PCR-DGGE研究Carrousel 2000氧化沟工艺调试过程中的微生物多样性

收集Carrousel 2000型氧化沟工艺启动过程中活性污泥样品,直接提取微生物的基因组DNA并纯化,然后对细菌16S rDNA的V3高变区进行PCR扩增和DGGE分离,通过比较DGGE图谱的相似性来研究工艺调试过程中微生物种群的变化情况.研究表明,活性污泥中具有非常丰富的微生物种群.调试初期水质波动对氧化沟中微生物种群的影响非常明显,但接种的成熟活性污泥中微生物种群能够很快适应新型氧化沟工艺的结构及水力特性.调试从4月开始,4月氧化沟中微生物种群相似性Cs最大值为68.9%,5~6月Cs最大值为70.8%,8月Cs最大值为73.0%,可见氧化沟中微生物种群相似性逐渐增加,直至稳定.在此过程中,系统对COD、氨氮的处理效果同步提高并趋于稳定.综合分析好氧活性污泥在氧化沟中驯化期为2个月.图4表4参12     

辽东湾大凌河口湿地土壤微生物群落分析

土壤微生物对湿地生态系统的物质转化和能量流动具有重要作用,目前对天然湿地的微生物资源及群落结构缺少研究。应用PCR-DGGE技术研究辽东湾大凌河口湿地土壤中的微生物群落结构,并对其群落组成进行分析,结合冗余分析（RDA）方法考察环境因子对微生物群落结构的影响。共设定7个站位采集土壤样品,直接提取样品中微生物的总DNA,以巢式PCR扩增细菌16S rDNA-V3区片段,应用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术分离片段,研究河口区湿地土壤细菌的群落结构。结果表明：辽东湾大凌河口区土壤具有较为丰富的细菌种群,主要包含Proteobacteria、Actinobacteria和Bacteroidetes几大类门,且同一季节采集的样品在聚类分析图上聚类成簇。RDA分析表明,土壤的温度与盐度2个变量分别解释了6.5%、2.3%的土壤细菌群落结构变化,表明大凌河口区土壤的群落结构变化是多种环境因子共同作用的结果,其中温度的影响略大于盐度。     

城市污水厂（A／O工艺）微生物群落结构及其动态变化

为了研究城市污水厂(A/O工艺)活性污泥中微生物群落结构及其动态变化,分别在运行不同时期从曝气池中提取活性污泥,通过细胞裂解直接提取活性污泥中的细菌基因组DNA,以细菌16S rDNA通用引物F357/R518,对活性污泥中提取的细菌基因组进行扩增,长约230 bp的扩增产物经变性梯度凝胶电泳(DGGE)分离,获得微生物群落的DNA特征指纹图谱.结果显示,城市污水厂(A/O工艺)活性污泥中的微生物群落非常丰富,在不同时期存在一些各自的特有种属和共有种属,细菌群落结构的演替与系统负荷存在一定的相关性.整体来说,微生物群落演替不明显,微生物群落相似性较高,群落结构较为稳定.     

烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较

采用从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,并用细菌16SrDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法,对比研究了贵州福泉烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性的影响,每个处理样品3次重复在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确。由DGGE图谱可知,轮作土壤微生物条带数量15-31条不等,平均为23条。连作土壤微生物条带数量从7-25条不等,平均为18条。分别从每条泳道的条带数和光密度值两方面,对细菌群落多样性指标进行了比较。结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作Shannon-wiener和辛普森指数（1/D）均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性。     

基于16S rDNA-DGGE和FDC技术对富营养化湖泊不同生态修复工程区细菌群落结构的研究

于2005年10月在太湖梅梁湾水体生态修复工程区中采集不同生物净化区水样,直接提取水样中的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,PCR产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16S rDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对不同生物净化区的细菌丰度进行了测定.结果表明,随着净化处理程度的增加,细菌群落多样性呈现上升趋势,DGGE条带从未实施生态修复的梅梁湾中的13条上升到沉水植物恢复区的25条;细菌数量的变化则呈现显著下降趋势,由工程区外围(重富营养区)的5.36×106cells/mL下降到生态修复区的2.06×106cells/mL.生态修复工程的实施改善了水体的生境条件,提高了水体的自净能力,促进了细菌多样性的恢复.图6表1参40     

云南玉溪烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较研究

为评价云南玉溪烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性影响,从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,用细菌16S rDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE),每个处理样品3次重复,在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确.从泳道分析图可知,轮作土壤细菌群落各泳道条带数量13～29条不等,平均为21条.连作土壤细菌群落各泳道条带数量从4～20条不等,平均为12条.从每条泳道的条带数方面和光密度值分别进行细菌群落多样性各指标的比较,结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作香农-威纳和辛普森指数(1/D)均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性.     

光合细菌PCR检测技术的建立与应用

针对光合细菌传统的菌种鉴定方法和MPN定量方法存在费时、费力和准确性筹的问题,本研究建立了光合细菌特异PCR鉴定技术和实时荧光PCR定量的检测技术.以微生物肥料产品常用的光合细菌沼泽红假单胞菌和类球红细菌作为研究对象,分别依据16S rDNA序列和gyrB序列设计出具有种水平特异性的引物,优化并确定了PCR反应条件,其灵敏度达到100 pg/μL,对6个光合细菌产品鉴定的符合率为100%,结果表明建立的PCR鉴定技术具有特异性、灵敏性和实用性.再根据16S rDNA的保守序列设计了常用光合细菌通用引物,用其对系列稀释的已知菌含量样品的DNA模板进行荧光定量PCR,制作标准曲线.对10个光合细菌样品进行荧光定量PCR法测定,根据与标准曲线比较得出样品中的光合细菌含量,其结果与MPN法的相关系数为0.98,两者具有良好的相天性,结果表明建立的荧光定量PCR法可用于光合细菌的定量检测,并具有高特异性和快速等优点.     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

废水反硝化生物反应器中喹啉降解细菌的分离与特性

杂环化合物喹啉是焦化等工业废水中的一种难降解化合物.有关喹啉微生物降解的研究还很有限,分离筛选多样的喹啉降解细菌,对认识喹啉的降解机制和强化废水中喹啉的降解具有重要意义.本研究通过富集和多种分离条件的培养,从焦化废水活性污泥及唪啉驯化的生物膜样品中分离获得56株与喹啉降解相关的菌株,以16S rDNA双酶切方法进行ARDRA分型,将这些菌株分为12个OTU.选取部分代表菌株进行16S rDNA测序分析,表明分离所获得的菌株主要是Ochrobactrum、Bacillus、Pseudomonas和Rhodococcus属的微生物.通过对部分菌株测定其喹啉降解能力.发现大部分菌株都能以喹啉为唯一碳源进行生长并高效降解喹啉,极少数菌株不能单独降解喹啉.降解喹啉的Ochrobactrum属菌株还未见报道.     

秦皇岛近海养殖对潮间带微生物群落多样性的影响

潮间带微生物群落在驱动海岸带生态系统物质循环和能量流动中具有重要作用,近海养殖造成的环境问题日益凸显,但其对潮间带微生物群落结构的影响还缺乏研究。采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和限制性片段长度多态性（RFLP）的分子生物学技术,研究秦皇岛养殖区与旅游区潮间带沉积物中微生物多样性的差异,分析养殖区微生物的16S rRNA基因文库的组成特征。结果表明：养殖区的微生物群落结构与旅游区形成较大的差异,DGGE图谱中养殖区的特有条带主要集中于γ-变形菌纲（γ-proteobacteria）,还分布于α-变形菌纲（α-proteobacteria）,拟杆菌门（Bacteroidetes）,放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）。影响潮间带微生物的群落结构的主要环境因子包括温度、盐度、pH和NO3-浓度,影响率达55.2%。对差异最大的洋河大桥南养殖区（Q1站）的微生物样品建立克隆文库分析群落结构,变形菌门（Proteobacteria）为优势菌群,占总群落的60%,其中γ-变形菌纲是主要存在的微生物纲,其余菌群包括放线菌门、拟杆菌门、蓝藻菌门（Cyanobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的微生物。养殖区海岸带微生物群落中出现了与环境污染和赤潮密切相关的菌群,如拟杆菌门、肠杆菌属（Enterobacteriaceae）和α-变形细菌红细菌目（Roseovarius）的微生物。     

亚麻温水脱胶液中细菌菌群结构分析

为了探讨实验室条件下模拟的工厂亚麻温水脱胶液中细菌菌群结构,采用纯培养技术和PCR-DGGE技术(Denaturing gradient gel electrophoresis)对细菌菌群结构进行了研究.用纯培养方法分离获得9类菌落,其中假单胞菌属(Pseudomonas)在有氧培养条件下总是处于优势.梭菌属(Clostridium)在厌氧培养过程中总是处于优势.微球菌属(Micrococcus)和葡萄球菌属(Staphylococcus)只有亚麻脱胶初期才有发现.PCR-DGGE指纹图谱显示,亚麻温水脱胶过程中条带数量较少且没有明显种群群落结构演替过程.通过对不同时期沤麻液中16S rDNAV3片段PCR产物d、e两个DGGE条带进行分子克隆、序列测定和Blas份析,发现e条带包含的16S rDNAV3片段除e 35外均属于假单胞菌属.d条带包含着较多不同的16S rDNAV3片段,其中有传统方法没有分离到的泛菌属(Pantoea)细菌、一些NCBI未收录的序列及一些非可培养微生物序列.纯培养技术和PCR-DGGE技术的共同使用,可以更全面准确地提供细菌多样性方面的信息.图4参15     

Spatial characteristics analysis by PCR-DGGE for bacterial communities in surface sediments of Tangxi River,Hefei City北大核心CSCD

Microbes play an important role in material circulation and pollutant release in urban sediments, and its community structure can provide an important basis for evaluating the pollution load and ecosystem health of an urban river. In this study, bacterial communities in sediments from different locations of Tangxi River in Anhui Province were analyzed and compared, with an objective of evaluating the effects of aquatic environment on spatial characteristics of bacterial communities and the feasibility of using bacterial community composition as an indicator of urban river health. PCR-DGGE was applied to analyze the bacterial communities; fifteen major bands of 16S rDNA genes fragments from DGGE profiles of sediment samples were further eluted from gel, reamplified and sequenced. The sequences of these fragments were compared with the database in GenBank (NCBI). The collected samples were clustered based on UPGM Aanalysis. In addition, relationships between bacterial communities and environmental factors were analyzed by Monte Carlo test and redundancy analysis (RDA). The DGGE profiles indicated that upstream surface sediments had about 30 bands, but the differences in brightness were not significant. Although midstream surface sediments had only 18 bands on average, the brightness of some bands was relatively high, indicating that some dominant species of bacteria existed in these sediments. The amounts of bands in downstream sediments were between those of upstream and midstream, with some bands of high brightness. The NCBI comparison results showed that ten sequences shared 98-100% homology with known sequences, one with 97%, and the other four with uncultured bacteria. Shannon index (H) of bacterial diversity from upstream surface sediments was 3.31 on average, which was significantly (P < 0.05) higher than that of midstream surface sediments, and slightly higher than that of downstream surface sediments. UPGMA results showed both the distribution of bacteria communities and the diversity were strongly related with the sampling locations (Eigenvalue = 0.188, P = 0.134). Monte Carlo test and RDA analysis showed that the ion exchangeable form of nitrogen (IEF-N) was the main factor influencing the spatial characteristics of bacterial communities in the sediments. The aquatic plants had a significant effect on the richness of bacterial communities in the sediments, and the effectiveness of plant species was more notable than that of the vegetation coverage. The above results indicated that bacterial community structure and diversity in the surface sediments can well reflect the degree of urbanization development and effectiveness of ecological restoration in Tangxi River region.     

Identification of the antifungal peptide-containing symbiont of the marine sponge Theonella swinhoei as a novel δ-proteobacterium, “Candidatus Entotheonella palauensis”

 The Palauan sponge Theonella swinhoei (class Demospongiae, order Lithistida, family Theonellidae) harbors filamentous bacterial symbionts that contain theopalauamide, an antifungal, bicyclic glycopeptide. In this study, the filamentous symbionts were shown to be novel bacteria belonging to the δ-subdivision of proteobacteria. The 16S rRNA gene sequence was determined using a combination of denaturing gradient-gel electrophoresis (DGGE) and specific polymerase chain-reaction (PCR) primers, and its source was confirmed by in situ hybridization. In a series of culture experiments, the filamentous bacteria were propagated in a mixed culture on agar plates. Related 16S rRNA gene sequences were isolated from related sponges with slightly different chemistry. The taxonomic status “Candidatus Entotheonella palauensis” is proposed for the theopalauamide-containing filamentous bacteria from T. swinhoei. Received: 12 June 1999 / Accepted: 22 January 2000     

利用果胶培养基分离番茄根际细菌

采用平板稀释和PCR-DGGE相结合的方法,比较了4种培养基(果胶富营养培养基PM,只含果胶一种营养的培养基PA,添加果胶的寡营养培养基YPP以及与YPP营养成分一致但不添加果胶的寡营养培养基YPG)分离番茄根际细菌的能力.结果显示:PA培养基能够分离到42种形态的细菌;YPP培养基可以分离到最高的细菌菌落数,分离获得的种类比PA少;YPP培养基分离获得细菌的种类和菌落数量比YPG培养基要多.聚类分析也显示只有果胶一种营养的PA培养基能分离到最多种类,分离获得的菌群与自然环境中微生物群落最相似.研究结果表明添加番茄根际主要分泌物——果胶到培养基中可以提高培养基分离细菌的能力.     

Monitoring microbial diversity and natural product profiles of the sponge<Emphasis Type="Italic"> Aplysina cavernicola</Emphasis> following transplantation

In order to assess the stability of the microbial community of the sponge Aplysina cavernicola under in situ conditions, sponges were transplanted from their original location (>40 m depth) to shallower, more light-exposed sites (7-15 m depth). Transmission electron microscopy revealed that the microbial community remained visually unchanged and free of cyanobacteria over the experimental time period of 3 months. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of PCR-amplified partial 16S rRNA gene sequences allowed a distinction between the variable and permanent fraction of the bacterial community. Comparative sequence analysis of four variable DGGE bands revealed high sequence similarity to representatives of the Alpha- and Gammaproteobacteria and the phylum Bacteroidetes, which have been recovered previously from Mediterranean seawater as clone sequences or by cultivation. Seven (out of 12) permanent DGGE bands showed high sequence similarity to a sponge-specific, monophyletic 16S rRNA gene sequence cluster within the Acidobacteria division, and to a sequence cluster of uncertain affiliation. These sequence clusters represent members of a common microbial community that is shared among distantly related sponges from different, non-overlapping geographic regions. Four additional permanent DGGE bands showed high sequence similarity to a Betaproteobacterium, Burkholderia cepacia, which is not typically known as a marine bacterium. High-performance liquid chromatography analyses of sponge tissues revealed no changes in metabolite pattern, indicating that these compounds are expressed constitutively irrespective of the variations resulting from the transplantation experiment.     

Porphyrobacter sp.D22F的降解特性及其在石油降解菌群中的生态位

为揭示多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解微生物资源的多样性和石油降解菌群的优势菌,研究了从南海沉积物中分离得到的一株PAHs降解菌D22F的降解特性及其在石油降解菌群D22-1中的生态位.对菌株D22F进行16S rRNA基因同源性分析及透射电镜观察以初步确定其种属,通过培养法、气相色谱质谱联用(GC-MS)测定其多环芳烃降解范围和降解率,通过简并引物PCR扩增其PAHs双加氧酶大亚基基因片段并进行系统发育分析,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测石油降解菌群中的优势菌.结果表明,与菌株D22F的16S rRNA基因相似度最高的模式株为产卟啉杆菌属Porphyrobacter tepidarius DSM 10594T(AF465839;98.55%).该菌株能降解萘、甲基萘、苊、硫芴、菲、蒽等;对初始浓度为0.2 g/L菲10 d后的降解率可达90%以上.从其基因组DNA中克隆到的PAHs起始双加氧酶大亚基基因phnAc与Novosphingobium aromaticivorans DSM 12444中的质粒pNL1(CP000676)上的bphA1f基因相似度最高,达到99.41%.DGGE谱图显示,菌株D22F是石油降解菌群中的3种优势菌之一,在传代菌群中可稳定存在.Porphyrobacter sp.D22F为产卟啉杆菌属(Porphyrobacter)中首株以低分子量PAHs为唯一碳源和能源的菌株,是石油降解菌群的优势菌.     

硝化作用微生物的分子生物学研究进展

回顾了硝化作用微生物的分子生物学研究进展 ,主要介绍了硝化作用微生物的种类 ,包括氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、异养氨氧化菌和厌氧氨氧化菌 .这些微生物的系统发育分析表明亚硝化菌的系统发育相对简单 ,而硝化细菌则要复杂许多 .还介绍了在硝化作用微生物生态学研究中应用的分子生物学技术 ,如PCR、变性梯度胶电泳 (DGGE)、原位荧光杂交 (FISH)等 ,以及不同类群细菌中与硝化作用相关的酶类及其基因 .文章的最后还提出了一些研究展望 .图 3参 35     

景观人工湿地微生物群落结构的季节变化

采用PCR-DGGE技术对梦清园人工芦苇湿地不同季节的细菌群落变化进行了研究。结果表明,随着水体流动和季节更替,人工湿地中优势细菌一直在变化。测序结果显示芽孢杆菌在系统中较占优势,4个季节里都可以检测出来。恶臭假单胞菌在春夏秋3季比较有优势,而冬天枯草芽孢杆菌比较适合在该芦苇湿地中生存。经湿地处理后,水体细菌群落的多样性下降,相似性升高,部分细菌被淘汰出水体,但适应的细菌生长较快,整体细菌数量上升。对底泥的研究中,随运行时间的增加,进水口与出水口的细菌相似性分别下降,且进水口的相似性下降要明显快于出水口。     

厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27