基于高通量测序的工业园区地下水和土壤细菌群落结构比较研究

为探究工业园区地下水和土壤细菌群落结构、多样性变化特征,采用高通量测序技术对地下水和土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行序列测定。通过对Alpha多样性、物种组成、丰度和群落结构的分析,比较地下水和土壤细菌群落结构的异同。Alpha多样性的比较结果表明,土壤细菌群落多样性和丰富度明显高于地下水,地下水细菌群落多样性指数反映出地下水已受到周边污染源的影响。物种注释结果表明,地下水样品共检出48个细菌门,土壤样品共检出50个细菌门。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是地下水细菌群落的优势类群,共占93.54%,且该工业园区地下水细菌群落呈现出典型的淡水种群特征;土壤中优势细菌门为Proteobacteria、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Firmicutes和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),共占85.21%。由于地下水和土壤两者的生态系统和理化环境的差异,致使Actinobacteria、Acidobacteria、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和Gemmatimonadetes占比在地下水和土壤细菌群落间差异显著,同时使地下水和土壤细菌群落各含有一些特有的优势细菌属(地下水2个,土壤4个)。基于高通量测序技术对工业园区样品的测序结果可以为地下水和土壤环境的生态评价提供方法依据。     

基于高通量测序的冬季太湖竺山湾浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性研究

为了探究太湖竺山湾浮游细菌及沉积物细菌群落的结构及多样性变化,考察细菌与环境因子之间的生态耦合关系,基于16S rRNA基因的高通量测序技术,研究冬季太湖竺山湾的浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性,对相对丰度排名居前10位的优势浮游细菌属与p H值、溶解氧浓度、叶绿素a浓度、藻密度、总氮浓度和总磷浓度等环境因子进行冗余分析。结果表明,从门水平来看,水样和沉积物中蓝藻细菌门(Cyanobacteria)平均相对丰度均较高,分别为46.95%和22.19%;从纲水平来看,水样中的优势细菌主要为未分类的放线菌纲(unidentified Actinobacteria)和未分类的蓝藻细菌纲(unidentified Cyanobacteria),相对丰度分别为31.87%和30.46%,而沉积物中则主要为Chloroplast(14.34%)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,10.97%)和硝化螺旋菌纲(Nitrospira,9.89%);从属水平来看,水样中微囊藻属(Microcystis)占优势,其次为hgc I clade,沉积物中微囊藻属和未分类的硝化螺旋菌属(unidentified Nitrospiraceae)占优势。通过研究发现水体中微囊藻属相对丰度最高,且与藻密度、溶解氧浓度和p H值呈正相关。     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

四川彭州大蒜根腐病发病土壤细菌与真菌群落结构

为了解土壤微生物群落与大蒜根腐病之间的关系,采集四川省彭州市不同地点大蒜正常生长和发病土壤样品,采用Illumina MiSeq测序技术分析土壤细菌与真菌的群落结构变化.结果显示,供试土壤的优势细菌主要为变形菌门和绿弯菌门,优势真菌主要为子囊菌门和担子菌门;与正常土壤相比,发病土壤细菌多样性减少,真菌多样性和丰富度增加,其中硝化螺菌属、Nitrosomonadaceae-uncultured、芽孢杆菌属和鞘氨醇单胞菌属等有益细菌及青霉属、木霉属和热霉属等有益真菌丰度降低,匐柄霉属和镰刀菌属等病原真菌丰度增加.Spearman分析结果显示,匐柄霉属和镰刀菌属等病原真菌的相对丰度与土壤pH呈负相关,与土壤速效钾含量呈正相关.本研究表明彭州大蒜根腐病发病与土壤微生物群落结构改变、土壤微生态失衡有关,结果对探明病害的发生机理具有现实意义,可为有效防治大蒜根腐病提供理论依据.(图2表5参36)     

新疆黄萎病发病程度不同棉田土壤细菌群落结构差异分析

新疆棉区棉花黄萎病发生危害严重,提高该病的生态防控技术对实现棉花"化肥、农药"减施增效有重要意义.文章以阿克苏、石河子和库尔勒三地棉花黄萎病不同发生程度棉田土壤为研究对象,利用高通量测序技术对土壤细菌种群结构进行研究,并分析土壤理化性质与细菌多样性及种群结构的相关性,以期揭示棉田土壤的细菌群落结构差异及主要影响因子,为...     

基于高通量测序和传统分离研究雪茄外包皮表面细菌多样性及演替

细菌在烟叶发酵过程中起着重要作用,为探索烟叶的发酵机理,采用Illumina miseq高通量测序技术(Highthroughput sequencing,HTS)和传统微生物分离方法,对墨西哥不同发酵时期雪茄外包皮表面细菌群落结构、丰富度及演替进行研究.(1)HTS获得有效序列条数514 641条,包含65个OTUs,主要种属为棒状杆菌属(Corynebacterium)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)等.HTS结果表明,墨西哥雪茄外包皮表面细菌群落组成丰富,细菌群落结构随发酵进程而变化,优势微生物由棒状杆菌属(44.64%)和假单胞菌属(40.88%)演替为后期的葡萄球菌属(72.78%).α多样性结果表明FJQY-1和FJQY-2样品的细菌群落具有较高的丰富度.β多样性分析发现FJQY-2、FJQY-3和FJQY-4三个样品细菌结构及丰度较为相似.(2)传统分离结果显示,不同发酵时期雪茄外包皮表面细菌主要为芽孢杆菌属(55.10%)和葡萄球菌属(22.45%),与HTS结果比较,单一传统分离方法不能全面反映不同时期雪茄外包皮表面细菌群落结构和演替.本研究表明,在不同发酵时期,雪茄外包皮表面细菌发生着群落演替;HTS测序在揭示微生物群落演替中发挥了重要作用;传统微生物分离鉴定方法不能全面反映微生物多样性及群落演替,但能获得发酵过程中的部分微生物用于后期功能研究.     

番茄连作与轮作土壤生物学特性及细菌群落结构的比较

随着全国番茄(Lycopersicon esculentum)的规模化生产以及形成相对固定的生产区域,番茄连作障碍现象逐年严重。文章针对番茄连作、轮作土壤的生物学特性及细菌群落结构展开了分析,旨在揭示连作与轮作土壤中生物学特性及细菌群落结构的变化规律,为保障番茄产业的可持续发展提供技术支撑。试验分别设置番茄-番茄、番茄-茄子(Solanium melongena)、番茄-辣椒(Capsicum annuum)连作和番茄-黄瓜(Cucumis sativus L.)、番茄-白菜(Brassica campestris L.)、番茄-菜豆(Phaseolus vulgaris)轮作共6个处理。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)以及稀释平板法等现代和传统分析技术,比较分析了连作和轮作不同蔬菜作物对土壤生物学性状和细菌群落结构的影响。结果表明:番茄连作导致土壤可培养细菌、放线菌数量显著降低,真菌数量显著增加,微生物群落由细菌型向真菌型转变;同时连作还导致土壤中指示土壤肥力的微生物生物量碳、氮和涉及碳、氮、磷循环相关酶活性显著降低;此外,番茄连作导致土壤细菌多样性指数(H)、均匀度指数(EH)和丰富度指数(S)下降,番茄连作土壤中主要以不可培养细菌(Uncultured bacterium)为优势种属。相比之下,番茄轮作不仅能显著增加微生物数量,提高土壤微生物生物量碳、氮和酶活性,而且轮作土壤中除了维持较高的细菌多样性之外,还出现假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)等促生细菌种属。表明番茄轮作有利于提高土壤肥力和保持土壤健康。其中,番茄轮作黄瓜、白菜和菜豆3种不同科属蔬菜作物中,以轮作菜豆更有利于提高土壤肥力和保持土壤健康。     

砷尾矿污染土壤的细菌群落结构多样性及其相关环境影响因子分析

以湖南石门雄黄尾矿污染土壤为对象,研究纵向不同深度、横向不同距离土样中的重金属污染程度以及细菌群落结构变化规律,查明砷污染土壤的核心微生物组成并将其与土壤理化指标进行共存网络图分析.结果表明:该尾矿区的土壤各项重金属指标严重超标,尤以铅(626.54 mg·kg?1,Ei=105.48)、砷(1804.75 mg·kg...     

黄土高原土壤细菌和真菌群落结构及其多样性对菌糠有机肥响应机制研究

为了明确黄土高原农田土壤细菌群落和真菌群落对菌糠有机肥的响应机制,基于高通量测序技术,分析了施用菌糠有机肥和施用化肥(对照)后土壤细菌和真菌群落物种组成、多样性指数、群落结构差异及其主要分异作用的微生物.结果表明,土壤细菌和真菌群落对外源养分的响应机制不同.添加菌糠有机肥改变了土壤细菌菌群的结构,厚壁菌门、奇古菌门相对...     

印加孔雀草对土壤细菌群落多样性的影响

印加孔雀草(Tagetes minuta L.)入侵对生态系统和生物多样性造成危害,从土壤微生态学的角度探究印加孔雀草入侵对土壤细菌群落结构和多样性的影响,有助于深入揭示其入侵导致生态系统退化的机制。采用第二代高通量测序技术,以万寿菊(Tagetes erecta L.)为对照植物,设置不同植物的处理(裸土CK、万寿菊Te、印加孔雀草与万寿菊混种TmTe、印加孔雀草Tm),比较了各处理中土壤细菌群落结构的差异。结果表明:(1)TmTe的Ace指数显著低于CK、Tm且Chao指数显著低于CK,Tm的Shannon指数显著高于CK且Simpson指数显著低于CK,混种处理细菌群落丰富度最低,印加孔雀草单优群落处理群落多样性最高;(2)4个处理共有的OTUs为3 169个,3个植物处理中,TmTe的细菌群落数最低,为3 814个OTU,Tm细菌群落数最高,为4 110个OTU;(3)相对丰度最高的前5个门分别是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),在各处理中所占比例之和皆为80%以上;(4)放线菌门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、变形菌门、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门以及芽单胞菌门与土壤全钾含量呈显著正相关(P0.05)。蓝细菌门(Cyanobacteria)与环境因子之间的关系不同于其他菌门,相关性各有不同,但差异不显著。多囊粘细菌科(Polyangiaceae)、侏囊菌科(Nannocystaceae)、念珠藻科(Nostocaceae)等8个科的10个OTU类群共同存在于Tm vs CK和TmTe vs CK但不属于TmTe vs CK,表明其在印加孔雀草入侵过程中起着重要作用。该研究为揭示印加孔雀草入侵对土壤微生态影响机制提供了科学依据。     

基于高通量测序技术研究成年大熊猫肠道菌群

选取6只成年健康大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、1只成年亚健康大熊猫,基于高通量测序技术,测定其肠道内细菌及真菌组成,研究性别和健康状况对成年大熊猫肠道微生物的影响,分析不同年龄段大熊猫肠道菌群的差异.结果表明,在门水平,成年大熊猫肠道内细菌主要为Proteobacteria和Firmicutes,真菌主要为Ascomycota和Basidiomycota.在属水平,成年大熊猫肠道细菌为Escherichia、Streptococcus、Clostridium及Leuconostoc,真菌为Humicola.雌性和雄性大熊猫肠道菌群没有显著性差异(P0.05),健康大熊猫肠道细菌Esherichia、Clostridium(53.33%、1.10%)的含量比亚健康大熊猫(2.48%、0.00%)高,Streptococcus(22.88%)的含量比亚健康大熊猫(48.15%)低,健康大熊猫肠道真菌的多样性高于亚健康大熊猫.与文献比较发现,大熊猫肠道内菌群多样性为成年老年亚成体,随年龄增长,成年时Streptococcus(22.88%)、Leuconostoc(2.97%)和Clostridium(1.10%)的含量升高,Shigella(6.25%)和Citrobater(2.50%)的含量降低,老年时Weissella(16.67%)的含量升高,Leuconostoc(2.97%)和Clostridium(1.10%)的含量降低.本研究结果表明身体健康状况和年龄对大熊猫肠道微生物菌群结构组成有影响,成年大熊猫性别对肠道菌群没有影响.     

太湖梅梁湾附生细菌和游离细菌群落结构分析

细菌是浮游藻类群落结构重要的生物调节因子之一.采用PCR-DGGE技术研究太湖梅梁湾水域的菌群结构,主要分析水华发展阶段和暴发阶段该水域附生细菌和游离细菌的群落结构,以获得富营养化水体更丰富的微生态信息,探讨附生细菌和游离细菌在水华过程中可能具有的重要生态功能.结果表明,附生菌群结构简单,具有较高的时空稳定性,是水华发展阶段的优势菌群,其优势种群主要为α-proteobacteria和γ-proteobacteria;比较而言,游离菌群具有明显的时间差异性,水华发展阶段的种群多样性非常低,水华暴发阶段的则相当高,从而成为这一时期的优势菌群,以Actinobacteria和α-proteobacteria为主.此外,在水华发展与暴发阶段均发现淡水水体中较为罕见的SAR11种群,且这类细菌在附生菌群和游离菌群中均可检测到.     

天津新港区潮间带沉积物细菌群落结构

利用PCR-DGGE技术对天津新港潮间带(东经117°45′11.4"～45′12.4",北纬39°2′42.8"～3′14.6")沉积物中的细菌群落组成和优势菌群进行了调查,通过Quantity One软件分析不同样品的DGGE图谱,发现9个站位的细菌种类、数量和多样性都存在明显差别,表明该潮间带细菌群落的空间异质性...     

茄子植物内生细菌群落结构与多样性

采用平板分离纯化不同来源地茄子健株和青枯病株内生细菌,利用细菌脂肪酸鉴定技术进行鉴定.共获得内生细菌18属28种,健株共分离到内生细菌15属23种,含量为5.96×105CFU·g-1.病株分离到内生细菌14属16种,含量为3.191×108CFU·g-,其中青枯雷尔氏菌含量为3.187×108CFU·g-.根部分离到的内生细菌最多,其次为茎部,叶部最少.不同种植地来源的茄子健株内生细菌的种类数量有较大差异,来自晋江的健株分离到13属17种,来自东洋的健株分离到7属9种,而来自福清的健株仅分离到3属4种.来自晋江的植株内生细菌的SIMPSON(D)优势度指数和SHANNON(H1)多样性指数分别为0.963 2和3.572 5,均高于来自东洋植株(D:0.9444,H1:2.725 5)和福清植株(D:0.833 3,H1:1.5).而均匀度则以来自东洋植株最高(0.970 8),来自晋江和福清的植株分别为0.9654和0.9464.不同生长环境下不同生长状态的茄子植株内生细菌群落结构与多样性存在较大的差异.该研究对于通过微生物标记植物生长的生态环境具有重要的实验意义,对于科学说明生防机理具有重要作用.     

黄河三角洲湿地土壤微生物群落结构分析

采用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术和16S rDNA克隆文库的方法,分析了黄河三角洲滨海湿地土壤不同深度细菌和古菌的群落结构.研究表明,随着深度的增加,细菌群落的多样性下降,而古菌群落多样性则有上升的趋势,且土壤的细菌和古菌群落结构都呈现出规律的层状分布.该土壤包括各种硫酸盐还原菌、产甲烷古菌、光合细菌等丰富的细菌和古菌资源.图5参27     

中条山铜尾矿坝面土壤细菌群落的结构特征

微生物在尾矿废弃地土壤发育、营养物质循环、有毒物质降解等生态恢复过程中发挥重要作用.采用Illumina Mi Seq测序的方法,分析中条山十八河尾矿废弃地不同恢复阶段(1-45年)的细菌群落结构,并结合植物群落、土壤理化性质和土壤酶活性,探讨细菌群落结构与功能变化的调控机制.结果表明,不同恢复年限的尾矿坝,土壤理化性质、土壤酶活性和植物群落结构发生梯度变化.在这一环境梯度下,不同恢复年限的细菌群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteri)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes).细菌群落组成与环境因子和植物群落多样性显著相关.细菌优势科的相对丰度主要与重金属(Cu、Mn、Pb、Zn)含量相关,鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Pb、Zn)含量极显著正相关.恢复45年、15年的土壤中细菌多样性最高,且群落组成相似,恢复1年的土壤中细菌丰度较高,而多样性最低.本研究表明,土壤理化因子、重金属含量和植物群落结构是造成土壤中细菌群落结构变化的关键因素;鞘脂单胞菌科对重金属具有一定的耐受性,因此可作为重金属污染区域生态恢复的理想菌种.     

烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较

采用从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,并用细菌16SrDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法,对比研究了贵州福泉烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性的影响,每个处理样品3次重复在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确。由DGGE图谱可知,轮作土壤微生物条带数量15-31条不等,平均为23条。连作土壤微生物条带数量从7-25条不等,平均为18条。分别从每条泳道的条带数和光密度值两方面,对细菌群落多样性指标进行了比较。结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作Shannon-wiener和辛普森指数（1/D）均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性。     

芦芽山不同海拔灌丛土壤细菌群落组成和多样性研究

揭示土壤细菌群落组成和多样性海拔格局及其驱动因素一直是生态环境研究的热点问题。以芦芽山灌丛土壤细菌群落为研究对象,沿海拔梯度分别在高海拔（2 668-2 689 m）、中海拔（1 835-1 855 m）和低海拔（1 368-1 392 m）选取鬼箭锦鸡儿灌丛、中国沙棘灌丛和黄刺玫灌丛进行植被调查和土壤取样,利用Illumina MiSeq测序技术对3个不同海拔段土壤细菌群落特征进行分析。研究结果表明,变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）是灌丛样地土壤细菌优势类群。随着海拔的升高,变形菌门的相对丰度逐渐增加,而放线菌门的相对丰度却逐渐减少,土壤细菌群落多样性整体上呈现先上升后下降的趋势。线性判别分析（LEfSe）分析表明低海拔样地和高海拔样地土壤细菌群落具有较多的显著差异物种（P<0.05）,在组成上表现出一定的特有性,而中海拔样地的特有性相对较低,但多样性相对较高。相关性...     

基于高通量测序技术研究玉北油田上方微生物多样性

精确识别活性微生物标识物是目前微生物油气勘探的技术核心,为深入认识各典型油气藏上方油气微生物标识物,采用高通量测序技术研究玉北地区油气富集带上方的油气微生物物种丰度、分布、群落结构等特征.结果显示油气点上方样品较之背景非油气点具有更多的特有物种,其中油气点样品中含199种,背景非油气点样品中含77种.从中共鉴定出10种主要油气微生物,发现其中的3类优势物种(假单胞菌属、芽孢杆菌属和土壤杆菌属)是利用烃类兼性生长的微生物;同时通过解析统计学差异值较高的生物标记物时,发现两种统计学差异值大于5的微生物,分别为背景非油气点上的弧菌科Vibrionaceae维氏气单胞菌和油气点上的方肠杆菌科Erythrobacteraceae赤杆菌.本研究可为油气微生物勘探提供直接实验依据.