环境微生物群落分析的T-RFLP技术及其优化措施

末端限制性酶切片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)是近年来发展起来的、不依赖于培养的微生物群落分析方法之一.由于其在微生物群落结构分析方面的特点,包括分辨率高、易于实现自动化及互联网海量数据共享等优势,自1997年最先被报道以来得到了广泛的应用,成为环境微生物群落分析的最强有力的工具之一.本文详细介绍了T-RFLP技术的原理,并从环境样品群落DNA的提取、引物设计和PCR扩增、限制性酶切、电泳分离检测和T-RFLP图谱解析等5个方面讨论了用该技术解析环境微生物群落的方法和技巧,简述了近8 a来国外T-RFLP技术在群落分析中的研究进展.类似于其他的分子微生物生态学技术, T-RFLP也有自身的缺陷,因此重点分析了该技术的局限性及相应的解决办法.图2表1参62     

清江隔河岩坝区杉木—南酸枣林的群落学特征

杉木－南酸枣林是清江隔河岩坝区的一种典型次生林。野外调查结果表明,该群落的组成与结构比较复杂,群落的区系组成凤落叶阔叶树种主主,显示出由中亚热带向北亚热带过渡性植被地段次生群落的特征。该群落的物种多样性在同地区的次生林类型中处于较高水平,表明群落以前受到过中度干扰。目前的恢复状况较好,群落的演替趋势是常绿阔叶落叶阔叶混交林。     

光合细菌和水浮莲在河南农村猪场污水中的应用

利用在信阳农村养猪场中的2个3.3 m深的污水氧化塘进行光合细菌和水浮莲净化污水的研究.1#氧化塘加入8×108mL-1光合细菌50 L,2#氧化塘加入水浮莲(100株·m-2).为期1 a的试验结果表明:经光合细菌和水浮莲的共同作用,总磷下降了41.8%～76.0%,总氮下降了61.8%～81.0%,COD下降了66.8%～79.1%,BOD5下降了64.8%～82.3%.显示光合细菌和水浮莲能够明显改善养猪场污水水质.     

植物浮床-微生物对污染水体的修复作用

在唐山市南湖公园进行了植物浮床-微生物修复富营养化水体的研究.研究结果表明:凤眼莲Eichhomia crassipes、美人蕉Canna indica Linn、鸢尾Iris tectorum Maxim是较好的修复污染水体的植物,因为它们既有良好的修复效果又有良好的观赏价值.将人工填料悬挂于植物浮床下,形成植物和微生物相结合的修复系统,其修复效果明显好于单独植物修复技术,因此温度较高时用植物和微生物共同结合的生物修复技术修复水体污染;秋末冬初温度较低时,植物开始死亡,必须将植物收割,以免植物残体造成二次污染,此时用固定化氮循环细菌(INCB)和水体中原有微生物相结合的技术来修复水体的污染.应用这些技术经过为期3 a的修复试验,南湖公园的水体由地表水劣Ⅴ类恢复到了Ⅲ类标准,基本解决了南湖公园水体的污染问题.     

近海养虾场底泥中产芽孢细菌的生态特征

通过对近海养虾场底泥中的细菌数量和类群的调查，发现有超过50％的细菌生物量是产芽孢细菌，因此对底泥中的产芽孢细菌进行了分离和纯化，通过对细胞形态、生理生化等特征的研究和对部分菌株的16S rRNA基因的ARDRA分型、序列分析等，鉴定了67株产芽孢细菌，其中62株属于芽孢杆菌属，5株属于短芽孢杆菌属．进一步对62株芽孢杆菌属的细菌在底泥不同深度的分布进行研究，结果表明，巨大芽孢杆菌主要分布在底泥深度0～6cm左右的区域，海洋芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌主要分布于底泥6cm以下的区域，与坚强芽孢杆菌性状相近的菌分布在底泥2～8cm深度；与耐碱芽孢杆菌性状相近的芽孢菌广泛分布在0～12cm区域．讨论认为，应用这些产芽孢细菌资源在修复海洋环境和开发海水养殖微生态制剂方面具有一定可能性．图3表3参15     

不同施肥措施对棉田土壤磷细菌及磷转化强度的影响

研究了不同施肥措施对棉田土壤磷细菌的数量、分布、动态变化及磷转化强度的影响.结果表明,有机肥合理配施N、P、K肥能有效的促进磷细菌的生长发育,磷细菌数量及活性增加,从而增强磷的有效性,改善土壤的供磷性能,有利于棉花生长.     

土壤中石油污染物微生物修复动力学和机理初探

以正十六烷为代表污染物,研究2种微生物对烷烃的反应动力学方程,以及正十六烷的摄取和运输机理;确定吸附摄取和运输对整个代谢过程的影响.结果表明,降解菌对正十六烷均有一定的运输富集能力;2株菌对正十六烷的运输过程存在很大差别,DQ01对正十六烷的运输呈缓慢趋势,而DQ02对正十六烷的主动运输过程是比较快的.菌体对正十六烷的吸附和运输过程对于正十六烷的降解速度影响较小,限制污染物降解速率和程度的关键可能是降解过程.     

湖北省湖泊大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

大型底栖动物是湖泊生态系统的重要生物类群,在生态系统物质循环和能量流动中起着重要作用。底栖动物具有生命周期长、迁移能力较弱、对环境变化反应敏感等特点,可有效指示湖泊生态系统的健康状况。湖北省是我国淡水湖泊分布最密集的区域之一,湖泊总面积为3025 km2。近年来,伴随着工农业、养殖业及城市化的快速发展,富营养化已成为本地区湖泊面临的一个主要环境问题,并可能直接影响大型底栖动物的群落结构。目前关于本地区湖泊大型底栖动物群落的研究还较少,为此本研究对湖北省27个浅水湖泊底栖动物进行了调查,并对水质状况进行生物学评价。共采集到底栖动物40种,隶属于4门7纲18科,其中寡毛类5种,摇蚊幼虫16种,软体动物双壳类4种、腹足类8种。霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）、花翅前突摇蚊（Procladius choreus）、中国长足摇蚊（Tanypus chinensis）、多巴小摇蚊（Microchironomus tabarui）及铜锈环棱螺（Bellamya aeruginosa）是本地区湖泊最常见的种类。所调查湖泊底栖动物平均密度为32~1243 ind·m-2,其中12个湖泊密度低于200 ind·m-2,摇蚊幼虫和寡毛类对密度的贡献较大,以摇蚊幼虫占优势的湖泊有19个。底栖动物平均生物量为0.034~460.7 g·m-2,生物量低于50 g·m-2的湖泊数量最多（19个）,软体动物占优势的湖泊有16个,摇蚊幼虫和寡毛类占优势的湖泊数量共11个。各湖泊底栖动物物种数为3~14种,Margalef指数为0.71~2.33,Simpson指数为0.69~0.85,Shannon-Wiener为0.78~2.13,Spearman相关性分析结果显示物种丰富度和三种多样性指数与湖泊面积呈显著正相关。BI（Hilsenhoff生物指数）评价结果显示共11个湖泊为一般和轻度污染（6.01~7.44）,中度污染湖泊数量为13个（7.57~8.47）,长湖（8.52）、上津湖（8.65）和玉湖（8.50）处于重污染状态。     

氟苯尼考对海洋沉积物微生物活动的影响

通过室内模拟实验研究了氟苯尼考对海洋沉积物中细菌数量、呼吸作用、纤维分解作用的影响,并对不同来源沉积物中异养细菌的抗药性进行了分析.结果表明,培养前期 (7 d) ,较低浓度(10 mg/kg和100 mg/kg)的氟苯尼考刺激了沉积物中细菌的生长;高浓度 (500 mg/kg) 的氟苯尼考一直表现为对细菌生长的抑制作用,最大抑制率为22%.氟苯尼考对沉积物中纤维分解作用的影响明显,作用初期即产生抑制作用,且随着氟苯尼考浓度的增加影响越显著,其中高浓度(500 mg/kg)氟苯尼考对纤维分解作用的最大抑制率达91%.培养5 h后,氟苯尼考对沉积物呼吸有刺激作用;从24 h开始,则表现为对呼吸的抑制作用,且抑制作用随药物浓度增加而加强.实验最后阶段,不同浓度(10 mg/kg、100 mg/kg和500 mg/kg)的氟苯尼考对呼吸作用的抑制率分别为22%、32%和43%.另外,使用过抗生素的养殖区海洋沉积物中异养细菌产生了对氟苯尼考的抗药性,而且使用过氟苯尼考的区域沉积物中细菌的抗药性明显强于使用过其它抗生素的区域.图3表2参18     

微生物群落结构和多样性解析技术研究进展

微生物群落结构和多样性是微生物生态学和环境科学研究的热点内容，对于开发微生物资源，阐明微生物群落与其生境的关系，揭示群落结构与功能的联系，从而指导微生物群落功能的定向调控具有重要意义。基本按照年代顺序概述了常用的微生物群落结构及多样性解析技术，同时也体现了解析技术由片面向全面、由低分辨水平向高分辨水平的发展过程。20世纪70年代以前，对环境微生物群落结构及多样性的认识依赖传统的培养分离方法，方法的分辨水平低，认识是不全面的和有选择性的；20世纪70年代和80年代，在微生物化学成分分析的基础上建立了生物标记物方法(醌指纹法、磷脂脂肪酸法等)，对微生物群落结构和多样性的认识进入到较客观的层次上；在80和90年代，以DNA为目标物的现代分子生物学技术(rRNA基因测序技术、基因指纹图谱等)比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。指出了每种解析技术的功能特点和局限性，并展望了解析技术的发展趋势是原位、快速、灵敏、高通量和准确定量。