基于高通量测序的微生物强化污泥减量工艺中微生物群落解析

利用高通量测序技术对微生物强化原位污泥减量工艺中微生物群落进行解析.结果表明,外源菌剂的投加改变了活性污泥中微生物群落结构,菌剂的有效成分乳杆菌属和醋酸杆属在强化组中含量显著增加.科水平上的群落多样性分析显示：强化组厌氧区Siompson指数、Shannon指数和Pielou指数均不同程度升高,群落多样性增加.聚类分析显示,微生物群落按时间顺序明显聚为3簇,强化组厌氧区微生物群落随时间发生较大演变.主坐标分析显示,强化组和对照组微生物群落明显聚为2类,其厌氧区群落分别按照不同的方向演变,微生物强化和DO降低的协同作用是强化组群落演变驱动力,DO降低是对照组群落演变驱动力.典范对应分析显示显著影响微生物群落结构的环境因子依次为pH值、水温和DO.     

五台山亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量特征

为了探究连续海拔梯度上亚高山-高山草甸群落多样性、碳氮磷化学计量特征及其环境适应策略,以五台山南坡自然分布的亚高山-高山草甸群落为研究对象,沿海拔梯度(2 201~3 011 m)设置9个样地,采用相关性分析、偏冗余分析(pRDA)的方法,分析亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量特征及其与环境因子的关系. 结果表明:在五台山南坡2 201~3 011 m海拔范围内,亚高山-高山草甸群落的Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数平均值分别为11、2.15、0.87、0.93. 随着海拔的升高,Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数均呈显著下降趋势,而Pielou指数变化不显著. 群落TC、TN、TP含量平均值分别为461.19、23.32、1.96 mg/g,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为19.99、242.17、12.10. 与全球尺度和草地生态系统区域尺度的研究相比,该区域草甸群落具有相对稳定的TC含量,以及TN、TP含量高和N∶P低的特点,群落水平下相对较低的N∶P(<14)说明草甸群落植物生长更倾向于受氮元素的限制. 随着海拔升高,群落TC含量、C∶N、C∶P沿海拔梯度均呈显著上升趋势,而群落TN、TP含量均呈显著下降趋势,群落N∶P变化不显著. 在海拔梯度上,群落碳氮磷化学计量特征存在差异性,在一定程度上说明了草甸群落对海拔生境的不同适应策略. 偏冗余分析结果表明,环境因子(海拔和土壤因子)分别解释了亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量特征总变化的70.8%和67.8%,海拔因子的解释贡献率大于土壤因子. 研究显示,海拔和土壤因子对五台山亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量变化特征存在显著影响,其中海拔因子的影响尤为突出.      

Biolog和PCR-DGGE技术解析椒江口沉积物微生物多样性

采用Biolog和PCR-DGGE技术对椒江口6个站位表层沉积物群落水平的微生物代谢功能和以16S rRNA基因标记的细菌遗传多样性进行分析,并对其代谢功能和群落结构与沉积物污染物等参数进行冗余梯度分析(Redundancy gradient analysis,RDA)和典范对应分析(Canonicalcorrespondence analysis,CCA).Biolog分析结果表明,微生物群落整体代谢活性由高到低的顺序为:潮间带(B1、B2)、入海口处(A3)>入海口内(A1、A2)>入海口外(A4);碳源代谢的Shannon-Wiener多样性指数范围为2.09～3.25,由高到低的顺序为:潮间带(B1、B2)、入海口处(A3)>河道内(A1)>近入海口处(A2)>入海口外(A4);潮间带、入海口处及河道内的微生物对各类碳源的相对利用率较平均,而近入海口处和入海口外的微生物群落对聚合物的相对利用率较高,对氨基酸类和胺类的相对利用率较低.DGGE图谱分析表明,细菌群落结构沿河口盐度梯度存在空间异质性,但两潮间带站位的相似度高(82.27%);遗传基因的Shannon-Wiener多样性指数范围为1.68～2.87,由高到低的顺序为:潮间带>入海口处>入海口外>近入海口处>河道内.群落代谢功能与理化因子的RDA显示,有机质和硝基苯的分布能较好地解释微生物群落代谢功能的变化;群落遗传结构与理化因子的CCA显示,硝基苯和多环芳烃的分布能较好地解释细菌群落遗传结构的变化.综上结果认为,椒江口沉积物的微生物代谢及遗传多样性符合典型的河口特征,但入海口内微生物沉积环境已表现出对某些化工污染物的响应.     

钢铁厂旧址自然恢复过程中植物类型研究

调查了广州钢铁厂搬迁3 a后旧址上的植被自然恢复情况,统计了群落中的植物种类组成、生活型组成和各种植物的重要值,分析了植物群落的多样性指数和均匀度指数,比较了植物的重金属耐受性。结果发现,在调查的6个样方中,共有26种植物,分属于14科,其中菊科和禾本科植物数量最多,没有发现豆科植物。植物生活型组成以一二年生和多年生草本植物为主,共21种,占80.77%,极少灌木和乔木,表明群落处于次生演替的初级阶段。群落中的植物重要值差异较小,以蜈蚣草(Pteris vittata)的重要值最大,为32.10;其次是少花龙葵(Solanum americanum)、苎麻(Boehmeria nivea)、蟛蜞菊(Sphagneticola calendulacea),它们的重要值也大于20;其余14种植物重要值小于10。群落中优势种不明显,表明群落的组成较复杂。群落内植物覆盖度平均仅27.16%,物种多样性指数为0.93,均匀度指数为0.89。群落内植物数量多而个体矮小,导致群落的多样性指数与均匀度指数较高而覆盖度较低,表明植物种子萌发受到重金属胁迫较小,而植物生长受重金属胁迫较大。群落中超富集植物仅有蜈蚣草、少花龙葵和蟛蜞菊3种,有8种植物对重金属具有一定耐受性。对于钢铁厂旧址的生态恢复,可利用具有生态修复功能的植物构建符合景观需要的乔-灌-草相结合的生态-经济型植物群落。     

利用T-RFLP技术对温榆河微生物群落结构研究

利用T-RFLP技术(综合运用PCR技术、DNA限制性酶切技术和DNA序列自动分析技术)对温榆河不同尺度、不同时期的微生物群落结构进行了研究.从微生物的种类数、物种丰度、优势菌落、群落结构稳定性等方面特征着手,找出其优势群落;利用两种多样性指数(香侬一威勒多样性指数、辛普森多样性指数)探讨各种微生物群落结构的多样性以及同一群落随时间而发生的变化;比较了微生物指标与水质指标COD之间的变化关系.结果表明,温榆河不同尺度、不同时期的微生物具有明显变化,说明季节性变化对水体中微生物群落产生了明显的影响;T-RF67bp、151bp、440bp、481bp、488bp所代表的微生物群落体现其为优势种群; T-RF为135bp、151bp、440bp的微生物群落对于外界反映最敏感,验证其有可能能作为环境变化的指示性生物;微生物指标与COD呈现明显的正相关.     

南四湖浮游植物多样性与群落生物量、时间序列稳定性关系

基于2011到2014年对南四湖浮游植物进行的连续监测,研究浮游植物多样性(物种组成和均匀度)与生物量和群落稳定性的关系.结果表明,调查期间共鉴别出浮游植物8门78属138种.湖泊浮游植物细胞密度在5.09×10~5个/L到6.95×10~6个/L之间变化,生物量在0.44mg/L到5.46mg/L之间变化.在温度较低的春季和冬季,浮游植物生物量随着物种数的增加而增加,多样性高的群落有更高的生产力.在夏季,浮游植物生物量随着物种数的增加而降低,多样性高的群落具有相对较低的生物量.蓝藻、硅藻和总浮游植物稳定性指数与浮游植物物种数均呈单峰关系.浮游植物均匀度与各个群落稳定性指数的相关系数均不显著.这些结果表明,浮游植物多样性与群落生物量和稳定性有比较复杂的关系:物种数与生物量呈线性关系且受季节变化的影响,与稳定性呈单峰曲线关系;均匀度指数与生物量和稳定性都没有显著的关系.     

上海世博园后滩湿地底栖动物群落特征与水质评价

2009年9月-2011年1月对上海世博园后滩湿地底栖动物群落进行了调查.结果发现,在后滩湿地共采集到53个物种,隶属4门,8纲.节肢动物门物种数最多为32种,占60.4％.底栖动物密度为(256.7 ±37.9) ind·m-2,生物量为(15.2±3.5) g·m-2.聚类分析表明,后滩湿地存在两类底栖动物群落:纹沼螺群落(未受投螺影响的群落,群落Ⅰ)和铜锈环棱螺群落(受投螺影响的群落,群落Ⅱ).双因素方差分析表明,群落Ⅱ的生物量显著高于群落Ⅰ,密度、多样性指数在群落类型间均无显著差异.对未受投螺影响水域的底栖动物而言,前后期群落优势类群均为软体动物,优势种为纹沼螺,但后期软体动物优势度(重要值)较前期下降28.6％,节肢动物优势度急剧增加260.0％,仅低于软体动物;后期群落的密度、物种数(S)、香农-威纳多样性指数(H’)、Margalef丰富度指数(R)及Pielou均匀度指数(J)较前期均有不同程度的增加,生物量及Simpson优势度指数(λ)前期高于后期,但除J外其它指标在两者间均无显著差异;Jaccard指数指示前后期群落极不相似.5种生物指数中,Carlander生物量指数、Hilsenhoff生物指数(BI)、H’与营养状态指数的水质评价结果最为接近,4个指标显示后滩湿地水质处于轻-中污染水平或中-富营养状态.     

青岛近海生物气溶胶中可培养微生物浓度及群落多样性的季节变化

为了研究近海生物气溶胶中可培养微生物浓度和群落多样性,于2009年7月~2010年6月在青岛两个采样点连续采集生物气溶胶样品,分析了其中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的浓度,并计算了Shannon-Weiner指数、Simpson’s指数和Pielou指数.结果表明,陆源细菌和海源细菌月均浓度分别为12~436 CFU·m-3和25~561 CFU·m-3,陆源真菌和海源真菌月均浓度分别为0~817 CFU·m-3和11~1 346 CFU·m-3之间.陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌浓度在冬季月份较低,2月达到最低值,在春夏月份较高.海源微生物对总可培养类微生物的贡献高于陆源,平均占63%.可培养微生物物种数在17~102之间,与微生物浓度具有一定的相关性,但并未呈现出明显的季节变化.3种指数表明,生物气溶胶中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的群落结构在2月最简单,1月、11月和5月群落多样性较高,群落多样性与浓度的季节变化特征并不一致,而且不同类别的微生物群落存在季节和空间差异.     

底栖生物群落结构变化多元变量统计分析

在生物物种水平上,对原始生物丰度数据经过四次方根变换,采用Bray－Curtis相似性测量和组间平均聚类分析,以及MDS序列分析等多元统计分析方法,评价了大连潮间带大型底栖生物群落结构变化。结果表明,多元统计分析方法正确展示了由于污染梯度变化引起的群落结构梯度变化关系。与生物多样性指数方法分析结果比较,多元统计分析方法分析污染群落结构变化较灵敏。     

苦草叶表附生和水体浮游细菌群落多样性格局及其影响因素

浮游与附生细菌群落在湿地氮污染物去除及其水质净化方面具有重要作用,然而与湿地土壤细菌群落相比,它们的群落动态还远未被了解.以榆古桥人工湿地水体浮游细菌群落和常见沉水植物苦草(Vallisneria natans)叶表附生细菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法对浮游和附生细菌群落的组成、结构与功能多样性进行了比较分析.结果表明,浮游与附生细菌群落的组成具有显著差异,相比浮游细菌群落,附生细菌群落中存在更多的异养细菌和反硝化细菌.浮游细菌群落的α多样性在3个采样点间存在显著差异,而附生细菌群落的α多样性没有显著差异;整体来看,附生细菌群落的OTU指数与Shannon指数显著高于浮游细菌群落且二者存在明显的空间异质性.RDA分析表明DO、 IC、 TP、 NH⁺₄和TOC对浮游和附生细菌群落的结构变化均具有重要影响,但对浮游细菌群落的影响更大.共现性网络分析表明附生细菌群落有更多的生态位分化,网络更加稳定,对外界干扰的抵抗力也更强.FAPROTAX功能预测结果分析表明,附生细菌群落的氮循环特别是反硝化作用显著大于浮游细菌群落.研究结果揭示了浮游和...     

抚顺盆地西露天组油页岩微生物碳代谢多样性分析

为探讨油页岩微生物的碳代谢功能多样性,以抚顺盆地西露天组油页岩为研究对象,利用Biolog-GN2和GP2微孔板检测法,在连续7d的培养期内,测定油页岩本源微生物群落水平生理图谱(CLPP),并根据化学基团的不同,分析微生物对不同类型碳源的代谢能力和代谢差异.结果显示,微生物对不同类型碳源的代谢程度和代谢速率存在明显的差异.革兰氏阴性和阳性细菌群落均对氨基类碳源的利用较好,其次是羧酸类以及糖和糖衍生物,而对磷酸糖利用较差.连续多点测算Shannon-Wiener,Simpson和McIntosh多样性指数,分析表明微生物群落碳代谢功能多样性总体较高,但是随着培养时间的增加,多样性略有降低.     

基于eDNA的硅藻群落时空异质性及生态健康评价

近年来,环境DNA技术广泛应用于水生态生物多样性监测,如何基于环境DNA数据建立河流生态健康评价方法是当前研究的热点.拟开发基于环境DNA的分子硅藻指数来指示人类活动影响下的河流生态健康状况.首先通过环境DNA技术监测了沙颍河流域春秋两季硅藻群落组成和结构变化,解析了春、秋两季群落的驱动环境因子;进一步比较了4种基于环境DNA宏条形码数据的计算策略(OTU-分类、OTU-无分类、ASV-分类和ASV-无分类),构建了适合于评估沙颍河流域生态健康状况的分子硅藻指数.结果表明:①硅藻群落结构存在季节性差异,其中Discostella pseudostelligera、Nitzschia amphibia和Diatoma vulgaris等类群是区分春、秋季硅藻群落季节差异的主要因素;②重金属Mn、Fe和TN (总氮)是影响春季硅藻群落结构变化的主要环境因子,COD和Cu是影响秋季硅藻群落结构变化的主要环境因子;③在4种计算策略中,基于OTU-无分类数据计算的硅藻指数更好地反映了环境梯度变化;硅藻指数显示,沙颍河流域生态健康状况在时间上秋季优于春季,而在空间上上游优于下游.综上,通过eDNA技术监测了沙颍河春、秋两季硅藻群落,构建了沙颍河流域分子硅藻指数,促进了环境DNA技术在河流生态健康评价中的应用.     

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.     

藏北高寒草甸土壤线虫群落对模拟增温的响应

为了解气候变暖对藏北高寒草甸土壤线虫群落的影响,该研究在西藏那曲县西藏大学—中国科学院青藏高原研究所那曲生态环境综合观测研究站高寒草甸样地进行了为期3年的模拟增温实验。结果表明,增温降低了土壤线虫个体密度,增大了均匀度,并改变了土壤线虫群落的空间分布和季节动态。同时,增温也改变了土壤线虫群落的物种组成,Longidorella等属是增温后出现的种类,Nothotylenchus等属对温度升高比较敏感,增温后消失。Shannon-Weiner多样性指数所指示的生物多样性在模拟增温条件下没有明显的改变。增温导致营养类群中植食性线虫、食细菌性线虫种类增加,杂食/捕食性线虫种类减少,食真菌性线虫种类则没有变化。群落结构的改变带来了生态系统功能的变化,线虫通路比值显示,增温促进了以细菌为主的土壤有机质降解通道;成熟度指数升高、植物寄生线虫指数降低的趋势则表明土壤线虫群落受到增温干扰后,适应能力逐渐增强,高寒草甸生态系统趋于更加稳定的状态。     

上海大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

采用分子生物学技术16S rRNA克隆文库方法,以上海市2012年不同月份的大气降水样品为模板构建细菌16S rRNA克隆文库,对连续5个月的大气降水样品中细菌群落结构组成及多样性进行了研究,并对其群落结构的生物多样性、物种丰度及覆盖率等进行了分析比较.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)(α-,β-,γ-)是上海市降水样品中细菌的优势菌群(32.5%~94.1%),另外还包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同月份降水样品的细菌群落结构组成与多样性均存在着差异性,夏季6月样品的细菌群落生物多样性及物种丰度明显高于其它样品,其次是秋季8月的样品.     

派河流域滨岸带植物群落物种多样性和群落相似性分析及滨岸缓冲带模型构建

通过野外踏查和样带、样方调查法,利用物种多样性指数和群落相似性指数,对派河流域滨岸带不同植物群落结构及其与水质联系进行分析比较,从而构建出适合派河治污的缓冲带模型。结果表明:该流域滨岸带植物物种组成共有92科204属254种,其中主要生活型植物为草本植物。整条流域、不同河段和不同岸坡高度的植物群落的多样性指数大小存在差异,且数值普遍较低。由于所处生境差异和人为因素的影响,不同河段和不同坡面高度的群落相似性均不同。滨岸缓冲带的宽度及其植物搭配的复杂程度对于河道水质的改善具有重要作用。综上可知,派河流域滨水带植物组成较为丰富,但各群落物种丰富度偏低,不同空间位置的群落异质性较大,滨岸缓冲带模型可构建为在不同岸坡高度错落分布一定宽度的乔灌草搭配模型来改善派河水质。     

滇中地区4种典型次生林群落结构和物种多样性研究

以滇中地区主要的4种次生林(华山松林、云南松林、针阔混交林和阔叶林)为研究对象,通过样方调查,分析了群落结构特征和群落多样性。结果表明:各次生林群落优势种及其重要值(IV)分别为华山松林(华山松,89. 96)、云南松林(云南松,81. 64)、针阔混交林(云南松,34. 61;滇石栎,31. 03)、滇石栎(65. 03),以华山松林最为单优。各次生林群落分层物种丰富度指数和Shannon Wiener物种多样性指数均表现为灌木层草本层乔木层;华山松林、云南松林和针阔混交林分层物种Simpson优势度指数、Gini均匀度指数、Pielou均匀度指数均表现为草本层灌木层乔木层,阔叶林表现为灌木层草本层乔木层。针阔混交林的群落总体物种多样性最高,华山松林最低。     

碧流河水库细菌群落结构特征及其关键驱动因子

为了解碧流河水库细菌群落结构及其多样性变化,探讨环境因子对其的影响,于2016~2017年应用16S r DNA高通量测序技术,分析比较了碧流河水库一年周期内4个季节的细菌群落结构及其多样性差异,使用冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨水体环境因子与细菌群落结构及其多样性的关系.结果表明,全年碧流河水库细菌群落多样性指数(ShannonWiener指数)平均达6.9,冬季夏季春季秋季.序列比对结果显示,除了分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,共发现了细菌44门115纲184目368科865属,优势菌门为变形菌门Proteobacteria 34.16%,蓝菌门Cyanobacteria 24.35%,放线菌门Actinobacteria 13.35%,拟杆菌门Bacteroidetes 12.42%.优势菌门变形菌门中优势菌纲为β-变形菌纲β-Proteobacteria18.34%,优势菌属为unidentified_Chloroplast 17.73%;RDA结果表明不同菌群受环境因子影响不同,悬浮物(TSS)、透明度(SD)、酸碱度(p H)、活性磷(ADP)、溶氧(DO)、总磷(TP)、亚硝酸氮(NO-2-N)为影响群落分布主要的环境因子,其中夏季菌群与NO-2-N、ADP、TP和TSS显著正相关.     

连云港海底底泥及青海湖底泥细菌多样性研究

通过对不同盐环境连云港海底底泥和青海湖底泥样品构建细菌16S rRNA克隆文库,对2个环境样品中细菌群落的多样性、丰富度和优势度等进行了比较,并对其群落组成结构进行了分析.结果表明,连云港海底底泥文库的多样性指数Shannon diversity（H）达到3.53,青海湖底泥文库的Shannon diversity（H...     

探索挪威西部奈于斯特流域酸化的复原

使用一种新方法-多余度分析(RDA),检查了是否挪威西部奈于斯特流域酸化的化学复原在大型底栖动物群落结构中产生了可测的复原.RDA结果与基于使用高度专门化和区域化界定的生物酸度指数测得的变化的复原测量值作了比较.我们发现,在1989～1998年期间,奈于斯特流域生物复原即开始出现.复原是在奈于斯特河上游及其各支流发生的.多变量方法已证明是酸度指数方法的一种补充,将两者结合使用能够得到大量的生物信息.RDA方法是一种保守的方法,即不会过高地估计生物复原,而且不像酸度指数,从地理上来说不会受到约束.我们还发现,一些季节性气候因素强烈地影响着底栖生物群落,可能引起对生物复原过程检测的混淆.