利用磷脂脂肪酸表征人工湿地微生物群落结构

通过磷脂脂肪酸(PLFAs)分析,研究了复合垂直流人工湿地基质剖面的微生物群落结构及其分布特征.结果表明,湿地PLFAs组成以饱和脂肪酸、支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸为主,多不饱和脂肪酸与环丙烷脂肪酸含量较少.特征脂肪酸的比值呈垂直分布.基质中好氧原核微生物为优势类群,其次为革兰氏阳性细菌及其他厌氧细菌,真核微生物所占比例最低.统计结果显示,好氧原核微生物的特征PLFAs相对含量在上行池表层最高;革兰氏阳性细菌、SRB及其他厌氧细菌的特征PLFAs相对含量在下行池中层显著高于其他位点,指示该区域为湿地系统主要的兼性厌氧功能区.     

亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌形态及多样性研究

采用电镜观察和分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺中的细菌进行了形态和多样性研究,从16S rDNA克隆文库中随机挑选60(61)个克隆子进行序列测定(约500bp),对测序结果进行BLAST比对和系统发育分析.结果表明,亚硝化段内的细菌主要为球状和椭球状的氨氧化细菌,以亚硝酸氮作为进水基质时,电化学反硝化生物段内细菌主要为短杆状和椭球状的脱氮菌.亚硝化/电化学生物反硝化脱氮系统中蕴藏着特有的微生物新资源.亚硝化段细菌类群的优势顺序为β-Proteobacteria类群(60.00%)、Bacteroidetes类群(28.33%)和Chloroflexi类群(11.67%).当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(429～543mg.L-1)和氨氮(412～525mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria(78.33%)类群和ε-Proteobacteria类群(21.67%);当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(519～578mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria类群(81.97%)、ε-Proteobacteria(16.39%)类群和γ-Proteobacteria类群(1.64%);优势类群变化不大,但每种类群中细菌的种类和数量变化较大,这主要是由进水基质变化导致.     

膜生物反应器活性污泥酶活与磷脂脂肪酸分析

分析了不同污染负荷下膜生物反应器的运行效率,并运用酶活表征污泥活性,用磷脂脂肪酸(PLFAs)分析微生物种群结构及其分布特征.结果表明,膜生物反应器对COD,TP,TN,NH4+-N 保持着高而稳定的去除率,不同有机负荷下去除率差异不大(P>0.05);磷酸酶活性在低污染负荷下最高,脱氢酶、β-糖苷酶在中低污染负荷时的活性比高污染负荷时高,脲酶及蛋白酶活性随负荷增加而升高;活性污泥PLFAs 组成以单不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸和支链脂肪酸为主,而多不饱和脂肪酸与环丙烷脂肪酸含量较少,特征脂肪酸的比值表明在反应器中好氧细菌占绝对优势;微生物的群落结构分析显示,活性污泥中好氧原核微生物为优势类群,其次是革兰氏阳性细菌及其他厌氧细菌,而真核微生物所占比例最低.     

复合垂直流构建湿地基质微生物类群及酶活性的空间分布

对构建湿地基质微生物类群数目及酶活性的空间分布特点进行了研究，为进一步深入研究构建湿地净化污水的机制提供了可能，研究表明：（1）不同月份构建湿地基质的微生物类群目是不相同的。（2）基层不同层次之间其微生物类群数目不相同，上层数目较中下层多，最多几乎达三个数量级，（3）下行流池中的微生物类群数目较上行流池多。（4）下行流池中的脲酶活性较上行流池高，且上层高于中下层。（5）上行流池中的磷酸酶活性较下行流池为高。     

生物活性滤池中微生物的生长研究

研究了活性炭一石英砂双层滤料生物活性滤池的挂膜过程。结果表明，在生物活性滤池中，微生物的生长速度是不同的：异养细菌生长速度最快，亚硝化细菌次之，硝化细菌最慢，整个挂膜过程历时3个月。在生物活性滤池内，异养细菌、亚硝化细菌和硝化细菌等三大微生物类群之间无明显的竞争关系，在后两者之间表现为互生关系；而在各个类群内部成员之间则表现为对基质的竞争关系。     

再生水灌溉对草坪土壤微生物群落的影响

为探讨再生水替代自来水进行草坪灌溉的可行性,采集了北京市市政再生水草坪灌区及自来水对照区根际、根系层和非根系层土壤样品,通过可培养微生物在不同培养基上数量的变化,研究再生水对草坪根部不同空间微生物种群密度的影响;对根际层LB培养基10-4稀释度平板上分离的细菌单菌落提取基因组DNA,扩增16SrDNA片段并用限制性内切酶HinfⅠ对PCR产物进行扩增rDNA限制性分析(ARDRA),并采用综合多样性指数(H′),丰富度指数(R₂)和均匀性指数(E1)等指标评价再生水灌溉对根际微生物多样性的影响.结果表明,与对照相比,再生水草坪灌溉有利于草坪草根际微生物数量的增加,尤其是有利于芽孢杆菌的增加,但对根系及非根系层微生物无显著影响.再生水灌溉使得微生物群落结构及多样性发生相应变化.这种变化体现为优势类群及亚优势类群多度增加,对再生水敏感的非优势类群失去原有的地位,另外一部分偶见类群出现或消失,群落多样性最终增加.     

水库水深变化对不同浮游微生物群落及网络互作关键种的影响

为揭示水库水深变化对不同浮游微生物类群多样性及生态网络的影响,于2021年在横山水库采集表层及深层水样,利用16S和18S rDNA分子标记进行高通量测序,探究水深变化对不同微生物类群群落结构、种间互作网络和关键种的影响机制.结果发现,横山水库表层(0.5 m)和深层(5 m)中细菌群落多样性(Richness、 Simpson、 Shannon和Pielou’s Evenness指数)均高于真核微生物群落.细菌群落在不同水深处的主要优势物种为变形菌门、放线菌门和拟杆菌门,其相对丰度在门水平上无明显差异;真核微生物群落在不同水深处群落组成基本相同,但其相对丰度差异较大,包括节肢动物门、纤毛门和淡色藻门等.此外,表层水体微生物网络的图密度、平均聚类系数等均高于深层,表明表层微生物物种间具有较强的关联性,能够较好地传递物质、能量和信息,且对外界变化的响应速度更快;细菌群落分子生态网络节点和边的数量、关键物种数目和种类均高于真核微生物群落,表明细菌群落网络规模更大,种间协同合作关系和网络连通性更强.不同水深处的细菌群落和真核微生物群落间相互作用皆以正相关为主导,两个类群在水库深层的负相关性均...     

污水处理系统微生物群落时空分布和构建机制研究进展

探索微生物群落时空分布和构建机制一直是环境微生物生态学研究的目标和挑战。近年来,微生物生态学规律和理论逐渐在工程系统中得到应用,分类群-面积关系、分类群-时间关系和距离-衰减效应等规律已在污水处理系统的微生物群落分布中得到验证。随着研究的发展,微生物时空分布研究已从群落分布规律的发现和描述,拓展到驱动群落分布的因素,即群落构建机制的探索。介绍了污水处理系统微生物群落时空分布规律和构建机制的研究进展,并对未来的方向进行了展望,强调了将生态理论和工程实践相结合的重要性。未来应在污水处理系统核心微生物研究、微生物群落的生物多样性、构建机制与污水处理性能的关联、多组学技术在微生物时空分布和构建机制研究中的应用等方面有所突破。     

戴云山南坡不同海拔森林土壤微生物群落结构特征和影响因素

土壤微生物作为森林生态系统主要驱动力,是影响生态系统物质循环和养分转化的重要因素.探讨不同海拔和季节森林土壤微生物群落的分布规律,对理解土壤生态过程和预测土壤生态系统功能具有重要研究意义.以戴云山南坡不同海拔森林土壤(海拔900～1 500 m)为研究对象,探讨夏季和冬季不同海拔土壤微生物群落结构和功能多样性,揭示驱动土壤微生物群落变化的主要因素.结果表明：(1)夏季土壤微生物群落中革兰氏阳性菌含量最高,冬季土壤真菌含量最高,海拔1 200 m处土壤总磷脂脂肪酸含量均高于其它海拔.随海拔升高,冬季土壤微生物群落中土壤真菌群比细菌群占据更大优势.(2)冗余分析表明,夏季7个海拔土壤微生物群落磷脂脂肪酸(PLFA)含量主要受环境因子和地形因子共同作用,累计解释量达56.72%;冬季土壤微生物群落磷脂脂肪酸含量主要受环境因子驱动,单独解释量达52.23%,环境因子和地形因子累计解释量为55.37%.(3)土壤全碳含量、土壤pH和多酚氧化酶是驱动夏季土壤微生物群落变化的主要因子;土壤有效磷、全钾、全碳含量和土壤pH是驱动冬季土壤微生物群落变化的主要因子.     

人工湿地基质微生物群落的碳源代谢特性

利用Biolog微平板技术研究了水平潜流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性,结果表明,供试人工湿地基质微生物群落的碳源代谢能力,床体上层高于床体下层,前部高于后部.在实验期内,前部上层样点平均色度变化(AWCD)值增长速率较前部下层、后部上层及后部下层分别高出83.3%、15.8%和57.1%.主成分分析(PCA)结果表明,不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构和代谢特征,其对不同碳源的利用能力也存在显著性差异(P<0.05),前部上层基质微生物利用率较高的碳源为糖类和氨基酸,而前部下层对聚合物和羧酸的代谢程度最高.功能多样性指标分析表明,基质上层微生物群落丰度、均匀性和多样性指标均高于下层,前部下层微生物群落的均匀性指数显著低于其他取样点,存在较强的优势种;后部下层的丰度指数则明显低于其他采样部位.     

不同秸秆翻埋还田对旱地和水田土壤微生物群落结构的影响

以水稻、小麦、玉米秸秆和油菜、蚕豆青秆为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,并结合主成分分析方法,研究了不同秸秆翻埋还田对旱地和水田土壤微生物数量、菌群分布、群落结构特征等的影响.PLFA分析结果表明,旱地土壤PLFA总量变幅为8.35~25.15 nmol·g-1,大小顺序为油菜蚕豆玉米水稻小麦,5种秸秆翻埋还田均能提高土壤微生物PLFA总量,其中油菜、蚕豆处理分别是不加秸秆处理的2.18、2.08倍,差异显著;5种秸秆处理各菌群PLFA量均高于不加秸秆处理,其中真菌量均显著提高,微生物群落物种丰富度值也显著提高.水田土壤PLFA总量变幅为4.04~22.19nmol·g-1,大小顺序为水稻玉米小麦油菜蚕豆,其中油菜和蚕豆处理低于不加秸秆处理;除蚕豆外其余秸秆处理真菌PLFA量均显著高于不加秸秆处理,蚕豆处理细菌和PLFA总量均显著低于其他处理,各处理间放线菌、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)无显著差异;水稻、小麦、玉米、油菜均能显著提高水田土壤微生物的物种丰富度指数和优势度指数.主成分分析结果表明蚕豆青秆对旱地土壤微生物群落结构影响最大,油菜青秆和小麦秸秆对水田土壤微生物群落结构影响最大.     

Characteristics of the microbial communities in the integrated vertical-flow constructed wetlands

Microorganisms play an important role in removing pollutants from constructed wetlands. We investigated the microbial characteristics in a novel integrated vertical-flow constructed wetland (IVCW), which has been in operation in Wuhan, China since 1998. We used phospholipid fatty acid (PLFA) and amoA gene to analyze the structure and diversity of the microbial community within the IVCW. PLFA results suggested that the amount of bacterial PLFA was significantly higher than that of fungal PLFA, but the total microbial biomass represented by PLFA index was low in the system. Microbial spatial distribution showed significantly higher bacterial (both G⁺ and G⁻) and fungal biomass in the surface than in the subsurface layers. The ratios of monounsaturated to branched PLFA demonstrated that an anaerobic layer sandwiched by two aerobic layers existed in the IVCW, consistent with the redox potential results. Analysis of the amoA revealed the presence of Nitrosomonas-like sequences in the surface substrate of the downflow chamber and apparent diversities of ammonia-oxidizing bacteria in the system. These results suggest that microorganisms, despite their relatively low biomass, have inhabited the IVCW, and the results will offer some valuable information on microbe to system designers and managers.     

Dynamics of bacterial communities during a seasonal hypoxia at the Bohai Sea: Coupling and response between abundant and rare populations

Marine bacterial community plays a vital role in the formation of the hypoxia zone in coastal oceans. Yet, their dynamics in the seasonal hypoxia zone of the Bohai Sea(BHS) are barely studied. Here, the 16S r RNA gene-based high-throughput sequencing was used to explore the dynamics of their diversity, structure, and function as well as driving factors during the gradual deoxygenation process in the BHS. Our results evinced that the bacterial community was dominated by Proteobacteria, followed b...     

生物质炭对邻苯二甲酸二丁酯污染土壤微生物群落结构多样性的影响

在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染的不同类型土壤(有机质含量低的新垦红壤、有机质含量高的熟化红壤)中添加不同种类(稻草炭、毛竹炭)以及不同用量(0%、0.5%和2%)的生物质炭,温室种植上海青并在56 d后采集土样,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)考察了土壤类型、生物质炭种类以及用量对土壤微生物群落结构多样性的影响.结果表明:对细菌、真菌及微生物总PLFA这三者的含量而言,熟化红壤显著(p0.05)高于新垦红壤,熟化红壤中添加2%稻草炭使其显著(p0.05)增加,新垦红壤中添加毛竹炭使其显著(p0.05)降低.新垦红壤中添加2%稻草炭对革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌比值的增加效果最显著(p0.05),添加2%毛竹炭对土壤微生物群落Shannon指数的降低效果最显著(p0.05).添加2%稻草炭对DBP污染土壤中微生物压力指数降低效果最显著(p0.05).生物质炭对熟化红壤中真菌/细菌、革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌及微生物群落Shannon指数均无显著影响.PCA分析表明,土壤有机质含量以及生物质炭的种类和用量均会对土壤微生物群落结构产生一定影响,且生物质炭的影响与土壤有机质含量密切相关.     

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.     

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.     

阿维菌素杀虫剂对甘蓝叶际微生物群落结构的影响

植物的叶际存在各种类型微生物包括不同种类的细菌、丝状真菌、酵母、藻类等,它们发挥着重要的生态功能.本研究首次利用磷脂脂肪酸分析（PLFA）和末端限制性片断长度多态性分析（T-RFLP）2种非培养方法评价2种不同剂量的阿维菌素杀虫剂喷施甘蓝后对叶际微生物群落的影响.结果表明,低剂量阿维菌素农药处理对甘蓝叶际微生物的生物量和群落结构影响不显著,而高剂量阿维菌素杀虫剂处理明显地改变了甘蓝叶际微生物的群落结构和组成,减少了总叶际微生物生物量、细菌生物量和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌特征磷脂脂肪酸之间的比值,而真菌生物量变化不大.PLFA分析结果表明经高剂量阿维菌素农药处理后增加了不饱和脂肪酸16:1ω9t、 18:1ω7和环丙烷脂肪酸cy17:0、 cy19:0的含量,而减少了饱和脂肪酸i15:0、 a15:0、 i16:0 和 a17:0的含量.T-RFLP分析结果表明经高剂量阿维菌素农药处理后出现一些新的酶切片段（如58、 96、 236和420 bp）,这些片段所属的微生物对甘蓝叶片上阿维菌素的降解可能发挥重要的作用;而一些酶切片段消失（如51、 89、 99、 338、 66、 223和482 bp）,这些片段所属的微生物可能对阿维菌素类农药残留的指示具有重要意义.     

13C-PLFA分析方法及其在土壤微生物研究中的应用

磷脂脂肪酸（PLFA）是重要的生物标志物之一,能够提供有关微生物群落结构的信息。将PLFA分析与稳定性同位素¹³C示踪技术结合（¹³C-PLFA）,可以指示微生物群落对于环境变化的响应及微生物群落间的相互作用。该技术在土壤生态系统的研究中已得到广泛应用。本文主要基于¹³C-PLFA技术的研究现状,介绍了该技术的原理和分析方法,举例阐述了¹³C-PLFA技术在土壤微生物生态学中的应用,包括植物-土壤系统中碳的微生物利用、外源碳的微生物利用、污染物的微生物降解以及在甲烷氧化菌等特定微生物群体的应用。同时分析了¹³C-PLFA技术在应用中的优缺点,并展望了其未来应用。     

不同添加量凋落物及生物质炭对土壤微生物群落结构的影响

以亚热带杉木人工林土壤为研究对象,采用培养试验,研究了杉木凋落物及其生物质炭(Biochar,BC)在不同添加量条件下(0、1%、2%、3%、4%、5%土壤质量分数)对土壤微生物群落结构的影响.结果表明:凋落物处理的土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌、真菌含量均随添加量的增加而增加,而丛枝菌根真菌(AMF)和放线菌(ACT)含量在不同添加量处理间则无显著差异.对于BC处理,在3%添加量下土壤微生物总PLFA、革兰氏阳性细菌(GP)、革兰氏阴性细菌(GN)、真菌、AMF和ACT含量均达到最大,表明BC对土壤微生物活性的促进作用与凋落物截然不同.此外,凋落物添加对真菌的影响较大,但对ACT的影响则显著低于BC处理.主成分分析表明,凋落物和BC添加均显著改变了土壤微生物群落结构,且前者的影响更为明显,而添加量对其影响则较小.冗余分析发现,土壤全氮与C/N比值分别为影响凋落物与BC处理中微生物群落结构变化的主要因子.     

凋落物对落叶松林雪盖下土壤真菌多样性的影响

为探究冬季雪盖下影响土壤微生物活性“碳亏缺”假说的全球一致性,在大兴安岭寒温带落叶松林采用人工堆雪的方法设置50 cm厚的有效雪被,并在雪被下布设不同质量的落叶松针叶作为凋落物,依据凋落物的质量分别设置自然对照组、凋落物去除组、凋落物加倍组和凋落物多倍组,用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤真菌ITS基因ITS1区进行测序,分析真菌群落组成结构和多样性,并结合土壤化学特征探究其相关性. 结果表明:雪盖下添加不同质量凋落物的土壤化学指标间存在显著性差异. 添加凋落物降低了土壤pH,增加了土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量. 其中凋落物多倍组中的OC、TN、AN、AP和AK含量均显著高于其他3组,但其pH却显著低于其他3组(P<0.05);凋落物去除组的微生物生物量碳(MBC)含量显著高于其他3组,但其TN、AN、AP和AK含量均显著低于其他3组(P<0.05). 土壤真菌测序共获得1089个可操作分类单元(OTUs),各组共有的OTUs数量为390个,特有OTUs的数量随凋落物量的增加呈递减趋势. 各组共检测到真菌11门42纲97目193科352属534种,其中伞菌纲(Agaricomycetes)的红菇属(Russula)为优势菌群. 各处理间Alpha多样性指数无显著性差异;Beta多样性和冗余分析结果表明,真菌被分为3组,其中优势菌群的相对丰度与OC、TN和AN含量均呈显著相关. 研究显示,凋落物的输入对寒温带落叶松林雪盖下土壤真菌的生物量和Alpha多样性没有显著改变,碳元素和氮元素可能是影响冬季土壤微生物活性的限制性因子.