亚成体大熊猫肠道微生物结构的季节差异及其与肠道纤维素酶活性的相关性

大熊猫以低营养高纤维的竹子作为主要食物来源,但其消化系统结构保留了肉食动物的特点,不具备消化纤维素的能力,因此肠道菌群对其消化纤维素具有重要意义.为了解不同季节亚成体大熊猫肠道微生物结构的变化及其与肠道纤维素消化能力的内在联系,通过高通量测序技术分析4只亚成体大熊猫肠道细菌和真菌多样性的季节差异,并检测不同季节的肠道纤维素酶活性.结果发现不同季节亚成体大熊猫肠道细菌、真菌结构和丰富度存在较大差异.复杂的肠道微生物组成,特别是优势细菌结构主要决定了亚成体大熊猫消化利用纤维素的能力.冬季(2月)肠道微生物结构较复杂,微生物丰富度也相对较高,细菌的优势度高于其他季节.秋季(11月)和冬季(2月),亚成体大熊猫的纤维素酶活性较高,冬季纤维素酶活性约为其他季节的5倍.亚成体大熊猫的纤维素酶活与其肠道优势细菌Streptococcus丰度的季节变化具有相似的趋势,相关性系数为0.582,是大熊猫分解利用纤维素的重要贡献者.因此,亚成体大熊猫不同季节的肠道微生物结构演变对其纤维素消化具有重要影响.(图3表6参28)     

食物转化期的大熊猫幼仔肠道细菌结构衍变及其与纤维素酶活性的相关性

大熊猫是具有植食性转化阶段的特殊的食肉动物,但本身对纤维素的消化能力极低,主要依赖于肠道微生物的作用;处于食物转化阶段的大熊猫幼仔是敏感而脆弱的,对纤维素的适应消化能力也是保证其存活的关键.通过分析食物转化期大熊猫幼仔粪便中纤维素酶活性和肠道细菌多样性的变化,探讨大熊猫幼仔食物转化阶段肠道细菌性质和纤维素酶活性的相关性,以期为优化食物转化期大熊猫的饲养技术提供一定的理论指导.结果显示,大熊猫幼仔食物转化阶段纤维素酶活性变化较大,特别是增加竹子的摄入量后,大熊猫个体纤维素酶活性普遍显著增加.大熊猫肠道细菌的结构和数量在食物转化阶段也存在较大变化,且与幼仔消化纤维素密切相关,如Lactobacillus、Romboutsia等典型的肉食动物肠道菌的丰度在大熊猫幼仔肠道中数量减少,而纤维素降解菌属Cellulosilyticum的丰度明显增加,特别是大熊猫肠道优势菌属Streptococcus也表现出与其纤维素消化的密切联系.总体而言,食物转化阶段的大熊猫幼仔对纤维素有一定的适应性消化能力,其和肠道细菌菌群的演变有较大的相关性.     

幼年大熊猫断奶前后肠道微生物与血清生化及代谢物的变化

采集3只幼年大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)在断奶前后15 d的粪便(N=24)和血清样品(N=24),基于高通量测序技术、生化和液相色谱-质谱检测,对其肠道菌群、血清生化指标和代谢物质的组成变化进行研究.结果显示,断奶后大熊猫肠道菌群丰富度下降,肠道内细菌由Firmicutes变为Proteobacteria为主要门.在细菌属水平,Escherichia-Shigella、Streptococcus、Clostridium、Enterococcus和Lactobacillus的相对丰度显著下降,但Pseudomonas、Leuconostoc和Sphingobacterium则上升(LDA4).肠道真菌由Ascomycota和Basidiomycota变为Basidiomycota和Zygomycota为主要门.在真菌属水平,Microidium的相对丰度显著下降,但Cystofilobasidium、Guehomyces和Cryptococcus显著上升(P 0.05).此外肌酸激酶和乳酸脱氢酶断奶后显著下降,而总胆红素则上升(P 0.05).断奶前后发现有54个(正模式)和46个(负模式)显著性差异代谢物(P 0.05),如Heme和Allantoic acid等,这些差异物质和肌酸激酶和乳酸脱氢酶有显著相关性(P 0.05).本研究表明断奶后大熊猫肠道中高丰度的纤维素或半纤维素降解菌种类增加,为研究大熊猫肠道微生物对竹子的利用提供数据支撑;肌酸激酶、乳酸脱氢酶和总胆红素可作为大熊猫断奶时健康状况的备选标志生理指标,有助于大熊猫断奶过程中健康状态的维护.(图6表3参43)     

卧龙国家级自然保护区大熊猫主食竹的营养成分与微生物群落结构

大熊猫是卧龙自然保护区旗舰物种,自然保护区内覆盖了多种大熊猫主食竹.为研究卧龙保护区不同种类大熊猫主食竹营养成分和微生物群落的组成,采用理化实验和高通量测序技术对保护区内主要的4种大熊猫主食竹进行测定分析.结果 显示,不同竹种中均以纤维素(46.18％±2.50％至56.82％±2.2％)、半纤维素(11.74％±2....     

成都不同地区地钱挥发油成分的差异性

为了探究地钱(Marchantia polymorpha Linn.)挥发性成分与性别和环境的关系,采用超声辅助法提取地钱挥发油,利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分别对成都地区5个产地雌、雄株地钱挥发油成分进行差异性分析、主成分分析、聚类分析和典型相关性分析.结果显示:(1)同一产地雌雄株地钱挥发油成分的种类大体相同,均以倍半萜为主,其中氧化石竹烯的含量均为最高,其次是β-花柏烯和α-布藜烯;但不同地区地钱挥发油成分存在一定的差异;(2)雌性和雄性地钱挥发性成分之间无显著差异;(3)含量较低的二萜、三萜、脂肪酸等物质对地钱产地区分作用较大,且地理位置对地钱挥发油成分有一定的影响;(4)温度和相对湿度是对地钱的挥发性成分影响最大的环境因子,且不同环境因子对不同成分的影响程度有所不同.本研究表明地钱挥发性主要成分无性别差异,地区间差异是由于环境因子不同所致;结果可为全面、深入认识雌雄异株植物与环境的相互关系提供参考,同时也有利于更有效、合理地利用植物的次生代谢产物.(图10表4参32)     

三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析

土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。     

一株大熊猫肠道厌氧纤维素菌的分离鉴定、系统发育分析及生物学特性的研究

从成都动物园健康大熊猫的肠道采集样品,富集分离获得一株典型的厌氧纤维素分解菌PD.分离菌是杆状,革兰氏阳性(G ),菌体大小为0.5μm×(3～5)μm,严格厌氧;生长温度为25～40℃,最适生长温度为38℃;pH范围5.0～9.0,最适pH7.2;在纤维素粉作碳源的琼脂培养基上菌落直径为1～3mm,白色透明斑;分离菌株不仅能利用纤维二糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉、松三糖、覃糖等多种可溶性碳源,而且可以利用纤维素粉等不溶性碳源.同时,对菌株PD进行了16SrDNA的PCR扩增,并对扩增产物测序.对16SrDNA部分序列进行了分析,并构建了系统发育树,表明菌株PD属于梭菌属,与Clostridiumlentocellum(T)的16SrDNA序列具有92.2%相似性.图5表1参18     

重金属胁迫下不同区域土壤的生态功能稳定性与其微生物群落结构的相关性

本文选取了理化性质差异较大的3个区域的土壤作为研究对象,采用底物诱导呼吸实验进行土壤微生物活性测定,并通过磷脂脂肪酸(PLFA)方法进行微生物群落结构检测分析.结果表明,AM真菌可作为土壤微生物活性的指示性菌种;主成分分析表明,重金属对不同区域土壤的微生物群落结构、分布和疏密度的影响有一定差异性,即对于受污染胁迫后稳定性较好的土壤,其微生物群落结构基本会保持整体上的相似和不变性,而对稳定性较差的土壤,受重金属污染前后其微生物多样性、均匀度和丰度均会表现出明显的差异性;聚类分析则显示,土壤微生物群落的聚类会随时间增加趋于统一,但重金属胁迫会阻碍这一趋势.本研究探讨了重金属污染与土壤微生物的内在关系,有助于提早构建土壤重金属污染微生物预警体系.     

中国不同气候类型森林土壤微生物群落结构及其影响因素

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环,研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性,可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象,采用PLFA方法,分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质,并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明,6种气候类型中,土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异,随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7）,显著高于亚热带、热带土壤（0.4-0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3-1.5）,亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的...     

不同Cd积累能力大白菜吸收转运Cd的差异性

通过土培(土壤投加3 mg·kg-1 Cd,生长42 d后收获)和水培试验(先无Cd培养30 d,再转入5μmol·L-1 Cd营养液中分别培养18 d,10 d,10 d后再无Cd培养8 d,再收获),研究2个不同Cd积累能力的大白菜(Brassica pekinensis L.)品种(北京小杂55和北京小杂60)吸收和转运Cd的差异,为通过农艺技术措施调控作物Cd积累提供依据。结果表明,在土培和水培条件下,两个白菜品种吸Cd能力表现不同,土培条件下存在显著差异(P0.05),高积累Cd品种北京小杂55地上部Cd含量比低积累Cd品种北京小杂60高出126%,而水培条件下无显著差异;水培条件下,北京小杂55的转运系数平均比北京小杂60高0.11,且随着生长时间的延长,转运系数增大。2个白菜品种地上部不同叶段Cd含量变化规律均表现为由老叶向新叶逐级递减,但北京小杂55叶片中的Cd主要分配在老叶(平均50.6%),而北京小杂60叶片中的Cd主要分配在中叶(平均42.7%),且北京小杂55将Cd分配到新叶的能力高于北京小杂60。北京小杂55地上部的高Cd积累主要是由于根部吸收土壤Cd能力和从根向地上部的转运能力高所致,控制高积累Cd白菜品种北京小杂55地上部Cd含量应从控制其对土壤Cd吸收和由根向地上部转移这两方面进行。     

白芨滩地区不同生物土壤结皮类型对微生物群落结构和组成的影响

白芨滩国家级自然保护区及其周边植被恢复有利于改善区域生态环境,而植被恢复良好的区域内镶嵌分布着大面积藓结皮和藻结皮,其在防风固沙、改善荒漠生态系统地表土壤质量等方面发挥着重要作用。为深入了解该区域不同生物土壤结皮中微生物群落结构及其差异,选取藓结皮和藻结皮镶嵌分布的地表覆盖区设置取样点,分别对藓结皮和藻结皮进行细菌和真菌的Illumina MiSeq测序。结果表明,不同生物土壤结皮中细菌群落和真菌群落α多样性趋于一致,仅反映细菌群落丰富度的ACE和Chao指数在藓结皮中显著高于藻结皮。不同生物土壤结皮形成以微枝形杆菌属、红色杆菌属、地嗜皮菌属、芽球菌属、鞘氨醇单胞菌属、土壤红杆菌属、微红微球菌属、类诺卡氏菌属和苔藓杆菌属等为主要类群的细菌群落结构以及以赤霉菌属、Knufia、被孢霉属、石果衣属、链格孢属、Bahusakala、Phaeomycocentrospora、光黑壳属和Omphalina等属为主要已知类群的真菌群落结构。藓结皮中,红色杆菌属细菌相对丰度显著低于藻结皮,而苔藓杆菌属细菌相对丰度显著高于藻结皮。藓结皮中,Knufia、Bahusakala、Omphalina、Lam...     

金沙江干热河谷地区不同含油量麻疯树种子的差异性

根据金沙江干热河谷地区麻疯树种子的含油量,将麻疯树种子分为组Ⅰ(26%~30%)、组Ⅱ(30%~34%)、组Ⅲ(34%~38%)、组Ⅳ(38%~42%).该地区种子体积介于1.544~1.680 cm3之间;其中组Ⅱ的种子最大(1.680 cm3),组Ⅳ的种子最小(1.544 cm3).组Ⅱ种子的百粒重同样为最高(69.367 g),组Ⅲ的种子最轻(62.313 g).出仁率从低到高依次为:组Ⅰ(61.752%)<组Ⅲ(63.352%)<组Ⅱ(64.132%)<组Ⅳ(65.192%).百粒种子产油量从组Ⅰ到组Ⅳ逐渐升高(17.731~25.342 g).1H-NMR图谱分析发现,各组种子之间的脂肪酸组成无明显差异,而脂肪酸成分的含量存在显著差异.种子的发芽势、发芽率和发芽指数随含油量的增加而升高,种子的吸胀速率则相反.种子含油量与种子大小的相关性不显著,与种子质量、出仁率、种子产油量、脂肪酸组成、发芽势、发芽率、发芽指数和吸胀速率之间则都有着极显著的相关性.图3表4参30     

肠道微生物与环境健康关系的研究进展与展望

尽管肠道微生物群落在调节宿主多种生理功能的稳态以及抵抗环境污染物的毒性等方面至关重要,但是其在环境健康上的作用直到近几年才引起关注.本综述主要概述了环境污染物对肠道微生物的作用导致的健康效应的最新研究进展.发展迅速的高通量测序平台与合成生态学方法有助于快速确定肠道微生物组成,结合信息化综合分析方法可进一步探明肠道微生物...     

肠道微生物受环境污染的影响及其对宿主疾病的调控作用

宿主肠道内存在的大量微生物与其健康状况直接相关,这些微生物是人和动物健康成长不可或缺的。肠道微生物通过多种途径调节人体生理功能的同时也受到人体内外环境的影响。因此,分析建立肠道微生物、相关疾病的产生原因和作用机制以及环境影响因子之间的联系具有重要意义。本文首先针对肠道微生物对人体的物质与能量代谢、先天和获得性免疫、胃肠道功能等方面的影响进行综述。然后重点分析了近年来有关肠道微生物对环境污染所致健康效应的影响及作用机制的研究进展。以期加深肠道微生物与人类健康之间相互作用机理的理解,并为环境毒理学与肠道微生物之间关系的研究提供新的思路。     

不同绿地结构消减大气颗粒物的能力

随着城市化和工业化的发展,空气环境问题日益突出,大气颗粒物污染受到人们越来越多的关注.为了研究城市道路中不同绿地结构对大气不同粒径颗粒物的消减作用,本文选择青岛市城阳区主干道——长城路的4种不同绿地结构("乔-灌-草"、"乔-草"、"乔-灌"、"灌-草"),测定其对不同粒径颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5)、PM1)的消减率.结果表明:(1)不同粒径颗粒物的浓度日变化曲线呈现出"早晚高,中午低"的变化趋势,其中8:00—10:00的颗粒物浓度最高;颗粒物浓度日变化与空气湿度变化相一致,与温度变化相反;(2)4种绿地结构对PM_(10)的消减率表现为"乔-灌-草""乔-灌""灌-草""乔-草",对PM_(2.5)和PM1的消减率表现为"乔-灌-草""乔-灌""乔-草""灌-草";且各绿地结构对PM_(2.5)的消减能力最强,其次为PM1和PM_(10);(3)同一种绿地结构,植物种类越丰富,其消减大气颗粒物的能力越强.     

亚热带地区不同人工林配置下土壤微生物量碳及微生物墒的年际动态

以自然恢复的草坡(SH)为对照样地,分析广东鹤山共和样地不同配置人工林——10种树种混交林(10NS)、30种树种混交林(30NS)、厚荚相思纯林(Acacia crassicarpa,AC)、红椎纯林(Castanopsis hystrix,CM)和尾叶桉纯林(Eucalyptus urophylla,EU)在种植后第1年、第6年和第11年的土壤微生物量碳,探讨不同人工林配置下土壤微生物量碳的年际动态。结果表明:除EU外,其他4种林型及对照SH的土壤微生物量碳(MBC)均随着林龄的增加呈先上升后下降趋势,但差异不显著;不同人工林MBC含量在6 a林龄时达到最高,最高值在AC中可达266.078 mg?kg~(-1);相同林龄MBC在不同林型间存在差异,在11 a林龄时该差异达到极显著水平(P=0.001),表现为混交林(10NS和30NS)的MBC含量最高,AC和CM纯林次之,SH和EU最低。不同人工林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量在林龄间的变化趋势与不同人工林的MBC(EU除外)在林龄间的变化趋势一致。土壤微生物墒(MBC/SOC)在不同林型间的变化趋势与MBC基本一致,均在11 a林龄时产生显著差异且土壤微生物墒值在混交林达到最高。MBC与SOC(P0.01)、TN(P=0.01)呈显著正相关,而MBC/SOC与SOC呈显著负相关(P=0.03)。MBC在人工林中的年际变化存在波动,可能与人工林林分和土壤尚未达到成熟水平有关。该研究可为亚热带丘陵荒坡人工林的生态恢复与管理提供科学的基础数据与理论依据。     

石油污染与微生物群落结构的相互影响

从两种土壤中分别分离出石油烃降解菌,并从中筛选出6株石油烃高效降解菌A1、A2、A6、A8和B2及B5,然后将各菌株鉴定至属,分别为A1假单胞菌属、A2鞘氨醇单胞菌属、A6微球菌属、A8节杆菌属、B2不动杆菌属和B5诺卡氏菌属。另外对比分析了单菌株及不同菌株重组对不同石油烃组分的利用情况,结果发现,从不同石油污染的土壤中分离到的菌株对石油烃组分的利用能力不同,从胜利原油污染的土壤中分离到的菌株A1、A2、A6和A8对石油烃组分的利用范围窄,主要利用饱和烃组分;而从经芳香烃驯化过的土壤中分离到的菌株B2及B5对石油烃利用组分的利用范围较宽,能同时利用饱和烃和芳香烃组分。     

氟苯酚好氧生物降解性能及其与化学结构的相关性研究

利用OxiTopBOD测试仪测定微生物耗氧量的方法,对邻氟苯酚、间氟苯酚和对氟苯酚的好氧生物降解性能进行了研究,结果表明:邻氟苯酚、间氟苯酚和对氟苯酚的耗氧生物降解速率常数分别是0.0093L·g-1·h-1,0.0133L·g-1·h-1和0.0145L·g-1·h-1.降解活性与化学结构的相关性分析表明:辛醇/水分配系数和分子连接指数是影响受试物好氧生物降解性能的两个重要因素.     

稻草与猪粪不同比例混合的厌氧消化特性

在中温(35℃)条件下,应用批式单相厌氧消化技术对稻草与猪粪不同比例混合厌氧消化特性进行了研究.结果表明;稻草与猪粪的VS比为3:1时,日产气量比较稳定,累积产气量达12080 ml,较稻草与猪粪VS比为1:1和1:3的处理分别高11.80%和16.08%;混合物中猪粪比重愈高所得沼气中甲烷含量愈高,最高达68.75%,消化液中乙酸和丁酸的含量也愈高,混合物中稻草比重愈高消化液中丙酸的含量也愈高,愈有利于发酵物的水解酸化.     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物群落结构的影响

为了解不同有机肥处理对紫色土的改良效应,以福建宁化县紫色土水土侵蚀区26年生油茶人工林土壤为对象,采用高通量测序技术对天然物料有机肥、有机无机复合肥、禽畜粪便有机肥共3种有机肥以及不施肥处理下的土壤微生物多样性和群落结构组成进行了研究,并进一步分析土壤理化性质与微生物群落多样性和微生物群落结构的相关性.结果表明:3种有机肥处理下的土壤细菌和真菌群落多样性总体高于不施肥处理;在3种有机肥处理中有机无机复合肥处理下的土壤多样性指数较高;在细菌门水平分类上,3种有机肥处理下,尤以有机无机复合肥处理下的土壤中变形菌门、浮霉菌门、放线菌门和硬壁菌门具有较高相对丰度,而不施肥处理下的土壤中酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度相对较高;在真菌门水平分类上,相较于不施肥处理,3种有机肥处理下的土壤中子囊菌门的相对丰度较高,担子菌门的相对丰度相对较低;变形菌门和酸杆菌门为土壤优势细菌类群,子囊菌门和担子菌门为土壤优势真菌类群;CCA分析所提取的两个主成分分别解释了土壤微生物群落结构门水平60.08%和19.74%的变异,其中土壤容重、自然含水率和全钾含量是影响土壤微生物群落结构变化的重要因子,细菌和真菌多样性指数与土壤自然含水率、容重、pH和全氮含量等土壤环境因子具有显著相关关系.本研究在微生物水平上阐明了不同有机肥处理下的紫色土区土壤生态质量差异,3种有机肥处理尤以有机无机复合肥对紫色土油茶林土壤具有较佳的改良效果.(图8表3参38)