基于环境DNA技术的辽东湾真核微藻群落结构特征

以18S rDNA V4区作为目标基因,利用自行设计的真核微藻鉴定引物V4（F/R）,结合高通量测序技术,对辽东湾2014年四季海水中真核微藻多样性进行了检测。结果发现,辽东湾海域注释到种的真核微藻有136种,41%的种类在中国海域未见报道,其中自养型占60%、异养型占10%、混合营养型占30%。研究对丰富中国海域微藻名录和外来海洋微藻背景数据库具有较大意义。     

黄河内蒙古段表层沉积物细菌多样性及群落结构类型

为掌握黄河内蒙古段表层沉积物微生物多样性、群落结构类型及其影响因素,采用高通量测序技术分析了6个采样点表层沉积物中的微生物多样性及群落结构。研究结果表明,黄河内蒙古段沉积物细菌丰度大小排序为乌拉特前旗(H3)老牛湾(H6)临河(H2)包头(H4)托县(H5)乌海(H1),微生物多样性排序为H6 H2 H5 H4 H3 H1,乌海沉积物中细菌丰度和微生物多样性都是最低的一个采样点。黄河内蒙古段表层沉积物中三大优势菌群分别为变形菌门(Proteobacteria,相对丰度32.39%)、绿弯菌门(Chloroflexi,13.25%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,12.16%)。细菌群落丰度与环境因子之间的冗余分析结果显示,沉积物中总有机碳(TOC)、离子交换容量(CEC)和总磷(TP)、总氮(TN)等环境因子对黄河内蒙古段沉积物细菌群落分布影响较大,负相关系数分别为82.5%、80.1%、85.5%和85.2%;微生物多样性与环境理化因子相关性分析结果表明,黄河沉积物微生物多样性格局与对氮磷等营养物质的损耗有直接关系。     

海生杆菌属的基因组测序数据分析

海生杆菌属首次于1997年鉴定,迄今包括18个物种,其中10个已完成全基因组序列测定。文中总结了海生杆菌属的菌种特征,并从碳源利用、聚羟基脂肪酸酯代谢和芳香族化合物降解三个方面对基因组测序数据进行了分析。研究发现,海生杆菌属具有完整的糖酵解途径和三羧酸循环,缺乏木糖利用基因。所有海生杆菌属菌种均含有Ⅰ型和Ⅲ型聚羟基脂肪酸酯合成酶的编码基因,表明该菌属可能具有普遍的聚羟基脂肪酸酯合成能力。海生杆菌属含有芳香族化合物的降解途径,苯、苯酚和苯甲酸可由不同的酶催化生成邻苯二酚,再由邻位断裂途径降解为3-酮己二酸,邻苯二酚也可由间位断裂途径降解为丙酮酸和乙酰辅酶A。基因组测序数据分析加深了对海生杆菌属代谢特征的认识,提示该菌属在聚羟基脂肪酸酯合成和海洋芳香族污染物治理方面有一定的应用前景。     

海南岛不同林龄短枝木麻黄凋落物内外真菌多样性分析

以海南海口桂林洋滨海立地上幼龄林、中龄林和成熟林短枝木麻黄为研究对象,采集凋落物和林地土壤样品,利用IlluminaMiseq PE300测序平台对凋落物内外真菌ITS rDNA进行高通量测序,分析了凋落物内外真菌群落多样性及其与凋落物和林地土壤理化性质的关系。结果表明：（1）所有样品获得669476条有效序列,隶属6门23纲59目119科212属314种。3林龄木麻黄凋落物外生真菌多样性和丰富度高于内生真菌。（2）内外真菌群落结构有较大共性,子囊菌门和担子菌门为优势门,煤炱目、炭角菌目和木耳目为内外真菌共同优势目。Coniochaetales、Magnaporthales等4个目仅在凋落物内部分布,而蛙粪霉目、丝孢酵母目为外生真菌特有菌群。（3）木麻黄凋落物pH值和有机碳显著影响着凋落物内生真菌群落结构,而土壤容重和铵态氮显著影响着外生真菌群落结构。研究结果为探讨微生物在木麻黄凋落物降解过程中作用的研究奠定基础。     

复幼促进核桃不定根发生的DNA甲基化机制探讨

该研究以核桃的复幼和成龄插穗为材料,通过甲基化修饰依赖性内切酶测序技术(MethylRAD-Seq),在全基因组水平上检测成龄与复幼插穗中DNA甲基化位点分布特征,进一步对复幼处理前后插穗中差异甲基化位点相关基因的表达情况进行分析。结果显示:(1)复幼处理可显著降低核桃插穗的DNA甲基化水平。(2)功能富集分析结果显示,差异甲基化位点相关基因主要参与油菜素内酯信号转导、次级代谢产物生物合成和木质素生物合成等功能,参与光合作用、MAPK(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路、果糖和甘露糖代谢、cAMP(cyclic AMP, CAMP)信号途径和苯丙烷生物合成等代谢通路。(3)qRT-PCR分析结果显示,复幼处理前后,不定根发生的关键调控基因NAC1、ARF5、ARF6和WRKY22在复幼和成龄材料中具有不同的表达模式。研究认为,复幼处理降低了核桃插穗中基因组DNA的甲基化水平,进而影响不定根发生过程关键功能基因的表达,可能是复幼调控核桃不定根发生能力的重要途径。     

基于Miseq测序技术分析黄颡鱼不同养殖模式下池塘微生物群落结构多样性

利用Miseq测序技术分析了黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco (Richardson)三种养殖模式[(黄颡鱼单养、黄颡鱼混养草鱼(Ctenopharyngodon idellus, Valenciennes)和黄颡鱼混养草鱼、鳙(Aristichthys nobilis, Richardson)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix, Valenciennes)]下养殖水体及底泥微生物群落结构多样性。结果显示, 12个样本共获得了655100条合格16S rDNA序列, 每个样本获得的有效序列数目为41256—77508, 可归纳为608—3686个分类操作单元。α多样性指数结果表明, 在三种养殖模式下末期水体的微生物群落丰度和多样性均高于养殖初期, 黄颡鱼混养草鱼模式下水体的群落丰度最高(Chao1指数: 2199.25, ACE指数: 2374.60), 黄颡鱼混养草鱼、鲢、鳙模式下水体微生物群落多样性最高(Shannon指数: 4.88, Simpson指数: 0.021)。样本聚类分析及PcoA主坐标分析结果表明, 黄颡鱼单养及黄颡鱼、草鱼混养模式下的水体和底泥的菌群组成及群落结构相似性较高, 黄颡鱼、草鱼、鲢、鳙混养模式下样本单独形成一类。从门水平的比较分析发现, 所有样本检测到细菌有8门, 其中变形菌门(Proteobacteria)的物种丰度在所有样本中占绝对优势地位。放线菌门(Actinobacteria)在养殖末期升高成为水体中占比第二的优势门, 尤其是黄颡鱼混养草鱼模式下(37.6%)。黄颡鱼在单养模式下, 养殖末期水体拟杆菌门(Bacteroidetes)细菌含量均明显增加(1.95%到10.98%)。从属水平的比较分析发现, 各样本之间的优势属组成有较大差异, 其中黄颡鱼在单养模式下水体样本中气单胞菌属(Aeromonas)在养殖末期丰度占优势(5.81%)。从微生物群落结构和多样性的角度考虑, 黄颡鱼、草鱼、鲢、鳙混养是一种值得推荐的养殖模式。     

探讨植物单染色体测序中的假阳性问题

单细胞测序技术目前虽已广泛应用于人类、动物、微生物等物种的研究,但由于细胞壁的存在,使得该技术在植物上的应用举步维艰。如果能先分离出植物单条染色体,然后再应用单细胞测序技术进行扩增和测序,则可以避免细胞壁的干扰,从而具有重要的应用价值。虽然科研人员一直尝试针对单条植物染色体进行测序,但目前尚未见有成功的报道,也未见有文章对失败的原因进行讨论。该研究以六倍体中国春小麦为材料,针对使用单细胞测序技术进行单染色体扩增过程中出现的假阳性问题进行了探讨,分析了单染色体扩增失败的主要原因,并通过高通量测序技术研究了外源污染的可能来源。结果表明:在对实验器具、耗材、环境污染严格防控的基础上,人体接触可能是造成污染的主要来源;同时,推测单染色体之所以扩增失败可能是因为染色体自身超螺旋状态造成引物难以结合和复制。该研究还针对存在的问题提出了可行性建议,为将来成功进行单染色体测序提供了有益的借鉴。     

建兰水晶艺叶片的超微结构和转录组学分析

水晶艺建兰(Cymbidium ensifolium)因其叶片上呈现出白色透明状,犹如水晶而得名,观赏价值高,但是其形成机理不明确。该研究以建兰‘铁骨水晶’为试验材料,通过对水晶叶片和绿色叶片进行显微结构和超微结构观察,并结合转录组测序等方法,探索建兰水晶艺叶片形成的原因。结果表明:(1)建兰‘铁骨水晶’水晶叶片比绿色叶片薄,叶肉细胞数量减少,形状不规则,且叶绿体含量少;水晶叶片的表皮气孔数量较绿色叶片显著减少;水晶叶片的叶肉细胞中叶绿体结构发育不良,叶绿体双膜和类囊体膜模糊,细胞中存在着大量的嗜锇颗粒。(2)转录组数据分析显示,水晶叶片中与光合作用-天线蛋白、光合作用等代谢途径相关的基因表达量显著下降,而与色素合成代谢途径相关的基因表达量上升。研究推测,建兰水晶艺叶形成的原因可能是由于与光合作用相关的基因表达量降低,导致叶绿体发育不良,叶绿素合成受阻,从而形成白色透明状叶片。     

微生物菌剂对猪粪堆肥中细菌群落结构的影响

以猪粪和小麦秸秆做堆肥试验,处理组添加外源微生物菌剂,利用常规方法对堆肥样品进行理化性状测定,采用高通量测序技术分析堆肥过程中细菌群落特征。理化性状测定结果表明: 添加外源菌剂可延长堆肥高温时间,降低堆肥发酵末期的pH,增加全氮含量,加快C/N的下降。主成分分析表明: 外源菌剂影响堆肥样品细菌群落的稳定性。门分类水平上,厚壁菌门、变形菌门和绿弯菌门的相对丰度在处理组中较高;纲分类水平上,梭状芽孢杆菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲在处理组的升温期和高温期相对丰度增加;科分类水平上,小单孢菌科和梭状芽孢杆菌纲的消化链球菌科、梭菌科以及盐厌氧菌科的相对丰度在处理组的升温期和高温期均呈上升趋势。Pearson相关性分析表明,盐胞菌属与外源菌剂呈显著正相关,而氨苄芽孢杆菌属与外源菌剂呈显著负相关。研究表明,猪粪堆肥中添加外源菌剂可使堆肥的理化性质和细菌群落结构均发生显著变化。     

基于宏基因组测序的扶桑绵粉蚧内共生菌多样性研究

[目的] 扶桑绵粉蚧是一种重要的入侵害虫,也被列为我国的检疫性有害生物。内共生菌的群落结构及与扶桑绵粉蚧关系的研究,将为研究扶桑绵粉蚧的入侵生物学和防治提供新的思路和参考。[方法] 利用宏基因组测序技术对室内饲养扶桑绵粉蚧内共生菌的物种组成、丰度和多样性进行了研究。[结果] 共鉴定获得29个门,47个纲,105个目,178个科,245个属,299个种。变形菌门、γ-变形菌纲、肠杆菌目、肠杆菌科、伯克氏菌属、Candidatus分别为各分类阶元的优势种群。共预测了36505个基因,其中77.27%的基因分布在200~499 nt的范围内。基因集KEGG注释表明,扶桑绵粉蚧内共生菌代谢相关基因最多,达384个,占49.48%;环境信息处理基因最少,仅8个,占1.03%;代谢相关基因最多的为氨基酸代谢基因,为64个,占28.19%。基因集COG注释表明,翻译、核糖体结构和生物发生的基因最多,其次为氨基酸转运和代谢基因,分别占27.64%和12.31%。[结论] 初步确定了扶桑绵粉蚧内共生菌菌群的群落结构和优势菌群,并初步分析了这些内共生菌的功能基因情况,为进一步研究内共生菌与扶桑绵粉蚧之间的关系提供了基础,以期从内共生菌的角度为该虫的防控提供新的策略。