生物炭添加对秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性影响

为探讨生物炭对秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术结合克隆测序技术,对未添加(SW)和添加(SBW)生物炭秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性进行表征.DGGE谱图和多样性分析结果表明,生物炭添加增加了秸秆还田土壤细菌DGGE图谱条带位置和灰度值及均匀度的变化,但两个处理土壤细菌群落Shannon-Wiener指数和丰富度没有显著差异(p0.05).聚类分析结果表明,SBW处理土壤细菌群落聚为5类,SW处理土壤细菌群落可聚为6类.DGGE条带测序和结构分析结果表明,生物炭添加导致秸秆还田土壤中Actinobacteria、Nitrospira消失和Spirochaetes、Gemmatimonadetes、Chloroflexi、WS3出现,并导致Firmicutes、Proteobacteria所占比例升高和Acidobacteria、Bacteroides所占比例降低,说明生物炭添加促进了秸秆还田土壤细菌群落组成结构变化.     

典型生活垃圾填埋场覆盖土微生物群落分析

采用第二代高通量测序技术Illumina MiSeq对典型生活垃圾填埋场覆盖土样(山东莱芜,SD;广东深圳,GD;上海老港,SH;重庆长生桥,CQ)进行16S rDNA V3~V4区高通量测序,并分析了Alpha多样性、物种组成和丰度、菌群结构及环境因子对群落结构的影响.结果表明:取自垃圾填埋场GD土样的物种种类多于其他土样,GD、SD、SH、CQ土样的Shannon指数分别为5.52±0.026、4.76±0.030、4.89±0.037、3.43±0.027;所有覆盖土样的优势菌为Alphaproteobacteria(α-变形杆菌纲)和Betaproteobacteria(β-变形杆菌纲),所占比例范围分别为12.67%~25.54%,14.35%~18.88%;SD、GD和SH三种覆盖土样的优势菌为Sphingomonas(鞘氨醇单胞菌属),分别占7.25%、10.67%、11.30%; Deltaproteobacteria(德耳塔变形杆菌纲)和Gammaproteobacteria(γ-变形菌杆纲)的相对丰度分别与TN(r=1.00,P<0.001)和TP(r=1.00,P<0.001)呈正相关关系,且结合RDA图,TN、TP和OM含量可能是SD土样区别于其他土样群落组成的主要因素.     

不同施氮水平下再生水灌溉对土壤细菌群落结构影响研究

微生物是土壤环境变化的敏感因子,为探明再生水灌溉和氮素减量施用对土壤环境的影响,以温室棚栽番茄为研究对象,借助Miseq高通量技术,比较研究了再生水灌溉下氮素常规施肥和氮肥减量施用对土壤细菌群落结构所产生的影响,并采用冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)方法分析导致土壤细菌群落结构差异的因素.结果表明:再生水灌溉对土壤硝化螺菌门(Nitrospirae)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)群落结构的影响明显;再生水灌溉土壤细菌共53个属,其中41个属是再生水灌溉和清水灌溉土壤的共有菌属,其余12个属是再生水灌溉土壤的特有菌属.随氮素施用水平的降低,土壤细菌种群优势度呈先增加后降低然后再增加的趋势,减少氮肥施用有利于土壤细菌种群丰富度和多样性的增加.土壤微生物群落结构受土壤化学特性的影响.再生水灌溉能够促进与土壤碳、氮转化相关的微生物的增长,改变土壤微生物的群落结构.     

Screening and degrading characteristics and community structure of a high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacterial consortium from contaminated soil

Inoculation with effcient microbes had been proved to be the most important way for the bioremediation of polluted environments. For the treatment of abandoned site of Beijing Coking Chemical Plant contaminated with high level of high-molecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbons(HMW-PAHs) ,a bacterial consortium capable of degrading HMW-PAHs,designated 1-18-1,was enriched and screened from HMW-PAHs contaminated soil.Its degrading ability was analyzed by high performance liquid chromatography(HPLC) ,and the community structure was investigated by construction and analyses of the 16S rRNA gene clone libraries(A,B and F) at different transfers.The results indicated that 1-18-1 was able to utilize pyrene,fluoranthene and benzoapyrene as sole carbon and energy source for growth.The degradation rate of pyrene and fluoranthene reached 82.8%and 96.2%after incubation for 8 days at 30°C,respectively;while the degradation rate of benzoapyrene was only 65.1%after incubation for 28 days at 30°C. Totally,108,100 and 100 valid clones were randomly selected and sequenced from the libraries A,B,and F.Phylogenetic analyses showed that all the clones could be divided into 5 groups,Bacteroidetes,α-Proteobacteria,Actinobacteria,β-Proteobacteria andγ-Proteobacteria.Sequence similarity analyses showed total 39 operational taxonomic units(OTUs) in the libraries.The predominant bacterial groups wereα-Proteobacteria(19 OTUs,48.7%) ,γ-Proteobacteria(9 OTUs,23.1%) andβ-Proteobacteria(8 OTUs,20.5%) . During the transfer process,the proportions ofα-Proteobacteria andβ-Proteobacteria increased greatly(from 47%to 93%) ,while γ-Proteobacteria decreased from 32%(library A) to 6%(library F) ;and Bacteroidetes group disappeared in libraries B and F.     

高浓度CO2对红松根际及根外土壤微生物群落结构的影响

采用DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术,于2003年的7～9月中旬对高浓度CO2(700和500μmol·mol-1)处理下的红松幼苗根际和根外0～10 cm土壤微生物群落结构进行了研究.结果表明,大气CO2浓度升高对红松根际和非根际土壤细菌群落结构产生了较大的影响,主要表现为部分细菌物种的出现,或原有细菌数量的丰富以及原有物种的消失或其数量被削弱的现象,但主要建群种未变.     

铜尾矿库重金属Cu、Zn对细菌群落结构的影响

以湖北某铜矿尾矿库为主要研究对象,采集库内尾矿样品11个、对照样某小型废弃尾矿库尾矿样品2个和附近耕地土壤样品1个,采用变性梯度凝胶电泳方法对上述样品中细菌的16S rRNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,利用分析得到的图谱数据与所测得样品的理化性质及重金属Cu、Zn含量进行相关性及冗余度(RDA)分析.结果表明,尾矿库内Cu、Zn污染严重并波及周边,与尾矿样品的理化性质存在不同的相关性,其中Zn的污染程度与有机质存在极显著正相关[R=0.668(P<0.01)].DGGE图谱分析结果发现,样品细菌多样性较低,相似性较高(最低相似度53.1%),优势菌群相对稳定,PCA分析表明,Cu和Zn对细菌多样性具有抑制作用.RDA分析结果说明Cu和Zn的含量对细菌种群分布影响很大,Cu对大部分种群具有抑制作用,而Zn一方面能促进某些种属数量,另一方面又能抑制其他种群的结构变化,这种影响并不是实验室研究的简单线性关系.     

土地整治对盐碱土壤细菌群落动态和组装的影响分析

了解土地整治对盐碱土壤细菌群落的影响对认识盐碱地生态特征和推动生态修复具有重要意义.以黄河三角洲盐碱土壤为研究对象,利用Illumina高通量测序技术,测定土地整治区与非整治区土壤细菌群落结构差异,并分析了土壤环境变量、空间因子和土地整治行为对细菌群落结构的相对贡献,探讨了土地整治对细菌群落组装和细菌群落功能的影响.结果表明：土地整治区仅有Shannon多样性指数显著高于非整治区.土地整治区与非整治区的细菌群落结构存在显著差异,通过LEfSe分析确定了细菌群落中的生物标志物,这些生物标志物在土地整治区大多与氮循环过程相关,在非整治区则大多表现出对有机污染与重金属污染的耐受性.空间距离效应分析表明土地整治有利于减弱空间因素对细菌群落结构的影响.中性群落模型分析结果显示土地整治区细菌群落的拟合程度更高,表明具有更高的迁移能力.方差分解分析表明环境变量单独解释部分对细菌群落结构变异的贡献率最大（15.50%）.细菌功能预测结果表明土地整治区土壤氮循环相关功能显著增强,在非整治区碳降解活动更为活跃.总之,土地整治对细菌群落具有显著影响,降低土壤环境的空间异质性,并能够有效改善细菌群落功能.因此...     

A/O MBR处理生活污水效率与菌群多样性的关系

采用缺氧/好氧膜生物反应器（A/O MBR）工艺处理生活污水,试运行了5种不同的工况以确定最佳工艺参数,利用变性凝胶梯度电泳（DGGE）技术研究缺氧池和好氧池（MBR）中细菌群落结构,分析出水水质与细菌种群多样性的关系.结果表明A/O MBR在水力停留时间（HRT）为12 h,污泥停留时间（SRT）为10 d,硝化液回流比为300%,污泥回流比为100%的条件下,对COD、氨氮、总氮有稳定良好的去除,平均去除率分别为96.4%、99.1%、75.8%;系统运行过程中,缺氧池和好氧池中菌群结构发生较大变化,同一工况下两池菌群的相似性通常大于50%,但缺氧池菌群多样性随工况变换而波动较大,好氧池菌群多样性随运行时间而逐渐丰富;缺氧池菌群多样性指数与反硝化效率成正相关关系.     

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.     

农业废物好氧堆肥过程因子对细菌群落结构的影响

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究了农业废物堆肥过程中细菌种群随时间的变化.同时,应用Quantity One2.0和Canoco4.5软件对获得的堆肥细菌种群数据与堆肥过程因子:环境温度、堆体温度、pH、含水率、水溶性有机碳(WSC)、C/N、水溶性氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)进行冗余分析,并做出样点、种群与堆肥过程因子的二维排序图.结果表明,细菌群落(样点)以堆肥过程因子为梯度大体可划分为升温期(1～2d)、高温期(3～11d)、降温期(12～18d)和腐熟期(19～36d)4个阶段,每一阶段均有对应种群存在.不同的堆肥过程因子对细菌种群的影响大小依次为:NO3--N堆体温度WSCC/NNH4+-N含水率pH环境温度,其中,堆体温度、WSC、NO3--N、NH4+-N对细菌种群的影响极显著(p0.01),C/N、pH对细菌种群的影响显著(p0.05),含水率、环境温度对细菌种群的影响不显著.     

Carbendazim induces a temporary change in soil bacterial community structure

The effect of carbendazim applications on the diversity and structure of a soil bacterial community was studied under field conditions using temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) and partial sequence analysis of PCR-amplified 16S rRNA gene. After four successive introductions of carbendazim at a level of 0.94 kg active ingredient (a.i.)/ha, the genetic diversity (expressed as Shannon index, H0) decreased from 1.43 in the control to 1.29 in treated soil. This harmful e ect seems to increase with the concentration of carbendazim. The value of H0 in the soil treated with carbendazim at 4.70 kg a.i./ha was reduced to 1.05 (P 6 0.05). The structure of soil bacterial community was also a ected after four repeated applications of carbendazim at levels of 0.94, 1.88 and 4.70 kg a.i./ha, as seen in the relative intensities of the individual band. However, the bacterial community in carbendazim-treated soil recovered to that in the control 360 d after the first treatment. The results indicated that repeated applications of carbendazim could reduce soil microbial diversity and alter the bacterial community structure temporarily.     

PCR-DGGE技术对城市餐厨垃圾堆肥中细菌种群结构分析

使用基于16S rDNA的PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)技术对城市餐厨垃圾堆肥过程中细菌种群结构随时间的变化进行了研究.在堆肥不同时间取样,进行了堆肥温度、pH、含水率、有机质、C/N的变化分析和DGGE分析.结果显示,堆肥温度高于50℃的天数为7d,最高达65℃,可有效杀灭致病菌;最终pH值接近7.5;C/N为20.04.PCR-DGGE图谱显示,不同时间堆肥样中细菌DGGE图谱有着明显的差异性;堆肥升温期细菌种群丰富,优势种群不明显;高温期细菌种群减少,优势种群明显;降温期细菌种群结构基本保持稳定.温度对堆肥过程中细菌种群具有明显的筛选作用.堆肥各阶段DGGE图谱相似性Cs值比较低,堆肥处理后细菌种群结构与堆肥原料之间存在明显差异.     

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.     

Monitoring impact of mefenacet treatment on soil microbial communities by PCR-DGGE fingerprinting and conventional testing procedures

The effect of acetanilide herbicide mefenacet on soil microbial communities was studied using paddy soil samples with different short-term treatments. The culturable bacteria （plate counts）, dehydrogenase activity and changes in community structure （denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） analysis） were used for biological community assessments. Mefenacet was a significant stimulus to cultural aerobic bacteria and dehydrogenase activity while Sphingobacterium multivorum Y1, a bacterium efficiently degrading the mefenacet, only induced the increasing colony-forming unit （CFU） of bacteria but little effect on dehydrogenase activity during the whole experiment. The degree of similarity between the 16S rDNA profiles of the communities was quantified by numerically analyzing the DGGE band patterns. Similarity dendrograms showed that the microbial community structures of the mefenacet-treated and non-treated soils were not significantly different. But supplement of S. multivorum Y1 could increase the diversity of the microbial community in the mefenacet-polluted paddy soil. This work is a new attempt to apply the S. multivorum Y1 for remediation of the mefenacet-polluted environments.     

铜污染对土壤细菌群落结构及重金属抗性基因的影响

重金属Cu在土壤中长期积累会对微生物产生毒害作用,为了探究Cu污染对土壤细菌群落及重金属抗性基因的影响,本研究建立了不同Cu浓度(50、100、200、300、500、750和1000 mg·kg-1)的土壤微宇宙,基于高通量测序和荧光定量PCR技术分析比较不同Cu浓度下培养14d后土壤细菌群落及重金属抗性基因的变化....     

生物炭添加对半干旱区土壤细菌群落的影响

以半干旱区固原生态试验站生物炭修复4a的表层土壤为对象，采用高通量测序技术研究了不同添加类型（槐树皮生物炭、锯末生物炭）和比例（1%、3%、5%，质量百分比）的生物炭对土壤细菌多样性及群落结构的影响.结果表明，生物炭应用提高了土壤细菌群落的多样性，锯末生物炭优于槐树皮生物炭，且3%锯末生物炭对细菌群落的多样性影响最佳，其香农指数为6.22；优势门主要为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）和Saccharibacteria，相对丰度共占76.80%~85.31%；优势纲有放线菌纲（Actinobacteria）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria），其相对丰度占48.13%~57.08%；属水平上，施加生物炭增加了芽孢杆菌属（Bacillus）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）的相对丰度，降低了土微菌属（Pedomicrobium）、根瘤菌属（Rhizobium）的相对丰度；层级聚类及冗余分析（RDA）发现，施加生物炭对细菌群落结构有影响，其中，微生物量碳、含水率、铵态氮、有机碳对细菌群落结构的影响较大.细菌优势门与环境因子相关性热图分析表明，铵态氮与放线菌门、绿弯菌门呈显著相关性.铵态氮是影响细菌群落的主要理化因子.     

再生水补水对河流湿地香蒲根际细菌群落结构影响研究

以典型的再生水补水河流湿地为例,采用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)分析河道不同空间香蒲根际细菌群落结构差异,并借助单因素方差分析(one-way ANOVA)、Spearman等级相关分析和典范对应分析(CCA)方法解析麻峪湿地香蒲根际细菌群落结构空间差异特征的形成原因,以揭示再生水补水过程对河道湿地香蒲根际细菌群落的影响,并尝试找出空间差异形成的驱动因子.结果表明:随再生水干扰强度的增加,各类群细菌群落的丰富度、均匀度及多样性均呈现不同程度的降低趋势;其中γ-变形菌门(Gammaproteobacteria)、δ-变形菌门(Deltaproteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)、ε-变形菌门(Epsilonproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)在再生水影响下均显著降低(P<0.05).Spearman等级相关分析显示pH值、DO(溶解氧)、TDS(总溶解固体)、ORP(氧化还原电位)、Sal(盐度)和NH₄⁺-N(氨氮)与植物根际细菌群落多样性空间演替紧密相关.CCA分析结果进一步表明再生水补水口的上游细菌群落与TN(总氮)、TOC(总有机碳)及重金属Cr、Ni、Cu具有密切关系,这可能与这些污染物累积效应有关;补水口附近植物根际细菌群落则因补水口再生水水质不同而具显著差异,其中第Ⅱa类群主要受到水质变量pH值影响较大,而第Ⅱb类群与T(温度)、ORP和NH₄⁺-N具有较高的相关性;补水口的下游细菌群落则因水体内源杂质及人为活动影响而同样与TOC及持久性痕量重金属生物循环密切相关.     

复合人工湿地-池塘养殖生态系统细菌多样性研究

于2009年8至10月对比调查研究了由人工湿地-池塘养殖复合构成的池塘循环水养殖系统和传统池塘养殖系统中水体理化和生物特征,并利用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)分析了两系统中的细菌多样性。研究结果表明:试验期间各池塘水温和溶氧随月份呈下降趋势,对照塘NH4+-N和TP显著高于循环塘(P＜0.05),而循环塘间无显著差...     

焦化废水处理系统微生物群落结构动态的ERIC-PCR指纹图谱分析

ERIC-PCR群落指纹图谱监测与常规技术相结合，分析了焦化废水处理系统曝气池的微生物群落结构动态变化与污染负荷和主要污染物降解效果变化的关系，在每3d1次，连续8个时间点的监测中，待处理废水中苯酚负荷在35．53mg／L和132．82mg／L之间波动，氰化物负荷从0.96mg／L变化到34．75mg／L，CODcr最低为1044．10mg／L，最高时为7930．90mg／L，第4监测期间高浓度矿物油冲击使活性污泥的沉降能力和对CODcr的降解效率显著降低，但对苯酚和氰化物的降解能力造成的影响较小．监测期间2个曝气池微生物群落的ERIC-PCR指纹图谱的平均相似性系数(Cs)分别为94．1％和96．6％，多样性指数在177—2．34和1．60—2．16之间，表明用ERIC-PCR检测出的该系统中的活性污泥这部分微生物种群的结构比较稳定，可能构成了苯酚和氰化物去除效率在监测期间相对稳定的基础。     

SBR反应器厌氧氨氧化系统启动过程中细菌群落结构的变化

以白洋淀岸边带沉积物为接种污泥,启动了SBR厌氧氨氧化反应器.对反应器启动过程中的进出水水质进行了连续监测,并采用PCRDGGE、定量PCR和基因测序等分子生物学技术研究了系统内总细菌和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌群落结构随培养时间的变化规律.结果表明:在启动过程中,总微生物菌群动态变化水平为26.6%~50.5%;微生物多样性先变小后增大,优势菌种得到重新分布;ANAMMOX细菌的群落结构变得单一化,最后系统的优势ANAMMOX细菌是Brocadia属.富集培养阶段SBR系统中ANAMMOX细菌的最大生物量达到了1.73×109copies·g~(-1)干污泥,而且总氮的去除率最高达到约82%.