序方法了解温度升高后土壤细菌及真菌的群落结构以及多样性的变化情况。【结果】温度的升高并未改变青海湖鸟岛土壤微生物的优势菌群,细菌优势菌群为变形菌门和酸杆菌门;真菌优势菌门为子囊菌门,优势菌纲为座囊菌纲。但增温改变了土壤微生物的群落结构,显著升高了拟杆菌门、蓝细菌门、Patescibacteria及球囊菌纲的相对丰度,显著降低了锤舌菌纲的相对丰度。土壤微生物群落的多样性指数也发生了变化,温度上升后微生物的ACE指数及Chao1指数均降低,细菌的Simpson指数及真菌的Shannon指数降低。【结论】青海湖鸟岛土壤微生物对温度升高的响应明显,增温改变了土壤细菌拟杆菌门、蓝细菌门、Patescibacteria的相对丰度及真菌的球囊菌纲、锤舌菌纲的相对丰度,降低了土壤微生物的多样性。     

乌梁素海湖滨湿地细菌群落结构多样性

【目的】了解乌梁素海湖滨湿地水陆过渡带细菌群落结构及多样性变化,探讨富营养化湖泊湿地基质条件对细菌群落结构的影响。【方法】应用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析和比较了依陆向分布的4个水陆过渡带样点的湿地细菌群落结构多样性,采用典型对应分析(CCA)探讨了湿地基质因子对细菌多样性的影响。【结果】DGGE图谱显示依湖泊水体沉积物(S-1)→湖滨芦苇沼泽沉积物(S-2)→湖滨碱蓬盐化草甸土壤(S-3)→岸上白刺荒漠土壤(S-4),4个样点的条带数依次减少,对应菌群结构及多样性变化显著;多样性指数分析结果显示,Shannon-Wiener指数(H)、均匀度(E)、丰富度(S)以及Simpson指数(DS)均显示依陆向分布逐步下降的规律,即:S-1S-2S-3S-4。序列比对结果显示,沉积物及土壤细菌分属于变形菌门(78.6%)、酸杆菌门(7.1%)、拟杆菌门(14.3%)这3个细菌类群,优势菌门为变形菌门,而变形菌门又分为5个亚群,其中ε变形菌纲为优势亚群;CCA结果表明,图中各条带对应物种的分布受铵态氮、总氮、有机碳、水溶盐总量、氯离子以及钾离子影响最大。【结论】乌梁素海富营养化湖泊的水陆过渡带湿地细菌群落结构存在较大差异,富营养化相关基质因子对细菌多样性影响较大。这为研究富营养化湖泊湿地水陆过渡带的细菌结构多样性及空间异质性提供了科学依据。     

青藏高原淡水湖普莫雍错和盐水湖阿翁错湖底沉积物中细菌群落的垂直分布

【目的】湖泊沉积物中存储着大量独特的微生物,这些微生物在湖泊生态系统生物地球化学循环中扮演着非常重要的角色。然而,很少有研究报道微生物群落在湖泊沉积物中的垂直分布。本文比较研究青藏高原淡水湖普莫雍错和盐水湖阿翁错沉积物在不同深度下细菌的丰度和群落结构。【方法】利用定量PCR(q PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分别测定细菌群落的丰度与群落结构。【结果】定量PCR结果显示,湖泊沉积物中细菌丰度均随深度增加而降低,盐水湖阿翁错和淡水湖普莫雍错的细菌丰度分别从1011数量级降到108数量级,从1012数量级降到1010数量级。在相对应的沉积物层,淡水湖沉积物的细菌丰度比盐水湖高1-2个数量级。变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图谱的分析表明,淡水湖沉积物细菌群落的DGGE条带数(丰富度)显著高于盐水湖(P=0.014);淡水与盐水湖泊沉积物细菌群落结构明显不同,同时在同一湖泊沉积物中上层(0-6 cm)和下层(7-20 cm)细菌群落结构也呈明显分异。系统发育分析表明,盐水湖阿翁错沉积物特有菌门为Gamma-变形菌、拟杆菌门、蓝细菌和栖热菌门,而淡水湖普莫雍错沉积物中特有菌门为Delta-和Beta-变形菌、酸杆菌和绿弯菌门。【结论】青藏高原淡水与盐水湖泊沉积物细菌丰度与群落结构具有明显的差异;同时,细菌群落结构在沉积物的不同深度也表现出差异。这些结果可为进一步阐明青藏高原湖泊生态系统中微生物对气候环境变化的响应提供科学依据。     

黄海海域海洋沉积物细菌多样性分析

【背景】海洋独特的环境造就了海洋生物的多样性,海洋沉积物中细菌对海洋环境具有至关重要的作用。【目的】研究陆地土壤和海洋沉积物间细菌群落相似性和差异性,以便更好地认识海洋细菌多样性,深入了解沉积物细菌在海洋环境中的潜在作用。【方法】从中国黄海海域及大连市大黑山脚下分别采集样品,以陆地土壤为对照,采用16SrRNA基因高通量测序技术分析海洋沉积物的细菌群落结构。【结果】海洋沉积物样品中芽孢杆菌纲(Bacilli)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度高于陆地土壤样品;海洋沉积物中亚硝化单胞菌(unculturedbacterium f. Nitrosomonadaceae)和厌氧绳菌(uncultured bacterium f. Anaerolineaceae)丰度虽低于陆地土壤,但丰度值也均高于1%;样品分类学统计显示酸杆菌门(Acidobacteria)在海洋沉积物和陆地土壤样品中的序列丰度比例都较大,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在海洋沉积物样品中的序列丰度大于陆地土壤样品。【结论】海洋沉积物细菌多样性可作为海洋环境恢复情况的重...     

基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析

【目的】分析乐安江从上游至下游水体细菌群落结构组成变化,揭示细菌群落结构组成变化的影响因素。【方法】分析不同河段水体中C、N、P、Cu、Zn、As和Pb等化学指标。对水体DNA的16S rRNA基因进行高通量测序确定细菌群落特征。基于Bray-Curtis距离的采样点非度量多维尺度(NMDS)分析和聚类分析研究乐安江水体细菌群落结构差异,基于冗余分析(RDA)研究环境因子与细菌群落的关系。【结果】乐安江水体中C、N、P、Cu、Zn、As和Pb等化学指标含量中下游偏高。中游河水受德兴铜矿废水影响,细菌群落多样性降低,下游受农业、生活废水影响,细菌群落丰富度和多样性升高。水体中优势菌群为β-变形菌纲(Beta-proteobacteria,53.03%)、放线菌门(Actinobacteria,20.24%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,14.75%)。中游受德兴铜矿废水影响,Beta-proteobacteria丰度增大,而Actinobacteria丰度减小;下游受微生物间捕食影响,Bacteroidetes丰度下降。在细菌群落与环境因子的关系中,DO是解释乐安江细菌群落结构变化的最佳环境因子。【结论】乐安江中游德兴铜矿废水和中下游农业、生活废水明显改变了水体细菌群落结构组成,使水体细菌群落特征从上游到下游发生显著变化。本研究为揭示人类活动对乐安江水生态环境的影响提供了参考性数据。     

五大连池不同火山喷发沉积物的细菌群落多样性研究

【目的】揭示五大连池火山区的细菌多样性。【方法】运用Illumina Miseq高通量测序技术解析五大连池不同火山喷发沉积物中细菌的群落组成和分布规律。【结果】五大连池火山区沉积物中的细菌主要包含厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)等23个细菌门类,其中,厚壁菌门、变形菌门丰度较高,芽孢杆菌属(Bacillus)为绝对优势菌群。另外,由于火山物质的同源性,导致各沉积物中细菌的代谢通路多与C、N、S、Fe等元素的生化循环相关,群落结构及功能具有一定程度的相似性。但由于各研究区域在沉积组分、环境因素及地质演化进程上的差异,致使芽孢杆菌属、地杆菌属(Geobacter)、酸杆菌属(Acidobacterium)、嘉利翁氏菌属(Gallionella)、Blastocatella等部分种群在不同火山沉积物中呈现差异化分布,具有典型的地域适应特性。【结论】五大连池火山沉积物中含有较为丰富的细菌资源,...     

东海北部滨海湿地铁氧化细菌的分布及其对不同氧气穿透深度的响应

【目的】滨海湿地生态系统位于淡水与海水交互地带,含有高浓度Fe²⁺的地下水渗透到沉积物表层形成的湿地径流和周期性潮汐淹水形成的含氧-缺氧界面有利于铁氧化细菌介导的Fe²⁺的生物氧化过程发生。然而,目前缺乏对滨海湿地生态系统中铁氧化细菌类群的全面评估。【方法】以上海崇明西沙湿地公园及浙江舟山市朱家尖岛东沙沙滩两地共5处滨海湿地沉积物为研究对象,分析沉积物的氧气穿透深度等环境参数,并基于16S rRNA基因扩增子测序技术,全面解析不同滨海湿地生态系统中细菌与铁氧化细菌的群落组成与分布特征。【结果】与崇明西沙湿地相比,朱家尖岛东沙沙滩有更深的氧气穿透深度,达到10 mm以上。非度量多尺度分析(non-metric multidimensional scaling, NMDS)统计结果表明,细菌群落结构主要受到区域位置不同导致的环境条件差异的影响,而铁氧化细菌的群落结构则受到采样的区域位置和沉积物氧气穿透深度的共同影响。崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩的优势细菌为蓝细菌门(Cyanobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);优势铁氧化细菌为嘉利翁氏菌属(Gallionella)、红细菌属(Rhodobacter)、Lepthothrix和Sideroxydans。【结论】通过对崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩沉积物中栖息的铁氧化菌的调查发现,铁氧化细菌的群落组成与湿地沉积物类型导致的氧气穿透深度差异具有密切联系。     

海草根际微生物与海草植株的互作效应

【目的】本文以三亚湾泰来草根际沉积物为主要研究对象,研究室内培养条件下泰来草根际沉积物微生物对于高温处理和海草定殖的响应。【方法】通过对培养过程中水体物理化学参数(如pH、溶解氧、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐)的监测以分析环境因子的变化;16S rRNA扩增子测序研究微生物群落结构的动态响应;通过荧光定量分析16SrRNA基因丰度变化。【结果】研究表明高温处理组在培养35 d后海水中磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐含量以及pH均要高于模拟原位环境的对照组,高温处理组根际沉积物微生物丰度在培养过程中呈现先上升后降低的趋势,同时,高温处理组根际微生物中初始阶段由厚壁菌门(32.4%)、变形菌门(22.92%)和梭杆菌门(27.21%)占据优势,培养一段时间后,厚壁菌门和梭杆菌门大幅度减少,逐渐被蓝细菌门和放线菌门所替代,最终由变形菌门(51.1%)占据主导地位,其中,属于硫还原细菌的脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae)和硫氧化细菌的螺杆菌科(Helicobacteraceae)的细菌丰度不断提高。【结论】揭示了海草的定殖会提高高温处理后沉积物的多样性,并塑造和改善其根际沉积物微生物群落组成。     

Age at menarche, at first intercourse, and at first pregnancy

Data from an urban sample of American women of reproductive ages demonstrate that age at menarche is correlated with age at first intercourse, that age at first intercourse is correlated with age at first pregnancy, and that menarche is therefore correlated with age at first pregnancy. This applied to both blacks and whites when examined for the early years of the reproductive cycle. Girls with early menarche, compared to those with late menarche, are more than twice as likely to have had intercourse by age 16, and almost twice as likely to have given birth or had a pregnancy terminated by age 18. It is therefore useful to think of the timing of menarche as an indicator of the probability of early intercourse and early childbearing.     

Flies at the Farm: Drosophila at Janelia

On August 1, 2006 the Howard Hughes Medical Institute’s first stand-alone research campus opened at Janelia Farm, near Washington DC. Our mission at Janelia is to do exceptional fundamental research. Our two scientific foci are to understand the function of neural circuits and to develop synergistic imaging technologies. To achieve this we have changed many of the conventions of academic and/or industrial science. The founding director at Janelia is the well-known Drosophilist Gerry Rubin, who has been a central figure in fly molecular, developmental and genomic biology in recent decades. Not coincidentally, we at Janelia fully appreciate the potential of flies to contribute to an understanding of neuronal circuits. Our objectives are ambitious, and in the first ten months of operations at Janelia we have made some good beginnings which I will describe below.     

Flies at the farm: Drosophila at Janelia

On August 1, 2006 the Howard Hughes Medical Institute's first stand-alone research campus opened at Janelia Farm, near Washington DC. Our mission at Janelia is to do exceptional fundamental research. Our two scientific foci are to understand the function of neural circuits and to develop synergistic imaging technologies. To achieve this we have changed many of the conventions of academic and/or industrial science. The founding director at Janelia is the well-known Drosophilist Gerry Rubin, who has been a central figure in fly molecular, developmental and genomic biology in recent decades. Not coincidentally, we at Janelia fully appreciate the potential of flies to contribute to an understanding of neuronal circuits. Our objectives are ambitious, and in the first ten months of operations at Janelia we have made some good beginnings.