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...     

筑坝蓄水对不同水深浮游微生物群落结构和种间互作模式的影响

微生物群落之间通过直接或间接的关系相互作用,在生态过程中发挥重要作用,然而目前对于水库微生物种间互作模式的关注仍然较少.选择江苏省横山水库为研究区域,分别采集表层及深层水样,探究浮游微生物群落结构和分子生态网络对水深变化的响应规律,并辨识不同水深处浮游微生物群落的关键物种.结果发现,表层浮游微生物丰富度及均匀度均高于深层,且不同深度浮游微生物群落结构具有显著差异.水深通过改变环境异质性间接对浮游微生物群落产生影响,其中总有机碳（TOC）、硝酸盐（NO^-₃）、铵盐（NH⁺₄）和磷酸盐(PO₄^3-)等指标对浮游微生物群落结构影响最为显著.此外,深层浮游微生物分子生态网络的节点数和边数均显著高于表层,且深层浮游微生物群落中关键物种数目和种类均显著高于表层,表明深层浮游微生物群落网络规模更大,但表层浮游微生物群落种间协同合作关系和网络连通性更强.上述结果将为水库微生物群落种间相互作用研究提供科学依据,对预测水库生态系统中微生物的生态规律及全球物质循环影响具有重要意...     

螯合铁对厌氧铁氨氧化脱氮效能及微生物群落的影响

为深入了解厌氧铁氨氧化反应微生物群落组成特征,本实验选取螯合铁对厌氧铁氨氧化脱氮效果进行了研究,并分析了微生物群落结构、功能及共现网络关系.厌氧反应器经过77 d运行,腐殖酸铁组、柠檬酸铁组、乙二胺四乙酸铁钠组和氨三乙酸铁组总氮去除率分别为83.32%、43.67%、55.07%和12.65%,腐殖酸铁是厌氧铁氨氧化更有效的电子受体.反应结束后,腐殖酸铁组中的脱氮菌群Comamonadaceae丰度约为17.57%,柠檬酸铁组中铁还原菌群Clostridium丰度为47.70%,乙二胺四乙酸铁钠组中脱氮菌群Thermomonas丰度为20.11%.微生物功能预测结果表明,铁循环、硫循环和氮循环关系密切,铁代谢和硫代谢对于脱氮有重要作用;在腐殖酸铁组中,铁呼吸和氮循环相关功能强度较其它组高.通过共现网络推测出Tessaracoccus是螯合铁厌氧铁氨氧化体系的关键物种.     

尾水排放对受纳水体底栖生物膜细菌群落和水溶性有机质的影响机制

底栖生物膜是河流生态系统重要的初级生产者,能够对外界环境变化做出迅速响应,在河流碳循环过程中扮演重要角色.然而,人们对于污水处理厂尾水受纳河流底栖生物膜细菌群落与水溶性有机质(water-soluble organic matter,WSOM)的特征及内在联系的认识还十分有限.本研究使用16S rRNA高通量测序、紫外可见光谱和三维荧光-平行因子分析解析代表性污水处理厂尾水受纳区底栖生物膜细菌群落和WSOM的特征.结果表明,底栖生物膜WSOM中识别出两种类腐殖质组分和一种色氨酸类蛋白组分,其中大分子类腐殖质在底栖生物膜WSOM中占据优势地位.尾水区底栖生物膜细菌群落的均匀度及多样性沿程提高,相较于未受污染的上游区,污染源头区和污染下游区生物膜细菌群落结构更加稳定.发色水溶性有机质(colored water-soluble organic matter,CWSOM)、有机质芳香性和分子量是影响尾水区底栖生物膜细菌群落变化的主要因素,其中芳香性色氨酸类蛋白对生物膜细菌群落变化的解释度最高(34％).共现网络揭示了细菌群落与WSOM组分之间复杂的相互关系,Proteobacteria和Halobacterota通过碳循环过程参与生物膜WSOM的新陈代谢,生物膜细菌群落与WSOM的组成将以一种动态变化的模式对尾水排放做出响应.本研究为探寻尾水受纳区水生态变化的指示标志提供了新的思路.     

窖水中微生物降解污染物的关键细菌

为探究以氮、磷及有机物污染为主要特征的、窖水中参与污染物降解的关键细菌及它们之间潜在的相关关系,基于16S rRNA的微生物组学截面数据,分析了窖水中细菌群落结构与功能及其与水质因子间的相关性,并通过微生物物种的同现或相关种间作用推断模型,构建了7个微生物菌属间的共现性关联网络.结果表明,窖水中存在具有相对特定生态功能的细菌,进行着诸多活跃的与新陈代谢功能基因相关的代谢活动;窖水微生物类群共现性关联网络中大部分节点的菌属营互利共生类型的生态关系;Lacibacter、Arthrobacter、Candidatus Protochlamydia、Methylocaldum、Sulfuritalea、Mycobacterium、Aquirestis、Rhodobacter、Methylotenera等菌属拥有较高的点度中心度;较强的互作关系发生在Sulfuritalea-Rhodobacter、Azospirillum-Rhodobacter、Methylocaldum-Rhodobacter、Arthrobacter-Rhodobacter、Rhodoplanes-Rhodobacter、Candidatus Protochlamydia-Rhodobacter、Methylotenera-Rhodobacter、Rhodobacter-Aquirestis、Mycobacterium-Rhodobacter、PlanctomycesCandidatus Solibacter、Planctomyces-Legionella、Hymenobacter-Adhaeribacter、Luteolibacter-Crenothrix之间.综合分析节点微生物相关性、点度中心度及菌属间的互作强度,认为Rhodobacter、Methylocaldum、Methylotenera、Acinetobacter、Novosphingobium、Planctomyces、Hymenobacter、Luteolibacter为参与窖水污染物微生物降解的关键细菌,Rhodobacter为关键细菌的代表属.研究结果加深了对窖水中污染物微生物降解机制的认识.     

微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响

微塑料普遍存在于河口、海岸和深海沉积物中,能直接或间接地对沉积环境中细菌和真菌群落产生影响.为探究微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响,通过向沉积物中分别添加不同丰度(2%、 5%、 10%)和类型(PE、 PVC)的微塑料颗粒,进行30 d的微塑料污染模拟实验,分析不同微塑料处理中微生物群落结构和多样性差异.结果表明,微塑料对菌群多样性无显著影响,但能降低群落丰富度,且添加PE和10%PVC下降最显著;添加微塑料使放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门等相对丰度上升,后壁菌门相对丰度显著下降;伯克霍尔德氏菌科和假单胞菌科等涉及氮循环的菌群在添加PE以及2%和10%PVC后相对丰度显著增加,而鞘氨醇单胞菌科等与多种有害污染物生物降解作用有关菌群的相对丰度明显下降;KEGG代谢通路预测显示,添加PE和较高丰度(5%、 10%)PVC使菌群膜转运蛋白、细胞运动和外源物质生物降解等功能显著改善,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等功能受到抑制.研究可为微塑料污染对沉积物养分转化和外源污染物降解的影响研究提供理论基础.     

有机污染物对杭州湾海域浮游细菌群落的影响

杭州湾海域剧烈的人为干扰及大量的陆源输入,导致有机物污染严重,是我国近海污染最严重的海域之一.微生物在污染物降解过程中发挥着关键作用并能作为评价污染程度的生物标记,但对于浮游细菌群落如何响应有机污染物尚不清楚.因此,本研究从杭州湾采集了13个站点的表层水样(水表下0.5 m),并采集了邻近外海8个站点的水样作为对照,利用Illumina Mi Seq测序技术测定细菌16S rRNA基因,研究不同有机污染程度对浮游细菌群落的影响.结果表明杭州湾有机污染值A(13.2±1.6)显著(P0.001)高于邻近外海(5.4±3.0),且两区域浮游细菌分布和多样性存在显著差异.杭州湾浮游细菌群落优势菌群为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria,24.4%±5.5%)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria,16.5%±7.7%)和浮霉菌门(Planctomycetes,13.9%±8.6%),邻近海域主要优势菌群为蓝细菌(Cyanobacteria,20.1%±7.5%)、拟杆菌(Bacteroidetes,18.4%±1.5%)、放线菌门(Actinobacteria,17.5%±4.2%)、γ-变形菌纲(16.6%±1.2%)和α-变形菌纲(14.3%±1.7%).多元回归树(multivariate regression tree,MRT)分析表明:悬浮颗粒(suspended particulates,SP)、亚硝酸盐(NO-2)、油污(oil)、有机污染是影响浮游细菌群落多样性的最主要因素,分别解释了22.0%、6.5%、6.0%和5.5%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明:驱动浮游细菌群落变异的环境因子有机污染、化学需氧量(COD)、叶绿素a(Chla)、总氮(TN)、硝酸盐(NO-3)和盐度对物种分布的总解释量为71.0%,而有机污染作为单因子控制了6.5%的群落变异,高于其它单一因子.此外,采用指示值方法共挑选出了35个敏感物种,这些物种相对丰度与有机污染显著相关,可用来指示近海有机污染水平.综上,浮游细菌群落对环境污染敏感,为评价海洋有机污染水平提供了敏感的生物学指标.     

生物炭剂量对土壤镉形态和细菌群落的影响

为研究不同生物炭添加量对重金属镉污染土壤的原位修复效果,该研究以甘蔗渣为原材料制备不同剂量的生物炭（1%、2%、3%）,明确了重金属镉修复过程中土壤理化特征、镉形态分布和微生物群落结构的变化情况。结果表明：不同剂量生物炭处理主要通过提高土壤p H、有机质含量和阳离子交换量,促进土壤中弱酸可提取态镉、可还原态镉向残渣态转化,其中3%剂量处理的生物炭促进效果显著。实验结束时（60 d）,添加生物炭的弱酸可提取态、可还原态分别下降到21.14%～29.66%、11.15%～22.12%,而添加生物炭的土壤中残渣态镉含量（38.11%～57.53%）显著高于未添加生物炭的土壤（18.55%）,可氧化态镉无显著性变化。施入生物炭后土壤中微生物多样性、丰富度和均匀度均有明显的差异,不同剂量生物炭处理的Ace指数和Chao指数大小依次为Bio 2>Bio 3>Bio 1>CK;也显著提升主要优势菌未分类的酸杆菌、放线菌科、绿弯菌科、芽单胞菌科的相对丰度,Bio 1、Bio 2、Bio 3提升效果分别达15.62%、11.34%、22.98%,56.93%、56.75%、4.53%,...     

微生物有机肥对樱桃园土壤细菌群落的影响

采用田间试验,探究微生物有机肥对樱桃园土壤细菌群落的影响.利用高通量测序和实时定量PCR技术,研究不施肥（CK）、常规施肥（CN）和施微生物有机肥（CB）处理土壤细菌数量、多样性和群落结构的变化.结果表明,施微生物有机肥显著提高了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷含量.结合16S rRNA基因拷贝数和α^-多样性指数结果,发现施微生物有机肥能提高细菌数量,且提高细菌多样性和丰富度.不同施肥处理显著改变了细菌群落结构.门水平上,变形菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、放线菌门为优势类群,共占细菌总量的74.3%~85.1%.目水平上,CB处理中Acidobacteria_Gp4和Gp6相对丰度显著低于CK处理,而Acidobacteria_Gp7较CK处理增加了75.4%.冗余分析结果表明,环境因子解释了细菌群落变化的92.3%,土壤有机质、全氮含量和pH值是造成樱桃园土壤细菌群落结构差异的主要原因.因此,施用微生物有机肥能显著提高土壤养分含量、土壤细菌数量及群落多样性,对于培肥地力极为重要.     

不同芳香烃对地下水中细菌群落结构的影响

为给化工污染地下水进行污染评价和自然修复提供理论支持,揭示不同芳香烃污染地下水中微生物群落结构与污染物的响应关系,该文选取江苏省常州市某典型污染场地为研究对象,采集6样点4季节共24组具有代表性的地下水水样,采用水化学分析方法和高通量测序方法对其理化因子与细菌群落结构进行测定分析。地下水理化结果表明,地下水中的氯苯、二氯苯、甲苯与二甲苯浓度严重超过国家标准,该地块地下水受到较为严重污染。微生物群落结构解析结果显示,研究区域地下水的细菌群落以变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门为主。相关性分析结果表明,该地块环境因子对地下水样品中的微生物群落结构的影响程度为：甲苯>NH₃-N>邻二氯苯>对、间二甲苯>邻二甲苯>对二氯苯>NO₃^->总有机碳>氯苯>间二氯苯>pH>SO₄^2-。甲苯与二甲苯对研究区域地下水微生物群落结构的影响明显大于氯苯与二氯苯。     

改性生物炭负载零价铁对土壤中三氯乙烯的去除及微生物响应

三氯乙烯是场地及地下水中广泛存在的典型有机污染物,生物炭基零价铁材料可用于去除地下水中三氯乙烯,然而其也会影响含水层土壤的微生物群落,进而改变三氯乙烯的归趋.通过限氧控温热解,NaOH和HNO₃改性处理,并采用球磨法合成了改性生物炭负载零价铁复合材料,研究了不同改性生物炭负载零价铁对模拟含水层土壤中三氯乙烯的去除及微生物群落的作用机制.结果表明,NaOH改性显著提高了复合材料的比表面积.NaOH改性和Fe/BC为1∶10的复合材料(BC＿2处理组)对三氯乙烯的去除率最高,为90.01%.除BC＿1处理组外,不同处理组均提高了土壤微生物的多样性,改变了微生物群落结构,其中芽孢杆菌属(Bacillus)、硫杆菌属(Thiobacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)可能是三氯乙烯的降解菌属.BC＿2处理组增加了土壤中硫杆菌属和假单胞菌属的相对丰度,有利于三氯乙烯的降解.类诺卡氏菌属(Nocardioideas)、Thermincola、溶杆菌属(Lysobacter)、Gemmatimonas、Microvirga和假单胞菌属维持了微生物群落结构的稳定.微...     

不同施肥方式对东北旱田黑土nirK和nirS型反硝化细菌群落结构的影响及黑土保护建议

反硝化过程是土壤氮素循环的重要过程之一,与土壤氮肥损失和温室气体排放紧密相关。通过分析不同施肥方式对东北旱田黑土nirK型和nirS型反硝化细菌群落结构的影响及其与N₂O排放的关系,证实黑土中nirK型比nirS型反硝化细菌多样性丰富,且更易受土壤理化性质的影响。施入化肥会降低东北旱田黑土反硝化细菌多样性、N₂O释放量和土壤养分含量,而有机肥的施入虽然可提高土壤养分含量,但是也会显著增加土壤反硝化作用,存在潜在的负面环境效应。因此对黑土地的保护要积极推行种养结合,建立可循环农业体系;适当配施有机肥料,调节黑土微生物活力;大力完善相关制度,营造科学管理新规范,从而构建我国黑土保护的立体格局。     

黄海西北部沉积物中细菌群落16S rDNA多样性解析

为揭示黄海西北部海域不同站位沉积物中细菌群落的多样性,采用16S rDNA文库技术,对黄海西北部辽东半岛和山东半岛近岸5个站位的沉积物中不同季节的细菌群落特征进行解析和评价.结果表明,沉积物中微生物种类丰富,主要分布于5~10个已知的门,另外还存在大量未被认知的序列;各站位沉积物中优势菌均为变形细菌门,占文库序列的46%~60%,其中γ-和δ-变形细菌纲为门中优势类群,但在各个站位中存在明显系统发育学分歧.微生物种群在不同地理区域和季节都存在明显差异,不同功能类群与其特殊生境密切相关.     

甲基异噻唑琳酮对MBR出水微生物生长分泌特性及群落结构的影响

污水再生处理反渗透(RO)工艺已在国内外获得广泛应用,但膜污堵问题阻碍RO工艺的进一步推广.投加非氧化性抑菌剂是控制RO膜生物污堵的常用手段,能够抑制细菌生长,但对细菌代谢产物分泌特性的影响尚不清楚.本课题的前期研究表明,细菌的胞外多聚物(EPS)是导致反渗透膜生物污堵的重要因素,细菌数量并非导致RO膜污堵的主要原因.针对上述问题,本文系统考察了典型非氧化性抑菌剂——甲基异噻唑啉酮(MIT)对RO系统进水(MBR出水)微生物的生长特性、群落结构及分泌特性的影响.研究发现,随MIT浓度增加,微生物生长迟滞期明显增长,但稳定期生物量增加;放线菌门、放线菌纲、类节杆菌属相对丰度明显增加;微生物分泌产物胞外多聚物(EPS)浓度增加,可能加重RO膜污堵潜势.上述结果表明,在污水再生处理反渗透系统中,MIT高浓度、长时间间隔的冲击式投加可能不利于膜污堵控制.     

双氰胺对污泥堆肥过程中酶活性和细菌群落演变的影响

鉴于氮肥增效剂在农田中的保氮经验,研究其对堆肥中氮素的保持具有重要意义.因此,本研究以氮肥增效剂-双氰胺(Dicyandiamide,DCD)为添加剂,脱水污泥为堆肥原料,进行了 20 d的堆肥试验,探讨DCD对堆肥过程中氮素转化和酶活性变化及其细菌群落演变的影响.结果表明,DCD的添加降低了堆肥高温期的温度,延长了高...     

厌氧消化过程稳定性与微生物群落的相关性

为探析厌氧消化过程稳定性与微生物群落的相关性,在餐厨垃圾厌氧消化反应器中引入负荷扰动以诱导不同的运行状态,理化分析和高通量测序相结合用于研究各个状态下的状态参数响应及微生物群落动态.结果表明,均衡的群落结构保证了反应器的稳定运行,稳定状态下反应器的甲烷产率和挥发性固体（VS）去除率分别高达（0.50±0.01）LCH₄/gVS和（89.58±0.08）%.高负荷下产酸细菌（柔膜菌门、放线菌门）大量增殖,诱导互养脂肪酸降解菌（梭菌纲）的相对丰度剧增,然而与之互营的氢型产甲烷菌的丰度和活性却下降了.产甲烷菌与互养脂肪酸降解菌的失衡导致它们不能有效的互养合作,从而引起挥发性脂肪酸（VFA）积累和过程失稳.积累的VFA和氨使比乙酸产甲烷活性（SAMA）和比产甲烷活性（SMA）分别下降60.12%和72.51%,进一步加剧了过程失稳.扰动停止后,尽管反应器恢复了原有运行条件和性能,但微生物群落达到了新的平衡.     

Assessing the impact of fungicide enostroburin application on bacterial community in wheat phyllosphere

Fungicides have been used extensively for controlling fungal pathogens of plants. However, little is known regarding the effects that fungicides upon the indigenous bacterial communities within the plant phyllosphere. The aims of this study were to assess the impact of fungicide enostroburin upon bacterial communities in wheat phyllosphere. Culture-independent methodologies of 16S rDNA clone library and 16S rDNA directed polymerase chain reaction with denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) were used for monitoring the change of bacterial community. The 16S rDNA clone library and PCR-DGGE analysis both confirmed the microbial community of wheat plant phyllosphere were predominantly of the γ-Proteobacteria phyla. Results from PCR-DGGE analysis indicated a significant change in bacterial community structure within the phyllosphere following fungicide enostroburin application. Bands sequenced within control cultures were predominantly of Pseudomonas genus, but those bands sequenced in the treated samples were predominantly strains of Pantoea genus and Pseudomonas genus. Of interest was the appearance of two DGGE bands following fungicide treatment, one of which had sequence similarities (98%) to Pantoea sp. which might be a competitor of plant pathogens. This study revealed the wheat phyllosphere bacterial community composition and a shift in the bacterial community following fungicide enostroburin application.     

石油污染土壤富集前后细菌群落组成和共现网络分析

为了探究石油污染土壤中细菌群落在富集过程中的演替规律,试验采用平板划线法、菌落PCR和高通量测序技术,分析了富集前后细菌群落结构、共现网络和核心菌属组成,并对富集后体系中的微生物进行分离鉴定,筛选石油降解菌.研究表明富集体系中可培养微生物隶属于34个属53个种,其中3个为潜在新种微生物,Dietzia maris OS33和Rhodococcus qingshengii OS62-1具有降解石油的能力.高通量测序结果显示,在门分类水平上,富集前后丰度较高的菌门均为Proteobacteria和Actinobacteria,富集后两菌门的丰度可达到97.98%,占据绝对优势;丰度较高菌属由Pseudomonas、Rhodococcus、Bacillus和Xanthomonas转变为Dietzia、Unspecified_Idiomarianceae和Halomonas,标志微生物转变为与石油降解有关的Dietzia.细菌群落共现网络在富集后,网络结构进一步简化且更加稳定,核心微生物转变为与石油降解有关的Pseudomonas、Lysinibacillus、Pseudochrobactrum、Agrobacterium、Lactobacillus,且非石油降解菌P.songnenensis P35可协同石油降解菌D.maris OS33降解石油.     

嗜盐菌群在甲苯降解过程中群落结构的变化解析

从胜利油田的高盐油污土壤中富集到1个高效降解BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)的嗜盐菌群,分析了菌群在甲苯降解过程中的群落结构变化.结果表明,该菌群在5%盐度下可完全降解200mg/L甲苯.PCR-DGGE图谱显示,随着甲苯的加入,该菌群的优势种属由Bacillus sp.和Bacillus aquimaris转变为Thalassospira xiamenensis、Pseudomonas stutzeri、Virgibacillus sp.和Bacillus sp..这4种微生物在整个降解过程中稳定存在,且在降解完成后24h内没有衰亡的迹象.另外,该菌群可以降解菲,显示了降解多种芳香族化合物的能力.