Miseq测序分析活性污泥系统中细菌群落的动态变化

采用基于16S rRNA基因的Miseq测序方法,分析了某小试序批式反应器(SBR)中,细菌群落结构在1年中的动态变化。在研究中,系统运行稳定,COD出水浓度均在40 mg/L以下,总氮(TN)和总磷(TP)出水浓度分别在20 mg/L和0.3 mg/L之下。细菌的群落组成变化明显,在检测到的2094个OTU中,有176个OTU只存在于3个以下的样品中。在385个属的细菌中,有54个属的微生物只存在于3个以下的样品中。移动窗口分析表明,系统中细菌群落的平均变化率Δt(30 d)为21.3%±6.2%,稳定的系统功能并未耦合稳定的细菌群落结构。Mantel test分析表明,溶解氧(DO),进水COD浓度和温度对细菌群落结构有显著影响。方差分解分析(VPA)结果表明,水质参数及运行参数可分别解释23.6%和21.5%的群落结构变化。     

人工湿地处理含盐富营养化水的植物根际与非根际菌群分析

为了探究盐胁迫对于人工湿地植物根际与非根际微生态环境的影响,将垂直流人工湿地应用于含盐富营养化水体处理,考察了0.05%、0.50%和1.00%盐度水平下的脱氮效果,并采用高通量测序方法分析湿地植物千屈菜根际与非根际的菌群变化。结果表明：在0.50%和1.00%盐胁迫下,系统的硝化作用受到抑制;然而在各盐度水平下,${ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}}$-N的去除率均大于95%,盐度胁迫下反硝化菌更能适应环境。对人工湿地系统在0.05%、0.50%和1.00%盐度水平下千屈菜根际与非根际基质样品的OTU聚类情况分析可知,在盐胁迫下,千屈菜根系丰富了土壤中微生物的多样性,根际环境中的微生物多样性明显高于非根际环境。盐度胁迫抑制了硝化菌的生长,仅在0.05%盐度的非根际组和0.50%盐度的根际组检测到有硝化作用菌群的存在。与硝化菌相比,反硝化菌更耐盐冲击,0.05%、0.50%与1.00%盐度水平下,均检测到反硝化菌,在1.00%盐度水平下检测出耐盐反硝化菌黄杆菌属Flavobacterium。     

基于高通量测序和代谢组学解析重金属污染对农田微生物群落组成和功能的影响

重金属污染会影响微生物组成和群落结构,其与微生物的相互关系一直是重金属污染生态学研究的热点.河南省新乡市是中国著名的电池生产城市,因电池生产废水污灌造成严重的土壤重金属污染.目前有关新乡市长期灌溉电池废水造成的重金属污染对微生物群落组成和代谢功能的影响鲜见报道.采集了新乡市某长期生产电池厂旁3个重金属污染位点,重金属含量测定表明Cd和Pb超过相关标准,分别超标34~66倍和1.5~2.32倍.采用高通量测序分析了细菌和真菌群落组成,结果表明细菌由芽孢杆菌属、节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏菌属等优势属,真菌由油壶菌属、小不整球壳属、Gibellulopsis和被孢霉属等优势属组成,表明经过长期的重金属胁迫,新乡长期重金属污染土壤富含重金属抗性细菌和真菌.环境因子和微生物群落相关性分析表明,总量Cu、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响细菌群落组成,总量Cd、Ni、Pb、Zn、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响真菌群落组成.目前,关于重金属污染对微生物群落代谢影响的研究较少,采用非靶向代谢组学分析表明,不同位点间代谢产物具有差异.通路富集分析表明,这些差异代谢物涉及代谢过程、环境信息处理和翻译等遗传信息加工等,在微生物缓解重金属导致的胁迫和环境适应中可能起到作用.     

鄱阳湖南矶山湿地微塑料表面微生物分布特征

微塑料作为一种新型污染物在全球水生生态系统中普遍存在,其所引起的环境问题已成为近年来研究的热点.选取鄱阳湖南矶山湿地为研究区,湖泊湿地水体和沉积物中微塑料为研究对象,采集水体和沉积物及其中不同类型微塑料样品（薄膜类、碎片类和纤维类）,并利用高通量测序技术分析环境中和微塑料表面微生物群落结构和多样性.结果表明,环境中微生物丰富度和多样性与微塑料表面均存在明显差异,沉积物中微塑料表面微生物丰富度和多样性低于周围沉积物.环境中微生物群落结构与微塑料表面不同,鄱阳湖南矶山湿地水体和沉积物中细菌群落主要包括变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）.与沉积物相比,沉积物中微塑料表面变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度显著增加.真菌群落主要包括担子菌门（Basidiomycota）、子囊菌门（Ascomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）.与环境样品相比,微塑料表面担子菌门（Basidiomycota）相对丰度增加.相...     

基于EEM与高通量技术分析中药渣投加对餐厨垃圾堆肥的影响

以中药渣作为调理剂与外加碳源,利用三维荧光(EEM)考察了不同质量配比对餐厨垃圾与城市污泥共堆肥过程腐熟程度的影响,并采用高通量测序技术对不同堆体中的微生物群落进行探究.EEM分析结果表明:中药渣的添加可加快堆体腐熟进程,且随着投加量的增加,效果不断增强.而通过高通量测序可知:随着中药渣投加量的增加,堆体中微生物的生物...     

退役铀矿优势植物根际微生物群落特征分析

为了解退役铀矿优势植物的根际微生物群落组成、土壤理化性质、放射性及其伴生污染之间的关系,文章测定了退役铀矿区7种优势植物根际土壤的理化性质,采用高通量测序分析根际微生物群落组成,采用冗余分析探究微生物群落与环境因子之间的关系。结果表明,多数优势植物根际土壤中的砷、铅、镉、锌、铀的含量都高于当地背景值。根际土壤细菌群落组成前10的门为酸杆菌门、放线菌门、变形菌门、未知细菌门、泉古菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、疣微菌门、拟杆菌门、未知古菌门,相对丰度80.9%～89.0%;真菌组成前10的门是被孢霉门、子囊菌门、担子菌门、毛霉门、壶菌门、球霉门、罗兹菌门、芽枝霉门、油壶菌门、单毛壶菌门,相对丰度82.4%～96.5%;其中有大量与重金属抗性及植物促生有关的微生物类群,不同植物根际土中有特定微生物属的富集。RDA分析表明,影响微生物群落变化的主要驱动因素是铬、砷和铅。矿区优势植物的生长提高了土壤微生物的多样性,并与根际微生物形成了特有的共生体以适应污染。该研究表明,污染区优势植物及其招募的微生物组成的共生体在未来生物修复中具有应用潜力,为后期植物-微生物联合修复材料的筛选奠定了理论基础。     

外加碳源促进微生物群落降解土壤中的石油烃

为探究外加营养中碳源种类和碳源添加方式对石油污染土壤修复的影响,该文进行了为期80 d的石油污染土壤修复实验。考察了添加营养制剂后的石油烃生物降解效果,分析了石油降解菌数量、活性、群落结构以及功能基因预测。结果表明,双碳源（乙酸和葡萄糖）营养制剂对石油降解菌的刺激效果优于单碳源营养制剂,当营养制剂中作为碳源的乙酸和葡萄糖添加比例为3∶1时,强化了石油降解菌对碳源和氮源的利用,使其数量和活性快速恢复并进行石油烃降解,石油降解菌数量高达9.89 logCFU/g,活性高达为0.66 mol/kg,石油烃降解率高达77.5%。此外,双碳源营养制剂对土壤微生物多样性造成的负面影响低于单碳源营养制剂,并且促使形成以KCM-B-112属和Obscuribacterales属为主要优势菌属的石油降解菌群落,相关石油烃降解的功能基因丰度占比高,石油降解菌的代谢能力强。     

强化反硝化除磷的新型多级缺氧-好氧工艺

基于多级缺氧-好氧(MAO)工艺和反硝化除磷理论,设计一种具有反硝化除磷功能的新型MAO工艺(DPR-MAO).实验探究了该工艺的脱氮除磷效能以及各反应池的微生物群落特征.工艺运行结果表明,稳定期COD、TN、NH4+-N和TP的平均出水浓度分别为7.07,9.04,0.34,和0.49mg/L,平均去除率分别为98％...     

贝莱斯芽孢杆菌ES2-4的生防潜力及全基因组分析

葡萄座腔菌（Botryosphaeria dothidea）引起的苹果轮纹病易对苹果贮藏造成严重经济损失.从果园土壤中分离到一株细菌ES2-4,平板对峙试验显示其对葡萄座腔菌的抑制率为79.5%（扫描电镜观察到菌丝畸形）,其无菌发酵滤液处理苹果果实亦可显著抑制苹果轮纹病的发病程度.为探究其拮抗机制,采用Illumina和Pacbio第三代测序技术对菌株进行全基因组测序分析,基于管家基因gyrA测序鉴定,结合平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA杂交（dDDH）的比较基因组分析,将ES2-4鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）. ES2-4基因组长3 929 792 bp,平均GC含量46.5%,共编码基因4016个,不含质粒.antiSMASH共预测到次级代谢产物基因簇14个,其中9个与surfactin、iturin、fengycin、macrolactin、difficidin、bacillaene、bacilysin、bacillibactin、amylocyclicin化合物合成相关基因簇完全一致或高度相似.此外,其基因组存在能够降解真菌细胞壁的糖苷水...     

长江干流浮游细菌群落结构及影响因素

为研究长江干流浮游细菌群落结构的空间分布规律及其环境影响因素,针对细菌16S rRNA基因,采用定量PCR和高通量测序技术,对2015年和2016年采集的长江干流自四川泸州到上海吴淞口共计40个样点进行分析。结果表明：水体中浮游细菌16S rRNA基因丰度为2.64×106~1.44×109 copies/L。上游（泸州至秭归）、中游（宜昌至湖口）和下游水体（湖口至上海入海口）的α多样性在3组间都没有呈现出显著差异性。长江干流浮游细菌在门水平上主要由变形菌门（Proteobacteria,7.49%~86.53%）、放线菌门（Actinobacteria,0.27%~54.72%）、厚壁菌门（Firmicutes,0.03%~90.95%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,0.50%~45.36%）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus,0.00%~23.96%）构成。在属或科水平上主要由丛毛单胞菌科（Comamonadaceae,0.03%~65.67%）、CL500-29_marine_group（0.00%~24.23%）、hgcI_clade（0.00%~28.82%）、芽孢杆菌属（Bacillus,0.00%~90.88%）和氢噬胞菌属（Hydrogenophaga,0.03%~38.55%）组成。从上中下游水体的浮游细菌群落组成来看,上游水体相对丰度最高的类群为Bacillus（0.00%~90.88%）,中游和下游为Comamonadaceae（分别为0.60%~65.67%和2.87%~50.64%）。造成上中下游水体中浮游细菌群落组成差异的环境因子各不相同：影响上游的主要为pH和悬浮颗粒物（SS）,影响中游的主要为溶解氧（DO）,影响下游的主要为DO、水温（WT）和总磷（TP）。