高通量测序分析多种典型生境中厌氧氨氧化细菌的多样性分布特征

【背景】厌氧氨氧化过程是氮素循环过程的重要途径之一,在氮素循环中发挥重要作用。先前的研究已经证实了厌氧氨氧化细菌存在于多种生境中,但对其多样性分布还没有系统的研究。【目的】对厌氧氨氧化细菌在不同类型生境中的多样性分布规律进行深入分析,充分展示其在不同生境中的群落结构特点,并揭示多样性分布与环境因素之间的关系。【方法】在建立厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因序列数据库的基础上,运用高通量测序技术分析其在不同生境中的多样性分布特征。【结果】厌氧氨氧化细菌在红树林、海湾和河口生境中的多样性水平较高,而污泥和红壤的多样性水平明显较低。系统发育分析表明,这些生境中的厌氧氨氧化细菌主要由Candidatus Brocadia、Ca.Scalindua和未明确分类地位的菌属组成;从河流到红树林生态系统,随着盐度的增加,厌氧氨氧化细菌的优势种属由Ca. Brocadia转变到Ca. Scalindua,相关性分析也表明了盐度是导致不同生境中厌氧氨氧化细菌群落结构差异的主要因素。【结论】不同生境中存在不同的厌氧氨氧化细菌种群结构,环境条件的差异影响了厌氧氨氧化细菌的种群分布和系统演化。     

厌氧氨氧化细菌及其群落内细菌互作关系研究进展

厌氧氨氧化细菌具有的厌氧氨氧化反应是在厌氧条件下将氨氮和亚硝氮或一氧化氮转化为硝氮、生成氮气的过程,因其能够高效低能地处理低碳氮比废水而广受关注.目前,厌氧氨氧化细菌仍未实现纯培养,借助宏组学手段研究厌氧氨氧化细菌及其群落内细菌之间的互作关系是近年来的研究趋势.本文介绍了厌氧氨氧化细菌的种类和特性,综述了厌氧氨氧化细菌...     

舟山群岛海域沉积物厌氧氨氧化细菌多样性

通过构建16S rRNA基因文库和克隆测序研究了舟山海域沉积物中厌氧氨氧化细菌(AAOB)的多样性。从5个克隆文库中共获得297条16S rRNA基因序列,包含16个操作分类单元(OTUs)。离岸距离较近的3个站具有相似的群落结构,且与离岸较远的2个站具有明显差异。系统发育结果显示,Scalindua属是该海域AAOB的优势类群,95.3%的序列与Scalindua属AAOB具有较近的亲缘关系;1条序列与Kuenenia属具有较近的亲缘关系;此外还有15条序列与已知的AAOB相似性较低。相关性分析表明沉积物有机碳含量与多样性指数具有显著正相关,可能是该海域AAOB多样性变化的重要影响因子。     

海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化

细菌厌氧氨氧化过程是在一类特殊细菌的厌氧氨氧化体内完成的以氨作为电子供体硝酸盐作为电子受体的一种新型脱氮反应.厌氧氨氧化菌的发现,改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识:反硝化细菌并不是大气中氮气产生的唯一生物类群.而且越来越多的证据表明,细菌厌氧氨氧化与全球的氮物质循环密切相关,估计海洋细菌的厌氧氨氧化过程占到全球海洋氮气产生的一半左右.由于氮与碳的循环密切相关,因此可以推测,细菌的厌氧氨氧化会影响大气中的二氧化碳浓度,从而对全球气候变化产生重要影响.另外,由于细菌厌氧氨氧化菌实现了氨氮的短程转化,缩短了氮素的转化过程,因此为开发更节约能源、更符合可持续发展要求的废水脱氮新技术提供了生物学基础.     

太湖竺山湾沉积物中氨氧化原核生物的垂直分布与多样性

原核生物驱动的氨氧化过程对于富营养化湖泊的氮循环具有重要意义。为了解太湖藻型湖区沉积物中氨氧化原核生物的垂直分布和多样性特征,采用分子生态学方法,对竺山湾沉积物剖面中氨单加氧酶基因(amoA)或16S rRNA基因等特征分子标记的变化和序列特征进行了分析。结果表明,氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)共存于沉积物各层。AOB的优势种在5cm深度以下发生明显改变,这可能与沉积物氧化还原电位及铵态氮的变化有关;所有细菌amoA序列均属亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)。AOA群落结构自表层至7cm深度变化不大,所有古菌amoA序列分属泉古菌CG1.1b和CG1.1a两大类群,这可能与太湖形成历史上的海陆交替过程有关。此外,沉积物各层均未发现典型厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)细菌16S rRNA基因序列。这些发现丰富了对太湖藻型湖区氨氧化原核生物分布、多样性及环境调控原理的认识,对理解富营养化湖泊氨氧化规律、认识湖泊生态系统氮循环功能具有借鉴意义。     

厌氧氨氧化细菌的研究进展

厌氧氨氧化是指微生物在无氧条件下,以NO2-为电子受体,将NH4+氧化成N2的过程,该过程主要由浮霉菌门下的厌氧氨氧化细菌参与.厌氧氨氧化细菌广泛存在于海洋生态系统、淡水生态系统、陆地生态系统及其他一些特殊生境中,其在废水生物脱氮和地球氮循环中扮演着重要角色.本文从厌氧氨氧化细菌的发现历程、种类、特性、代谢途径、分布、...     

东湖表层沉积物中氨氧化古菌和氨氧化细菌丰度及多样性研究

研究通过高通量测序和荧光定量PCR等分子生物学分析方法, 以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记, 研究了东湖表层沉积物中AOA和AOB的群落多样性、丰度及其与环境因子的关系。结果表明, 东湖沉积物AOA主要为Nitrosopumilus, 其群落结构与沉积物中总氮含量显著相关, 而AOB主要为Nitrosomonas, 群落结构与沉积物中总有机碳和总磷显著相关。此外, 不同季节AOA丰度均高于AOB, 且沉积物AOA数量与温度呈显著负相关, 但AOB丰度变化不明显。东湖沉积物中AOA可能主导了氨氧化过程。     

海洋厌氧氨氧化细菌分子生态学研究进展

厌氧氨氧化细菌是能在厌氧的条件下将氨氧化为氮气的一类细菌,这类细菌执行着以前未被人们所认知的一个独特的过程--氧氨氧化过程,据估计厌氧氨氧化过程对于海洋氮气的形成有30%～50%的贡献率;海洋厌氧氨氧化细菌能与氨氧化细菌及氨氧化古菌存在潜在的耦合作用,对于海洋氮循环复杂机制的阐述有着非常重要的意义;同时海洋厌氧氨氧化细菌独特的细胞和基因组结构,也成为了解海洋细菌进化重要的模式微生物之一.本文综述了近年来国内外厌氧氨氧化细菌分子生态学方面的进展,并结合作者的工作对未来的研究进行展望.     

攀枝花不同海拔高度烤烟农田红壤中氨氧化细菌与氨氧化古菌的群落结构分析

为探究攀枝花干热河谷区农田土壤氨氧化古菌（Ammonia oxidizing archaea,AOA）与氨氧化细菌（Ammonia oxidizing bacteria,AOB）群落对海拔高度的响应特征,深入认识该区域的氮素循环过程。以攀枝花米易县不同海拔（1600 m、1800 m和2000 m）农田红壤为研究对象,运用化学分析和末端限制性片段长度多态性（Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP）分别测定土壤理化性质、AOA和AOB群落组成及多样性,研究不同海拔农田土壤中AOA和AOB群落变异及其驱动因子。研究结果显示,不同海拔农田土壤pH均小于7,土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、速效钾（AK）和铵态氮（NH₄⁺-N）含量随海拔升高而降低,碱解氮（AN）、有效磷（AP）和硝态氮（NO₃^--N）含量随海拔升高先增加后降低;随海拔升高,AOA群落多样性指数增加,而AOB群落多样性指数先增加后降低;AOA以亚硝基球菌属（Nitrososphaera）为优势菌群,AOB以亚硝化螺菌属（Nitrosospira）为优势菌群;土壤有机碳（SOC）、速效钾（AK）和硝态氮（NO₃^--N）是影响该区域农田土壤AOA和AOB群落发育的主要因子。总体而言,攀枝花干热河谷区不同海拔农田土壤AOA和AOB群落结构变化明显,土壤硝态氮、速效钾和有机碳是影响AOA和AOB群落结构变异的主要因子;研究结果可为揭示干热河谷区农田红壤氮循环相关微生物的海拔分布格局提供理论依据。     

滇池沉积物中厌氧氨氧化细菌分布的时空差异

正厌氧氨氧化作用(Anaerobic Ammonia Oxidation,Anammox)是细菌在厌氧条件下,以NO_2~-为电子受体,以铵离子为电子供体的氧化还原反应[1]。厌氧氨氧化细菌的生长极为缓慢,只能在高菌体浓度时才显示其氨氧化活性,且对氧的存在十分敏感,所以传统的微生物纯化、分离和培养的方法并不适用于厌氧氨氧化细菌。由于微生物可培养技术的局限性,因此实时荧光定量PCR技术成为定量描述难培养微生物分布和丰度的有力手段[2]。宋亚娜等[3]。利用荧光定量PCR方法对土壤中厌氧氨氧化细菌进行了检测,但对于高原湖泊底泥中厌氧氨氧化细     

青海玉树高原不同生境类型蝶类群落结构与多样性

2016年和2017年的5—8月,在玉树市选取森林、灌木、高寒灌丛、高寒草甸草原和裸岩5种生境进行蝴蝶种类资源和群落多样性的调查,共记录到蝶类个体数1580头,62种,隶属于7科40属。其中古北界19种,占总种数的30%,东洋界2种,占总种数的3%,两界共有种(广布种) 41种,占总种数的67%。蛱蝶科(535只)个体数量最多,占蝶类个体总数的34%。计算并分析了5种生境中蝴蝶多样性指数(H')、优势度指数(D)、物种丰富度指数(R)、均匀度指数(J)和相似性系数(I),结果表明:灌木生境具有最高的多样性指数,较高均匀度指数和物种丰富度指数以及最低的优势度指数;高寒草甸草原蝶类的多样性指数、均匀度指数、物种丰富度指数均为最低,而优势度指数最高。     

运城盐湖细菌群落结构及生态多样性分析

运城盐湖作为一个人类活动深入参与的高盐环境,其中的细菌群落结构及生态多样性既有盐湖环境的共性,又有自身的特殊性。【目的】运城盐湖湖水颜色丰富,蕴含着大量嗜盐及耐盐微生物资源。为了深入探究运城盐湖细菌资源分布规律,对不同水域中细菌多样性和群落结构进行研究,探讨运城盐湖不同水域中细菌群落结构的变化规律。【方法】基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序,对运城盐湖不同水域的细菌群落结构进行分析,同时对微生物的潜在代谢功能进行预测。【结果】运城盐湖不同水域中的优势细菌类群有所差异,在盐湖中部,假单胞菌门(Pseudomonadota)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)是优势类群;而在运城盐湖东部,芽孢杆菌门(Bacillota)则是主要类群;在运城盐湖西部,髌骨菌门(Patescibacteria)类群较为丰富。对运城盐湖不同区域的细菌多样性进行分析,数据显示盐湖中部浅黄色湖水中微生物多样性显著高于盐湖东部和西部区域,但盐湖中部红色湖水区域的微生物多样性较低。另外,在盐湖中部,湖水颜色不同的区域细菌物种分布也具有较大的差异。对运城盐湖细菌代谢功能进行预测分析发现,在盐湖不同区域的微生物参与的代谢通路活性各不相同,表现出较强的区域分布性,盐湖东部和西部的微生物代谢比盐湖中部更具有活性。【结论】运城盐湖微生物多样性丰富,不同水域的细菌多样性具有显著差异,盐湖不同水域的环境对细菌群落结构具有一定影响。本研究为运城盐湖细菌资源多样性的保育及开发利用提供了重要的理论基础。     

豚草发生地土壤昆虫群落结构及动态

采用分层取样法、大类群分类法和数理统计方法,研究了普通豚草Ambrosia artemisiifolia和三裂叶豚草A．trifida发生地土壤昆虫的群落结构及动态。共采集土壤昆虫46个科（成虫与幼虫分开单列）,隶属于12个目,其中弹尾目个体数占绝对优势（占土壤昆虫总个体数的80.879%）,其次是膜翅目（8.765%）、鞘翅目幼虫（3.951%）和双翅目虫（3.093%）,其余合计占3.312%。在46个科中,优势类群有3科：棘跳虫科（Onychiuridae）（占土壤昆虫总个体数的32.756%）、鳞跳虫科（Tomoceridae）（18.869%）和节跳虫科（Isotomidae）（18.178%）。土壤昆虫个体数和类群数,随着豚草生长季的推进而增加,8月达到最高值。豚草降低了土壤昆虫的个体数量和群落多样性,根据逐月方差分析和多重比较,8月和9月对照样地土壤昆虫个体数量和多样性指数均显著高于豚草样地。豚草表现出对某些土壤昆虫类群的驱避作用,步甲科（Carabidae）成虫、拟花萤科（Dasytidae）幼虫、叶蝉科（Jassidae）、阎甲科（Histeridae）和管蓟马科（Phloeothripidae）在豚草整个生长季从未在豚草样地中出现。豚草对于土壤昆虫的抑制作用在豚草纯群落和植物生长旺季更为明显。土壤昆虫的垂直分布具有明显的表聚性。     

厌氧氨氧化菌内含物——糖原颗粒

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是分类学上新近建立的细菌类群。由于生长缓慢,培养困难,迄今没有获得纯培物。与已知细菌类群相比,AnAOB具有诸多特异性细胞结构和功能。AnAOB是化能自养型细菌,但在其细胞内经常可见贮藏性的内含物——糖原颗粒。探讨这种糖原颗粒的性状与动态,可深化人们对AnAOB的认识。本文结合文献报道及前期研究基础,对厌氧氨氧化菌糖原颗粒的结构、代谢和功能特性进行了探讨,分析认为AnAOB糖原颗粒分布于核糖细胞质内,且处于多途径合成与多位点消耗的动态平衡中;此外,糖原颗粒具有提供能量、碳架和应激保护等能力,对逆境下AnAOB的生存具有重要意义。本综述可为厌氧氨氧化菌的深入研究和工程应用提供支撑。     

卧龙大熊猫生境的群落结构研究

系统样方调查,研究了卧龙大熊猫生境的物种结构与群落特征。结果表明,大熊猫原 始生境群落特征表现为微个样方内的物种数平均为２１．５７个,盖度为１．６４,物种多样性指数为１．５７,优势度指数０．３８,最大平均树径达７９．４ｃｍ,平均每平方米竹类生物量为６．７３ｋｇ。大熊猫对生境的群落结构也有较广的适宜性,在卧龙落叶直林, 叶－针叶混交林及针叶林３种植被型均可为它的适宜生境。但生境适宜性程度及生境质量主     

柑橘黄龙病株不同部位内生细菌群落结构的多样性

采用PCC(Pearson correlation coefficient)、系统聚类和多样性指数研究了柑橘黄龙病(citrus huanglongbing,HLB)植株不同部位叶片、枝条及其根部内生细菌的相互关系及其群落结构多样性.结果表明,从供试柑橘中分离得到26株内生细菌(叶片10株,枝条14株,根部2株)隶属于10个属19个种.Nested-PCR结果显示,柑橘植株不同空间叶片中,黄龙病病原的阳性检出率为58.3％.用LSD法比较显示,柑橘内生细菌在不同器官的分布量大小依次为根＞叶＞枝条.上、中、下不同部位叶片和枝条内生细菌分布量差异不显著,而东、西、南、北不同方位的叶片和枝条内生细菌分布量差异显著(P＜5％).柑橘内生细菌之间的PCC分析表明,Bacillus pumilus和Bacillus sp.与柑橘黄龙病病原菌呈显著负相关,Bacillus sp.和Bacillus pumilus与Bacillus subtilis呈显著正相关.Bacillus brevis和Escherichia hermannii与Bacillus vesiculariss存在显著正相关.对柑橘不同器官内生细菌的PCC分析表明,同种器官的内生细菌之间呈正相关,不同器官的内生细菌之间呈负相关.以内生细菌在各器官的分布量为指标分析不同器官之间的相关性,结果表明,叶片与枝条呈正相关,PCC为0.55,叶片与根部、枝条与根部均呈负相关,PCC分别为-0.19和-0.13.16S rDNA序列聚类分析表明,柑橘内生细菌可分为两大类,第Ⅰ大类为革兰氏阳性菌,第Ⅱ大类为革兰氏阴性菌.第Ⅰ大类又可以分为芽孢杆菌属和短小杆菌属两个亚类,第Ⅱ大类也可以分两个亚类.对柑橘黄龙病病原与叶片内生细菌进行聚类分析,可以分为三类,第Ⅰ类特征为内生细菌存在所有部位的叶片;第Ⅱ类特征为内生细菌与黄龙病病原菌存在负相关性;第Ⅲ类特征为内生细菌只存在特定部位叶片.当马氏距离为27.23时,可将柑橘黄龙病内生细菌群落结构聚为3类,第Ⅰ类特点是在不同部位叶片均有分布,为完全分布类型,且分布量较大,第Ⅱ类特点是在各器官中均为不完全分布类型,且分布量不均匀,第Ⅲ类特点是根部分布特性且分布量较大.分析多样性指数表明,SHANNON(H1)指数在叶片最高,根部最低.SIMPSON(D)指数在枝条最高,根部最低.Pielou指数在根部最高,枝条最低.     

淮南地区粉螨群落结构及其多样性

在淮南地区仓储、人居、工作、野外4类生境中采集粉螨样本,行分离、镜检,共检获粉螨3 650头,隶属于7科20属,共32种。结果表明,其物种数S、丰富度指数R、多样性指数H′排序均为仓储环境>野外环境>人居环境>工作环境,野外环境中粉螨群落的均匀度指数最大,工作环境中粉螨的优势度指数最大。工作和野外环境的群落相似性指数最低,达到极度不相似水平。结果表明,粉螨群落的结构及多样性与其生境条件直接相关,人类活动是较为重要的影响因素。     

青藏高原察尔汗盐湖地区可培养中度嗜盐菌的群落结构与多样性

【目的】研究青海察尔汗盐湖地区的可培养中度嗜盐菌的群落结构及多样性。【方法】采用多种选择性培养基进行中度嗜盐菌的分离、培养;通过16S r RNA基因序列扩增、测定,根据序列信息,进行系统进化树构建、群落结构组成分析及多样性指数计算。【结果】从察尔汗盐湖卤水及湖泥中分离到中度嗜盐菌421株,合并重复菌株后共83株中度嗜盐菌。菌株16S rRNA基因序列信息显示,4株中度嗜盐菌为潜在的新分类单元。83株嗜盐细菌分布于3个门的6个科16个属。其中,Bacillus属、Oceanobacillus属和Halomonas属为优势属。多样性结果显示,水样中的菌株多样性高于泥样,而泥样中的菌株优势度高于水样。【结论】察尔汗盐湖中度嗜盐菌具有丰富的遗传多样性,种群种类丰富,优势菌群集中,该盐湖地区存在可分离培养的中度嗜盐菌的疑似新物种。     

厌氧氨氧化菌火山口结构

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, anammox)是微生物学、地质学和环境学领域的重要反应,厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是厌氧氨氧化的驱动器,探明AnAOB的生物学性状对厌氧氨氧化的应用具有重要意义。火山口结构是AnAOB的标志性微观结构,也是AnAOB的重要识别特征。由于迄今没有获得AnAOB纯培养物,相关研究进展缓慢。本文对AnAOB及其所归属的浮霉状菌的火山口结构研究进展作了综述,探讨了火山口结构的形态特征、生理功能和生态意义,得出以下结论:(1) AnAOB的火山口结构均匀分布在细胞表面,其直径约5 nm;(2) AnAOB的火山口结构推测向外可连通细胞外膜和内膜,向内可与厌氧氨氧化体膜相连,对于物质转运及转化具有重要意义;(3)火山口结构具有遗传稳定性,其形成可能与鞭毛脱落相关;(4) AnAOB的火山口结构可能通过促进细胞物质交流、信息通讯等在维持其生态位稳定方面起作用。