Phaeocystis globosa核糖体大亚基(28SrDNA)的序列分析与分类学意义

对一株Phaeocystisglobosa的28SrDNA基因序列测定,共得到碱基大小为1795bp的两个序列片段,其中序列一的长度为970bp,序列二的长度为825bp。将Ph.globosa与Ph.antarctica和Prymnesiumpatelliferum同源序列进行对比,发现Ph.globosa与Ph.antarctica仅在序列二中有一个碱基插入/缺失,同源性为99.99%,而与Pr.patelliferum相比,有7处插入/缺失,碱基总变异率为6.13%;研究发现序列一中有一个比较明显的高度保守区和两个高变区;序列二中有两个比较明显的高变区、一个保守区和一个高度保守区。对28SrDNA基因RNA二级结构分析发现,DNA序列保守区在RNA二级结构上也非常保守,与DNA序列分析结果一致,都证明28SrDNA基因只适用于种以上水平的分类研究,不宜用于种间和种下水平的研究。     

焦化废水处理系统中喹啉降解菌的种群特征

从首钢及武钢焦化废水处理系统中分离筛选出10 株高效喹啉降解细菌,16S rRNA 鉴定表明它们分别属于假单胞菌及丛毛单胞菌2个属.对这些高效降解菌进行了降解基因片断的PCR 扩增,发现所有假单胞菌属的喹啉降解菌均含有编码转化喹啉为2-羟基喹啉和2,8-二羟基喹啉的基因片断.16S rRNA 与降解基因系统发育树的对比分析,表明细菌进化过程中可能存在的基因突变和水平基因转移现象.根据假单胞菌属的喹啉降解菌降解基因的特异性,利用荧光原位杂交技术对该菌在首钢活性污泥中的种群空间分布进行了检测.另外,对高效降解菌的质粒分布做了初步的探讨,发现喹啉降解基因可能主要编码在细菌的染色体上.     

方斑东风螺“急性死亡症”病原及其毒力基因研究

为明确引起方斑东风螺（Babylonia areolata）"急性死亡症"的病原及相关的毒力因子,对"急性死亡症"疫区的方斑东风螺进行了病原分离纯化鉴定、人工感染试验等,经鉴定为塔氏弧菌（Vibrio tubiashii）。本实验以4株分离自发病方斑东风螺且具有不同程度毒力的塔氏弧菌及东风螺组织样品为研究对象,根据半数致死剂量（LD₅₀）确定菌株毒力大小依次为:BBXP1>FBC1>FB20>FB13,针对17种弧菌毒力相关基因进行了检测分析,结果显示强毒株BBXP1、FBC1中的毒力基因检出率最高,携带12种毒力基因,弱毒株FB13毒力基因检出率最低,携带7种,表明弧菌的致病性可能与其携带毒力基因的数量具有相关性。其中,不耐热溶血毒素基因tlh、胞外碱性丝氨酸蛋白酶基因asp、金属蛋白酶基因vtmp、几丁质外切酶基因chi36、锌金属蛋白酶基因vtpA、塔氏弧菌溶血素基因vthA在4株塔氏弧菌中检测均呈阳性,且仅在患有"急性死亡症"的东风螺组织样品中检测出,在健康的组织样品中未检测出。进一步通过实时荧光定量PCR方法检测此6种毒力基因在4株不同毒力的塔氏弧菌中的mRNA表达差异,结果显示,asp、vtpA的mRNA表达量与弧菌的毒力呈正相关,随着塔氏弧菌致病性的增强,vtpA、asp的mRNA表达量呈上升趋势,且菌株的半致死剂量LD₅₀与相对表达量具有显著相关性（r2=0.933,0.948;P < 0.05）;溶血素vthA的表达量则与弧菌的致病性呈现负相关,相关性并不显著（r2=0.2401;P < 0.05）,因此推测可能与其致病性关联不大;其它几种毒力基因的相对表达量与弧菌的毒力相关性不显著（P>0.05）,可见同种毒力因子在不同毒力的菌株中相对表达量存在差异,推测塔氏弧菌致病株在侵染螺体的过程主要由金属蛋白酶和丝氨酸蛋白酶发挥主导作用。     

基于宏基因组与宏转录组分析石化废水生物处理系统脱氮功能菌群

石化行业是我国的支柱产业,长期以来,石化废水处理一直是水污染治理领域的重难点,阻碍了石化行业高质量可持续的发展.由于石化企业和园区多临河或临海而建,其废水排放易造成流域性或区域性水生态风险,尤其石化废水中的氮素污染,严重威胁了水生态安全及人民群众身体健康.因此,从上海某化工区的某条石化废水A/O脱氮工艺线中采集了污泥样品,通过宏基因组和宏转录组对比分析了出水水质稳定时期与出水水质波动时期的不同污泥中微生物的群落结构,脱氮菌群的功能特征和关键的氮代谢途径.结果表明,工艺的氨氧化功能易波动,而亚氮和硝氮的去除相对稳定.菌群研究发现该A/O工艺主体脱氮途径为硝化-反硝化脱氮途径,未发现工艺内有厌氧氨氧化相关基因片段.体系脱氮关键功能基因中约有90%与反硝化作用相关,只有约0.17%的基因参与了硝化过程中氨氮的转化.进一步研究发现,氨氧化功能菌在工艺中丰度极低且结构单一,主要的氨氧化功能菌属是Nitrosomonas.这可能是工艺线出水氨氮浓度易波动的主要原因.     

宏基因组学分析深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能

为探究深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能,采集了污水深度处理阶段沿程各单元的进出水样品,并基于宏基因组学对污水中细菌的群落结构及功能进行了解析.结果表明,不同深度处理单元出水中细菌的多样性存在差异,臭氧接触池出水中细菌的多样性最低;相比夏季,冬季深度处理阶段污水中细菌的丰富度和多样性较低.不同季节深度处理阶段污水中的细菌群落结构变化较大,反硝化滤池出水中的细菌群落结构与其它样品存在较大差异;变形菌门（41.5%～71.0%）是深度处理阶段污水中的主要优势菌门,其次是拟杆菌门（3.8%～16.2%）;反硝化滤池出水中主要菌属有脱氯单胞菌（4.1%～7.4%）、弓形杆菌（3.0%～8.3%）和不动杆菌（2.3%～3.0%）.在深度处理阶段各工艺出水中共发现了29种与氮代谢有关的功能基因,并且在各工艺出水中均检测到了与反硝化有关的功能基因,如nosZ、napA、nirK和norB等,表明深度处理阶段污水中的细菌具有持续脱氮的潜力.糖苷转移酶和糖苷水解酶是深度处理阶段主要的碳水化合物活性酶,深度处理阶段污水中的细菌表现出了对多种有机物的降解潜力.     

水稻土细菌硝化作用基因（amoA和hao）多样性组成与长期稻草还田的关系研究

以中国科学院桃源农业生态试验站长期定位试验的土壤样品为对象,采用PCR扩增、克隆文库构建以及序列测定等分子生物学技术分析稻草还田对亚硝化功能基因amoA和hao多样性的影响.结果表明,水稻土稻草还田处理(氮磷钾+水稻秸秆,SR)降低了amoA和hao基因的多样性,其Shannon指数分别为3.7和3.2;而氮磷钾处理(CK)的Shannon指数达到4.0和3.7.LIBSHUFF分析比较CK和SR处理克隆文库的差异,结果显示amoA和hao基因处理间群落结构p值分别为0.002和0.001,均达到极显著水平.序列分析结果表明,对于amoA基因,只检测到与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)相似的以及与未知的amoA基因相似的基因,并且与Nitrosospira相似的只出现在SR处理中,相似率达96%以上,而与未知的amoA基因相距最近的已知菌属也是Nitrosospira;获得的hao基因则分布于变形菌门(Proteobacteria)中的3个纲(α、β、γ),其中CK处理获得的hao基因主要与Silicibacter、甲基球菌属(Methylococcus)相似,SR处理获得的基因主要与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)亲缘关系较近.系统发育树分析显示亚硝化基因(amoA、hao)在这2个处理中可被分为4个基因簇(Cluster),稻草还田使亚硝化细菌群落发生了明显的分异,出现了基因聚类现象,并且在amoA基因树图中出现了只由SR处理构成的分支(ClusterⅣ).总体来说,长期稻草还田降低了亚硝化基因amoA和hao的多样性,明显改变了亚硝化细菌群落结构.     

二氧化硫胁迫下拟南芥miRNA表达谱分析

以拟南芥为材料,利用高通量测序技术并结合生物信息学分析方法,检测二氧化硫(SO_2)处理后拟南芥植株的小分子RNA表达谱,筛选SO_2胁迫响应microRNAs(miRNAs)分子,研究植物miRNAs对逆境胁迫的应答机制.结果发现,30 mg·m~(-3) SO_2处理72 h后,拟南芥地上组织小分子RNA长度分布发生改变,在对照组和SO_2组中均有大量特有的小分子RNA序列,说明SO_2胁迫可诱导拟南芥小分子RNA的表达改变.SO_2胁迫诱导186个保守miRNA和16个新miRNA分子差异表达,其靶基因主要涉及转录调控、信号转导、代谢、刺激响应等生理过程.差异表达的miR160和miR393可通过生长素信号途径调控植株生长发育,参与植物对SO_2的胁迫响应.本研究揭示了植物中参与SO_2胁迫应答的miRNA种类及作用机制,进一步阐明了miRNAs在植物抗逆应答过程中的作用.     

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯对罗非鱼肝脏转录组影响研究

邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）作为生产量和使用量最多的一种邻苯二甲酸酯类化合物,其对水生生物具有多种毒性.本研究选用中国南方地区最重要的经济鱼类尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）作为实验对象,研究DEHP（50mg/kg bw）作用下罗非鱼肝脏组织内转录组的响应特征.利用IlluminaTM HiSeq 4000测序平台对DEHP处理组和对照组尼罗罗非鱼肝脏RNA样品分别进行转录组测序.对照组和DEHP暴露组分别获得30.10Mb和30.16Mb待分析数据（clean reads）,对转录组数据进行组装并去冗余后得到58,585个Unigene.将DEHP处理组和对照组的转录组数据进行比较一共获得5,008个差异表达基因,其中上调表达基因和下调表达基因分别为3,217个和1,791个.通过GO和KEGG功能分析后发现这些差异表达基因主要为机体免疫、生殖内分泌以及脂类代谢相关基因,这表明DEHP对尼罗罗非鱼肝脏毒性主要表现为免疫毒性、生殖毒性和脂类代谢紊乱.另外,实时荧光定量PCR验证结果发现转录组分析数据基本可靠.上述结果为在转录组水平筛选DEHP生物标志物,解析DEHP对罗非鱼毒性作用的分子机制提供了科学参考.     

一株磺胺二甲嘧啶抗性菌的筛选及抗性机制研究

为研究地下水中磺胺类抗性菌的抗性特征与抗性机制,在调研北京市东南发展区地下水受抗生素污染情况基础上,从中筛得一株磺胺二甲嘧啶（SMZ）抗性菌SMZ-R9,经形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因测序分析,鉴定为乳酸不动杆菌（Acinetobacter lactucae）.使用荧光定量PCR与普通PCR定量以及定性检测抗性基因（ARGs）,发现菌株SMZ-R9同时携带3种磺胺ARGs（sul1、sul2、sul3）、1种甲氧苄啶ARGs（dfrA1）以及Int1基因;通过对基因序列进行同源性比对及KEGG功能注释,发现sul2、dfrA1基因为编码二氢蝶呤合成酶（DHPs）与二氢叶酸还原酶（DHFR）的核酸序列,表达产物分别催化叶酸合成的上游与下游途径,共同介导菌株SMZ-R9的SAs抗性.可见,通过对ARGs编码蛋白的功能注释与分析,可为微生物的抗生素抗性机制在基因水平的研究提供理论依据.      

青鱼ERRα的克隆、序列分析、组织表达及其对不同EDCs暴露的响应

内分泌干扰物质(EDCs)可以通过多种通道影响鱼类的生长、发育和繁殖, 而雌激素相关受体(ERR)是一类目前没有引起足够重视的潜在致毒信号通道. 本研究克隆了青鱼(Oryzias latipes)ERRα mRNA全序列, 并通过实时定量RT-PCR方法对其在不同组织中的表达和不同EDCs暴露下的响应进行了分析.发现青鱼ERRα与其它脊椎动物ERRα氨基酸序列有较高的同源性,特别是DNA结合结构域(DBD)在从鱼类到哺乳类动物的进化过程中高度保守, 配体结合结构域(LBD)序列与哺乳动物的LBD有66.4%～67.0%的序列相同. 青鱼ERRα与青鱼雌激素受体ERα、ERβ和雄激素受体ARα、ARβ的DBD氨基酸数相同, 且有较高序列相似性, 但LBD的长度和序列差异较大. 青鱼ERRα基因有5个外显子组成,位于第14号染色体. 青鱼ERRα基因在各组织中广泛表达,其中在性腺、脑、脾脏、眼和肠中表达较高,且在雌雄性腺中差异表达,表明其在雌雄性别分化和性腺发育中发挥调控作用. 暴露200 ng/L炔雌醇(EE2)、200 ng/L雌酮(E1)、200 ng/L己烯雌酚(DES)、 100 μg/L阿特拉津(AT)和200 ng/L雌二醇(E2)后, 青鱼精巢中ERRα mRNA水平分别显著下降至对照组的0.54、　0.56、　0.61、　0.63和0.65倍(p<0.05), 但暴露1 μg/L三丁基锡和1 μg/L三苯基锡后上升至对照组的1.34和1.35倍(p>0.05),表明ERRα可能参与外源EDCs影响鱼类性别分化和性腺发育的过程. 此外,在青鱼ERRα基因上游没有发现类似哺乳动物ERRα基因上游的类固醇激素反应元件半位点, 说明鱼类ERRα基因的调控模式与哺乳类存在差异.