滇池水中细菌和古菌氮代谢功能基因的空间分布

氮代谢在滇池水生态系统氮素循环和转化过程中起到重要的作用,不仅真核生物参与氮素转化,原核生物作为氮素循环的主要驱动者,在氮素生物化学循环中的作用更不容忽视.基于16S rDNA高通量测序技术,监测滇池草海和外海区域13个点位,分析滇池水中原核生物氮循环功能关键基因的分布特征.结果发现,滇池水中细菌35门, 427属,主要以变形菌门和拟杆菌门为优势门类;古菌14门, 61属,主要以广古菌门为优势门类;β多样性指数显示滇池整体细菌丰富度指数高于古菌,草海细菌多样性指数高于外海.PICRUSt功能解析表明细菌和古菌具有功能上的丰富性,细菌中有35个参与氮代谢的KO通路,涉及氮异化硝酸盐还原基因nirB、一氧化氮还原酶基因norB和硝酸还原酶基因nasK等关键基因;古菌中有23个参与氮代谢的KO通路,涉及固氮酶基因nifH、nifK和nifD,古菌固氮酶基因拷贝数显著高于其它氮代谢基因,草海中古菌氮代谢能力整体高于外海,滇池水中古菌比细菌固氮潜能更大.本研究从原核生物氮循环中功能基因的角度,探讨滇池不同区域水中细菌和古菌氮循环差异,为进一步揭示氮循环机制,解决氮素污染引起的富营养化提供理论参考.     

PCR-DGGE研究青海农村户用沼气池微生物群落结构

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析技术,对青海农村户用沼气池内细菌及古菌群落结构进行分析.结果表明,沼气池含有丰富的细菌及古菌类群,且泥样间的细菌和古菌的群落结构存在差异.4个户用沼气池发酵系统中,细菌分属于5个门,优势类群为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria).在属分类水平上,属于24个类群,最优势类群为理研菌科佩特里单胞菌属(Petrimonas)、假单胞菌属(Pseudomona)、泰氏菌属(Tissierella)和梭菌属(Clostridium).同时,沼气池发酵系统中古菌主要包括热丝菌属(Thermofilum)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷菌属(Methanogenium),其中,Methanobrevibacter和Methanogenium是沼气池内最优势的产甲烷菌.说明沼气池的产甲烷途径主要是氢营养代谢类型,水解、酸化过程主要由来自动物消化系统内的细菌完成.     

北京市大屯垃圾转运站渗滤液微生物群落分析

生活垃圾转运站是城市生活垃圾收运体系的重要组成部分,其微生物群落结构研究对转运站恶臭污染控制和渗滤液处理有重要意义。选择北京市大屯垃圾转运站,采用高通量测序技术对转运站垃圾压缩原液中细菌、真菌和古菌的群落结构进行分析。结果表明,细菌包括22个门,357个属,菌属Lactobacillus、Acetobacter、Paralactobacillus、Acinetobacter、Pseudomonas、Prevotella、Klebsiella、Bacteroides、Myroides在细菌群落中占比均>1%。真菌包含4个门,67个属,Candida为真菌中的优势属,其比例占真菌群落的96.7%。古菌有3个门,35个属,其中菌门Parvarchaeota占古菌群落的86.4%,其所包含的物种在纲、目、科、属分类水平上目前均尚未命名;古菌中产甲烷菌种类丰富,共有18个属。垃圾转运站渗滤液中微生物种类丰富,细菌群落的多样性最高,真菌、古菌次之。转运站中的微生物已形成了一个初步的降解体系。     

碧流河水库细菌群落结构特征及其关键驱动因子

为了解碧流河水库细菌群落结构及其多样性变化,探讨环境因子对其的影响,于2016~2017年应用16S r DNA高通量测序技术,分析比较了碧流河水库一年周期内4个季节的细菌群落结构及其多样性差异,使用冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨水体环境因子与细菌群落结构及其多样性的关系.结果表明,全年碧流河水库细菌群落多样性指数(ShannonWiener指数)平均达6.9,冬季夏季春季秋季.序列比对结果显示,除了分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,共发现了细菌44门115纲184目368科865属,优势菌门为变形菌门Proteobacteria 34.16%,蓝菌门Cyanobacteria 24.35%,放线菌门Actinobacteria 13.35%,拟杆菌门Bacteroidetes 12.42%.优势菌门变形菌门中优势菌纲为β-变形菌纲β-Proteobacteria18.34%,优势菌属为unidentified_Chloroplast 17.73%;RDA结果表明不同菌群受环境因子影响不同,悬浮物(TSS)、透明度(SD)、酸碱度(p H)、活性磷(ADP)、溶氧(DO)、总磷(TP)、亚硝酸氮(NO-2-N)为影响群落分布主要的环境因子,其中夏季菌群与NO-2-N、ADP、TP和TSS显著正相关.     

含盐农村生活污水灌溉对土壤微生物的影响

为探究农村生活污水中盐分对土壤养分及细菌、真菌的影响,以《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2021)中含盐浓度标准限值1 g/L为中位数,设置ZCK (0 g/L)、ZRW(raw water) (0.2 g/L)、ZW1 (0.5 g/L)、ZW2 (0.8 g/L)、ZW3 (1.2 g/L)、ZW4 (1.6 g/L)、ZW5 (2.0 g/L)共7个不同盐分梯度处理试验,并采用高通量测序技术分析土壤细菌及真菌群落微生物组成等. 结果表明:①土壤全盐量与土壤总氮、总磷、有机质含量均呈极显著负相关. ②灌溉盐度在0~2 g/L内,其中Na+含量与细菌Chao1指数、Shannon-Wiener指数均呈极显著负相关(P<0.01),全盐量、Ca2+含量均与真菌Shannon-Wiener指数、Chao1指数、ACE指数呈显著正相关(P<0.05). ③整体来看,土壤细菌以变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)为优势菌门,以Arthrobacter、RB41、Gaiella、Rubrobacter、Sphingomonas为优势属. 土壤真菌以子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为优势菌门,以Mortierella、Neocosmospora、Metarhizium、Chaetomium为优势属. ④ Mg2+、Cl?为影响土壤40 cm深度处细菌优势菌门的主要盐基离子,其贡献率表现为Mg2+>Cl?,真菌优势菌门无显著影响因子. 研究显示:高含盐(>1 g/L)会显著降低土壤细菌的Shannon-Wiener指数,显著增加土壤真菌的Shannon-Wiener指数与Chao1指数,并且显著影响土壤细菌群落的相对丰度;含盐生活污水灌溉下土壤细菌功能预测代谢通路多为膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢;真菌功能预测多以腐生营养型与病例营养型为主.      

大庆聚驱后油藏内源微生物群落结构解析与分布特征研究

利用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)技术和主成分分析法(principal component analysis,PCA)解析了大庆油田聚驱后油藏的细菌和古菌群落结构组成及分布特征.结果表明,注水井中的细菌主要以好氧的假单胞菌属和不动杆菌属为主,注水井近井地带以兼性厌氧的肠杆菌属为主,各采油井中的细菌则包括陶厄氏菌属、梭菌纲、假单胞菌属、油杆菌属及大量的未培养细菌;各注水井及注水井近井地带检测到的古菌主要是乙酸型产甲烷的甲烷鬃菌,各采油井中古菌则以甲烷微菌属、甲烷螺菌属及甲烷杆菌属等为主.总体上,该聚驱区块从注水井到采油井,细菌优势菌群依次呈好氧细菌-兼性厌氧细菌-严格厌氧细菌分布;古菌的分布受环境因素及微生物代谢产物影响,注水井和采油井中的优势菌群差异显著.     

滨海化工园区海域沉积物古菌多样性及其影响因素研究

古菌在海洋生物圈中起着极其重要的作用,影响着海洋生态系统碳、氮、硫和铁等元素的循环。海洋沉积物中拥有大量古菌,对它们的分布和多样性调查是了解其生态功能的前提和基础。采用Illumina MiSeq PE300宏基因组高通量测序技术,以浙江省椒江化工园区附近海域沉积物为研究对象,开展古菌群落进行调查研究。在8个站位中鉴定得到古菌共11门37科52属。从门水平上看,奇古菌门(Thaumarchaeota)在多数站位均表现出明显优势,其相对丰度占总数的49%。其它较为丰富的门类包括泉古菌门（Crenarchaeota）、广古菌门（Euryarchaeota）、Woesearchaeota等。从属水平上看,Nitrosopumilus是最主要的优势菌属,其相对丰度占总数的48%。本次调查发现调查海域沉积环境存在较明显的空间异质性,一定程度上对古菌群落结构造成了影响。镉、铅、砷、铬、汞等重金属与一些古菌门类存在着显著相关。     

盐碱地不同土地利用方式下土壤细菌群落结构多样性差异分析

为了研究盐碱地不同土地利用方式下土壤细菌群落结构特征分布,利用高通量测序技术,对黄河三角洲地区的耕地、园地和荒地中3个不同深度的土壤细菌群落结构多样性进行了研究.结果表明:①荒地中的土壤细菌群落丰富度和多样性均大于其他土地利用类型.②相同土地利用类型的细菌群落结构相似度较高,而不同土地利用类型的细菌群落结构有一定的差别.③细菌群落在门类水平上达到20门以上,优势菌种均以放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门及浮霉菌门为主,相对丰度约为69%～83%;属类水平的细菌群落达230多属,酸杆菌属在土壤中的相对丰度最高,为5.76%.④土壤有效磷、速效钾和有机质含量与土壤细菌多样性指数呈显著相关性.     

发酵温度对青海农用沼气池微生物群落的影响

为了研究发酵温度对青海农用沼气池微生物群落结构的影响,以沼气池全年6个温度时期的24个泥样为研究对象,采用变性梯度凝胶电泳分析样品中细菌与古菌的群落结构及其变化差异.结果显示：发酵温度的波动变化对微生物群落结构、多样性及沼气池产气量影响显著.细菌在温度最高（九月中旬）和最低（三月中旬）的2个采样时期多样性最高,古菌仅在温度最高时期多样性最高.在细菌类群中,厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes和变形菌门Proteobacteria是所有样品中丰度最高的类群（三者总和>72.43%）,是发酵系统中重要的功能细菌类群.细菌属分类水平上,理研菌科佩特里单胞菌属Petrimonas、梭菌属Clostridium、泰氏菌属Tissierella和假单胞菌属Pseudomona是所有样品的优势类群,总丰度比例较为恒定（约32.40%）.在古菌类群中,甲烷微菌目是最优势类群,丰度为40.62%~64.74%.产甲烷菌属Methanogenium是所有样品中主要的产气功能种群,丰度波动范围为32.62%~55.74%,随全年温度的变化而波动,此与沼气的产气规律相一致.     

草海湖滨带沉积物微生物群落对磷形态的影响

为探究高原湖泊湖滨带沉积物中微生物群落对磷赋存形态的影响,以草海湖滨带沉积物为研究对象,分析了磷素赋存形态;通过高通量测序技术分析了细菌和古菌的群落组成.结果表明,草海湖滨带表层沉积物的总磷含量范围在662.89~881.26mg/kg之间,平均值为750.36mg/kg;各磷形态中NaOH-NRP＞Res-P＞BD-P＞HCl-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P.细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)等59个门和硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)等1259个属组成;古菌群落由泉古菌门(Crenarchaeota)等8个门和甲烷丝菌属(Methanosaeta)等67个属组成.冗余分析、主成分分析和共现性网络分析表明,微生物群落能驱动草海沉积物中磷的形态转化,细菌主要通过影响铁的氧化/还原和碱性磷酸酶的活性;古菌则通过改变有机质和酸性磷酸酶活性来调控沉积物磷形态.     

Molecular characterization of microbial communities in bioaerosols of a coal mine by 454 pyrosequencing and real-time PCR

Microbial diversity and abundance in bioaerosols of a coal mine were analyzed based on 454 pyrosequencing and real-time polymerase chain reaction(PCR). A total of 37,191 high quality sequences were obtained and could be classified into 531, 1730 and 448 operational taxonomic units respectively for archaea, bacteria and fungi at 97% sequence similarity. The Shannon diversity index for archaea, bacteria and fungi was respectively 4.71, 6.29 and 3.86, indicating a high diversity in coal mine bioaerosols. Crenarchaeota, Proteobacteria and Ascomycota were the dominant phyla for archaea, bacteria and fungi, respectively. The concentrations of total archaea, bacteria and fungi were 1.44 × 108, 1.02 × 108 and 9.60 × 104cells/m3, respectively.Methanotrophs observed in bioaerosols suggested possible methane oxidation in the coal mine. The identified potential pathogens to coal miners, such as Acinetobacter schindleri,Aeromonas cavernicola, Alternaria alternata, Aspergillus penicillioides, Cladosporium cladosporioides,and Penicillium brevicompactum were also observed. This was the first investigation of microbial diversity and abundance in coal mine bioaerosols. The investigation of microbial communities would be favorable in promoting the progress of methane control based on microbial technique and concern on coal miners’ health.     

包头南海湖浮游植物优势种生态位及种间联结性季节分析

为了解寒旱区浮游植物群落年内结构变化和演替规律及其优势种的联结性,于2017年12月~2018年11月对包头市南海湖的浮游植物群落进行了调查分析.共鉴定出浮游植物7门66属151种,其中浮游植物优势种有4门15属15种,其种类和丰度随季节而变化.运用改进的Levins公式和Petraitis指数测定浮游植物优势种的生态位量度,发现不同季节各优势种的生态位宽度和生态位重叠不尽相同,各优势种对环境因子的适应能力也存在较大差异,在年内各种生境条件下,微小平裂藻生态位变化幅度最显著,依此认为微小平裂藻可作为南海湖水体污染状态指示种,且有可靠的生态学依据.生态位重叠值中ΔSO_ij值表示物种发展趋势,可第一时间反映南海湖水质是否受到外来因素干扰.群落物种相关性、种间联结性检验结果显示,南海湖浮游植物种间联结性总体上呈正关联关系,128对优势种对中仅有10对显现显著联结性,可见南海湖群落种间联结不紧密,群落结构不稳定,处于演替的初、中期阶段.     

海南西北部近岸海域浮游植物的生态特征

基于2012年9月(丰水期)和2013年1月(枯水期)海南西北部近岸海域的调查资料,分析该海域浮游植物的种类组成、优势种、细胞数量及其群落结构多样性。共鉴定浮游植物4门42属151种,硅藻为最主要优势类群。丰水期与枯水期共有种类90种,物种相似性指数为59.60%,表明种类组成不存在明显的季节性差异。丰水期优势种有3种,分别为旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、洛氏角毛藻(Chaetoceros lorenzianus)和柔弱菱形藻(Nitzschia delicatissima),其中以旋链角毛藻优势度最高(0.464);枯水期优势种有两种,为金藻门的球形棕囊藻(Phaeoecystis globosa)和硅藻门的细弱海链藻(Thalassiosira subtilis),优势度分别为0.217和0.062。枯水期和丰水期浮游植物平均细胞数量分别为3.250104/L和0.133104/L,细胞数量分布表现出明显的时间和空间异质性,主要密集区为海口市和临高县沿岸海域;与枯水期浮游植物细胞数量相比较,丰水期在海口市至儋州市沿岸细胞数量较低,而在东方市沿岸细胞数量较高。调查海域浮游植物群落结构多样性总体较好,丰水期和枯水期的Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数分别为3.378,0.679和2.795,0.578;多样性水平季节变化呈现为临高县沿岸枯水期较高,而其他调查海域丰水期较高。相关分析表明:丰水期浮游植物细胞数量与无机氮(DIN)(P0.01)和Chl a(P0.05)呈正相关;枯水期浮游植物细胞数量与BOD5(P0.01)和DO(P0.05)呈正相关,而与盐度(P0.01)呈显著负相关。     

酸性矿山废水库周边土壤微生物多样性及氨氧化菌群落研究

采集了安徽某铁矿酸性矿山废水库周边土壤样品,测定其理化参数,并采用分子生物学方法分别研究了土壤中细菌和古菌群落组成以及驱动氨氧化作用的微生物类群.结果表明,该土壤样品受到酸性矿山废水严重污染,pH低于3,铁铝等金属含量很高.细菌的16S rRNA基因文库覆盖11个类群,其中酸杆菌门(Acidobacteria)占主导地位,丰度达47.4%;疣微菌门(Verrucomicrobia)为第二大门类,丰度为18.9%.样品中含有大量嗜酸的细菌类群,如Candidatus Koribacter versatilis和Holophaga sp.等.古菌的16S rRNA基因文库仅覆盖2个类群,分别为奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota),奇古菌门占绝对优势地位.该土壤样品中的氨氧化作用可能主要由奇古菌门的氨氧化古菌所驱动,且该区域存在新的氨氧化古菌类群.     

农村污水处理强化ABR污泥流变及微生物种群特性研究

研究了强化厌氧折流板反应器（强化ABR）在稳定运行期对农村污水的处理效果以及反应器不同格室内污泥的表观形态、流变及微生物种群特性.结果表明：强化ABR对进水COD的平均去除率达81.05%,其中第1、2格室对进水COD去除起主要作用.反应器不同格室内污泥表观形态存在一定差异,第1、2格室污泥表面微生物以球菌和杆菌为主,第3、4格室则以丝状菌为主;不同格室内污泥剪切应力随剪切速率呈指数增加趋势,而黏度则随着剪切速率的增加而减小,且逐渐趋近一定值.反应器不同格室内的优势细菌以水解、酸化菌为主,而优势古细菌以乙酸型产甲烷菌和氢营养型产甲烷菌为主,优势细菌和古细菌在不同格室内的分布均存在一定差异.研究结果可为强化ABR在农村污水处理中的应用提供科学依据.     

三门湾浮游植物群落结构与环境因子的关系研究

根据2014年春季和夏季三门湾生态环境调查数据,应用多元分析技术分析了三门湾浮游植物分布特征及与环境因子的关系。调查期间,共鉴定到浮游植物82种,其中春季4门46种,夏季4门64种,浮游植物丰度和优势种季节变化明显。通过冗余分析（RDA）,影响三门湾浮游植物群落结构的主要环境因子,春季包括盐度、水温、溶解氧、无机氮和悬浮物,夏季包括总有机碳、硅酸盐、水温、无机氮、悬浮物、盐度和活性磷酸盐。