宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌海拔分布特征

研究农田土壤微生物多样性、结构与功能的海拔分布特征及其影响因子,对保护农田生态系统生物多样性具有重要意义.利用高通量测序技术对宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落结构和代谢功能沿海拔分布特征及其对土壤理化性质的响应进行分析.结果表明:①土壤细菌Alpha多样性指数与海拔呈显著负相关,沿海拔呈现先降低再略升高的变化趋势.②变形菌（Proteobacteria）、放线菌（Actinobacteria）和酸杆菌（Acidobacteria）等7个菌门为优势菌群,其中5个菌群在海拔间具有极显著性差异.③二级分类水平上包括膜运输、碳水化合物代谢和氨基酸代谢等36个细菌代谢功能,其中22个在不同海拔间具有显著性差异,12个具有极显著性差异.④Pearson相关分析表明,土壤含水量、容重、pH和碳氮比对细菌Alpha多样性影响最为显著,总有机碳、全氮和全磷等土壤养分对细菌Beta多样性具有显著影响.⑤Mantel分析表明,门水平细菌群落结构受土壤含水量、总有机碳和碳氮比影响,细菌代谢功能与土壤pH、总有机碳、全氮、全磷和碳氮比均有显著相关性.方差分解分析显示土壤含水量对群落结构解释度最高,pH对代谢功能解释度最高.由此可知,土壤含水量和pH是影响宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落组成和代谢功能的主要土壤因子.     

Practical survey on antibiotic-resistant bacterial communities in livestock manure and manure-amended soil

Through livestock manure fertilization, antibiotics, antibiotic-resistant bacteria and genes are transferred to agricultural soils, resulting in a high prevalence of antibiotic-resistant bacteria in the soil. It is not clear, however, whether a correlation exists between resistant bacterial populations in manure and manure-amended soil. In this work, we demonstrate that the prevalence of cephalexin-, amoxicillin-, kanamycin- and gentamicin-resistant bacteria as well as bacteria simultaneously resistant to all four antibiotics was much higher in manure-amended soils than in manure-free soil. 454-pyrosequencing indicated that the ARB and multiple antibiotic-resistant bacteria (MARB) in swine or chicken manure and manure-amended soil were mainly distributed among Sphingobacterium, Myroides, Enterococcus, Comamonas and unclassified Flavobacteriaceae. The genus Sphingobacterium was highly prevalent among ARB from swine manure and manure-amended soil, and was also the most dominant genus among MARB from chicken manure and manure-amended soil. Other dominant genera among ARB or MARB populations in manure samples, including Myroides, Enterococcus and Comamonas, could not be detected or were detected at very low relative abundance in manure-amended soil. The present study suggests the possibility of transfer of ARBs from livestock manures to soils and persistence of ARB in these environments.     

土地整治对盐碱土壤细菌群落动态和组装的影响分析

了解土地整治对盐碱土壤细菌群落的影响对认识盐碱地生态特征和推动生态修复具有重要意义.以黄河三角洲盐碱土壤为研究对象,利用Illumina高通量测序技术,测定土地整治区与非整治区土壤细菌群落结构差异,并分析了土壤环境变量、空间因子和土地整治行为对细菌群落结构的相对贡献,探讨了土地整治对细菌群落组装和细菌群落功能的影响.结果表明：土地整治区仅有Shannon多样性指数显著高于非整治区.土地整治区与非整治区的细菌群落结构存在显著差异,通过LEfSe分析确定了细菌群落中的生物标志物,这些生物标志物在土地整治区大多与氮循环过程相关,在非整治区则大多表现出对有机污染与重金属污染的耐受性.空间距离效应分析表明土地整治有利于减弱空间因素对细菌群落结构的影响.中性群落模型分析结果显示土地整治区细菌群落的拟合程度更高,表明具有更高的迁移能力.方差分解分析表明环境变量单独解释部分对细菌群落结构变异的贡献率最大（15.50%）.细菌功能预测结果表明土地整治区土壤氮循环相关功能显著增强,在非整治区碳降解活动更为活跃.总之,土地整治对细菌群落具有显著影响,降低土壤环境的空间异质性,并能够有效改善细菌群落功能.因此...     

青草沙水库蓄水期间细菌群落结构变化的初步研究

为调查青草沙水库蓄水及运行初期水质变化和微生物群落的关系,采用微生物培养计数和PCR-DGGE(变性梯度胶凝胶电泳)技术对水库水体中的细菌群落结构进行了研究.结果表明,长江来水进入水库后,氮磷浓度显著降低,水质明显改善;来水和水库中可培养微生物数量随季节变化,春夏季来水明显多于库内,秋冬季少于库内,悬浮于水中的微生物等有机体可通过沉降作用部分进入到底泥中,导致库尾底泥有机质含量增加;PCR-DGGE分析结果表明库中细菌群落结构呈现季节性变化,夏季微生物群落多样性丰度最高,秋季较低;水库运行初期水样和底泥的微生物群落结构聚类分析的相似度可以达到62%,这与来自水中微生物的沉降有关;来水及库中主要的优势微生物与α、β-Proteobacteria、Flavobacterium、Rheinheimera、Prochlorococcus、Synechococcus和海洋宏基因具有很高的相似性,预示着水库存在藻类规模生长和海水入侵的风险,研究结果可为水库的运行管理和深入研究提供参考.     

微气泡曝气生物膜反应器处理低C/N比废水脱氮过程

微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气技术与好氧生物处理相结合的新型处理工艺.本研究采用微气泡曝气生物膜反应器在低气水比下处理低C/N比废水,考察了生物脱氮过程和性能,并分析了脱氮功能菌群变化.结果表明,通过低气水比(小于1∶2)控制DO浓度并降低进水C/N比,可以实现生物脱氮过程从同步硝化-反硝化向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程转变,并可获得较高的低C/N比废水生物脱氮性能. DO浓度低于1. 0 mg·L-1、进水C/N比为1∶2. 8时,SNAD过程成为生物脱氮的主要途径,TN平均去除率可达到76. 3%,TN平均去除负荷为1. 42 kg·(m3·d)-1,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率为86. 0%.随着进水C/N比降低,生物膜中亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群的相对丰度逐渐增加,而硝化菌群和反硝化菌群的相对丰度逐渐降低.生物脱氮功能菌群变化与脱氮过程转变为SNAD过程相一致.     

淀粉废水处理系统中活性污泥的微生物群落结构及多样性分析

为探究淀粉废水处理活性污泥中微生物的群落结构及多样性,基于Illumina MiSeq高通量测序方法,分析了不同运行阶段的A/O处理系统中活性污泥的微生物群落与多样性组成.结果表明,A/O系统中处理淀粉生产废水的活性污泥在同一种废水下微生物群落结构总体比较稳定,优势细菌主要为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)等;最重要优势细菌类群为变形菌门(45. 66%～66. 30%),其中γ-亚纲细菌是其主要成员,占比36. 38%～66. 65%.优势拟杆菌门主要成员鞘脂杆菌纲在污泥沉降性能较好时其占比下降,但绿弯菌门主要成员厌氧绳菌纲在污泥沉降性能较好时其占比明显增加,变化趋势正好相反,或许它们二者之间的耦合变化与污泥沉降性能变化密切相关.活性污泥样品中存在大量特殊功能菌群,它们在活性污泥的污染物分解和氮磷去除中发挥重要作用.     

中国严寒地区住宅建筑室内细菌气溶胶污染特征及传播规律

实测严寒地区住宅建筑细菌气溶胶组分及来源,并结合微生物生长繁殖衰亡模型和数值模拟技术开展细菌气溶胶传播特性研究.结果表明,中国严寒地区住宅建筑室内的主要优势菌群为拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）.而细菌的来源分析显示,其主要来源为粪便、土壤、极端环境、植物、水源和腐败有机物等.由于冬季人员室内活动时间较长,其中粪便来源占比偏高.细菌在室内的传播规律研究表明,在室内环境中细菌气溶胶的浓度分布与房间的结构、湍流形式和粒子重力场有关.随着房间高度的降低,室内流场越复杂.模拟分析表明室内90％的细菌气溶胶颗粒在50s内逃逸出,且随着房间高度的降低细菌气溶胶浓度逐渐降低而范围更广.室内通风有阻碍细菌气溶胶在室内积聚,稀释污染浓度的作用.     

陕北石油污染土壤微生物种群变化及影响因素

采集陕北地区10个产油区县的石油污染土壤和洁净土壤,利用化学分析法和分子生物学技术对土壤理化性质和细菌群落结构进行测定,采用Pearson相关性分析和冗余分析研究石油污染对土壤理化性质、微生物种群分布和多样性的影响.结果表明,与未受污染土壤相比,石油污染土壤的NO₃^--N、总有机碳、全碳、全硫含量和碳氮比增加,pH值减小;土壤细菌群落均匀度明显降低,丰富度无明显变化.不同地区土壤受到石油污染后,一些优势细菌的相对丰度变化明显.变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度变化与石油烃含量呈显著正相关,Candidatus Saccharibacteria的相对丰度变化与石油烃含量呈极显著负相关.定边、靖边、子长、绥德、吴起、安塞和富县石油污染土壤中假单胞菌属（Pseudomonas）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、节杆菌属（Arthrobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）、Alkanindiges、Gaiella和Gp4相对丰度显著增加;定边、靖边、子长和绥德石油污染土壤中Ohtaekwangia、假诺卡氏菌属（Pseudonocardia）、Ramlibacter、Sacchariacteria_genera_incertae_sedis相对丰度显著降低.假单胞菌属（Pseudomonas）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、节杆菌属（Arthrobacter）和Alkanindiges为陕北地区石油污染土壤中的主要“嗜油菌”.土壤pH值、含水率、总石油烃和总有机碳等理化性质是影响陕北油田区石油污染土壤微生物种群结构的关键因素.     

海洋沉积物中细菌DNA和RNA水平群落差异

海洋沉积物中的微生物在生物地球化学循环中具有重要作用.目前,细菌群落的研究多基于16S rRNA基因(DNA)展开,但DNA不仅包括活性微生物DNA也包括非活性微生物DNA,而RNA水平则可表征环境中具有活性的微生物种群.本研究采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术,在DNA和RNA水平上研究了渤海和南黄海表层沉积物中细菌群落结构.结果表明,细菌DNA基因丰度比RNA基因丰度高1～2个数量级,DNA水平群落多样性高于RNA水平,二者群落结构差异显著.沉积物中的细菌具有活跃的化能异养、硫酸盐还原和硝化作用.基于16S rRNA基因的测序在探索微生物群落功能时可能会误判重要的功能微生物,总细菌群落中的"稀有生物圈"可能包含转录活跃者,发挥着重要的生物地球化学作用.总体而言,在分析来自稳定沉积环境的细菌群落结构时,基于16S rRNA的研究更能反映真实的生态状况.