丹江口库区表层浮游细菌群落组成与PICRUSt功能预测分析

浮游细菌是水生生态系统的重要组成部分,是水体中氮素生物地球化学循环的主要驱动力.本研究于2016年5月采集丹江口库区库心和渠首2个生态位点表层水样,采用16S r DNA Miseq高通量测序技术研究其群落组成,发现其主要由变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等12门、139属细菌组成,渠首样品浮游细菌群落多样性高于库心样品. PICRUSt功能预测分析表明,浮游细菌涉及氨基酸运输和代谢、转录、能量产生和转换等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性.其中35个参与氮代谢的KO(表示通路)中库心高于渠首为20个,渠首高于库心的为15个.两样品中检测到涉及固氮作用(nif H)、硝化作用(hao)、反硝化作用(nar G、nir K、nor B、nos Z)、氮同化还原及异化还原作用(nas A、nar B、nap A、nir A、nir B、nrf A)参与氮循环的关键基因相对丰度.综合基因功能家族预测基因拷贝数和氮循环相关基因丰度分析,丹江口库区库浮游细菌氮代谢能力整体趋势为库心高于渠首.本研究从细菌群落组成、功能角度初步分析了丹江口库区不同生态位点氮循环的差异,为丹江口水库水环境保护提供了参考依据.     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤氨氧化微生物群落的影响

为了探究互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤中氨氧化微生物的群落结构及多样性特征,利用高通量测序技术对闽江河口互花米草不同海向入侵阶段湿地(BF:入侵前的光滩;SA M:入侵1～2年的互花米草湿地;SAM:入侵6～7年的互花米草湿地)土壤中的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的群落结构及多样性进行了分析.结果表明:互花米草入侵影响下湿地土壤中AOA的OTUs、Chao1指数和Shannon指数均显著高于AOB.互花米草海向入侵降低了土壤中AOA的群落丰富度(OTUs和Chao1指数)和AOB的群落多样性(Shannon指数),但增加了AOA的群落多样性和AOB的群落丰富度.不同入侵年限土壤中的奇古菌门(Thaumarchaeota)均是AOA的绝对优势菌门,但AOB在BF和SA M土壤中均以泉古菌门(Crenarchaeota)占优(>90%),而在SAM中以变形菌门(Proteobacteria)占优;不同入侵年限土壤中的Nitrosopumilus均是AOA的优势菌属(>98%),而未分类菌属均是AOB的优势菌属(>90%).互花米草入侵增加了样本间微生物的...     

湖库沉积物好氧反硝化菌群脱氮特性及种群结构

好氧反硝化菌是水环境生物修复的热点研究领域,本研究从西安市金盆水库、兴庆公园和长乐公园采集沉积物,在运用传统的间歇曝气富集和选择培养基筛选好氧反硝化菌的基础上,引入超声波预处理沉积物-水悬液,成功筛选出3组高效好氧反硝化菌群H-30、X-10和C-30,并对其反硝化能力进行研究.结果表明,该3组混合好氧反硝化菌群具有高效的脱氮能力,在溶解氧为(7.2±0.6)mg·L-1的培养基中,好氧反硝化菌群H-30、X-10和C-30总氮(TN)去除率分别达到83.04%,83.40%和82.68%,仅有少量亚硝氮(NO-2-N)积累.Illumina高通量DNA测序结果表明,3组nir S型好氧反硝化优势混合菌群种群结构差异显著,H-30,X-10和C-30菌群的优势菌种分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),Paracoccus pantotrophus和斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),其中斯氏假单胞菌(P.stutzeri)在H-30、X-10菌群中所占比例差异不显著,Pseudomonas xiamenensis仅存在于H-30.本研究筛选的3组高效好氧反硝化菌群将为城市内湖污染水体的微生物修复工程提供菌源保障.     

市政排水管网水力水质条件对底泥微生物组多样性的影响

为阐释不同水力水质工况对市政排水管网底泥微生物在门和属水平多样性的影响,应用微生物16S rRNA基因测序技术,探讨了底泥微生物组Alpha和Beta多样性、样本组间差异及其与不同环境因子之间的统计学关系及可能原因. 结果表明:①底泥中优势菌门Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Acinetobacter等均为有机物降解类细菌,并且随着外源性碳浓度的增加,同种微生物的丰度越高;随着色氨酸类有机物种类越多,微生物群落多样性越高. ②在一定范围内,剪切力越高,底泥中呈显著差异(P≤0.001)的Dechloromona(5.5%)、norank_f_Anaerolineaceae(2.3%)、Longilinea(2.8%)等厌氧细菌(主要功能是分解蛋白、碳水化合物)的丰度越高. ③在一定范围内,温度越高,底泥微生物组的丰度越高. 在41 ℃环境下,呈显著差异(P≤0.001)的优势菌门Chloroflexi(11.1%)和优势菌属Defluviicoccus(4.9%)、Candidatus_Competibacter(3.8%)的相对丰度最高,而Proteobacteria、Bacteroidetes等菌门可能因微生物蛋白质活性受温度影响,丰度降低. ④在碱性环境中,只有Proteobacteria(49.4%)、Chloroflexi(10.1%)等杆状菌丰度最高,没有丝状菌. ⑤SO₄2?浓度对底泥微生物影响较小,但较高SO₄2?浓度提高了上覆水中Methylocystis、Zavarzinia等微生物丰度,抑制了Methylocystis等厌氧微生物的生长. 研究显示,重力流排水管道底泥微生物组多样性变化与水力剪切力、温度、pH、SO₄2?及外源性碳这5个环境因子相关.      

不同植物组合对模拟污水厂尾水的净化效果及对根系微生物群落的影响

为阐明不同水生植物配置对污水厂尾水净化效果的影响,选取常用于生态修复中的3种挺水植物——西伯利亚鸢尾（Iris sibirica）、石菖蒲（Acorus tatarinowii）和再力花（Thalia dealbata）,并将这3种挺水植物分别与粉绿狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）进行配置,比较3种不同植物配置系统对污水厂尾水营养物的去除效果.结果显示,经过40 d的试验,狐尾藻+西伯利亚鸢尾组合对尾水中总氮、总磷和硝态氮的去除效果最佳,最高去除率分别达94.7%、96.2%和98.9%;狐尾藻+西伯利亚鸢尾组合的生物量增长率也是3个试验组当中最高的,达66.4%.高通量测序表明,3种植物组合根系微生物表现出了明显群落差异;其中,狐尾藻+西伯利亚鸢尾组合在根系微生物方面拥有最高的ACE丰富度指数;反硝化菌属和脱磷菌属相对丰度最高的植物组合是狐尾藻+石菖蒲组合,分别达到了14.19%和9.67%.上述结果表明植物的生长状况和根系脱氮除磷相关菌属的相对丰度均会对系统的净化能力产生影响,但植物的生长吸收是污水中营养盐得以去除的主要途径.（图4表5参38）     

黄土丘陵区退耕还林对土壤真菌群落的影响

退耕还林显著影响了黄土高原土壤细菌群落结构与组成特征.然而,作为土壤微生物群落的重要组成部分,黄土高原土壤真菌落结构与组成特征如何响应退耕还林并不十分清楚.以山西省右玉县贾家窑黄土高原缓坡丘陵为研究区域,以耕地(玉米地和糜子地)和人工林地(沙棘林和柠条林)土壤为研究对象,通过18S rRNA高通量测序技术,研究了退耕还林对土壤真菌群落结构与组成特征的影响.结果发现,黄土高原丘陵区耕地和林地土壤中子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势(61.03%～78.06%),毛霉门(Mucoromycota)次之(12.11%～17.13%),担子菌门(Basidiomycota)再次之(6.15%～18.42%),壶菌门(Chytridiomycota)等其余真菌门的相对丰度较低.退耕还林显著降低了子囊菌门的相对丰度而增加了担子菌门的相对丰度.属分类水平下,退耕还林显著影响了毛壳菌属(Chaetomium)、被孢霉属(Mortierella)、镰刀菌属(Fusarium)和地舌菌属(Geoglossum)等的丰度.镰刀菌属(Fusarium)等植物病原性真菌在耕地土壤中被富集.非度量多维尺度...     

改性沸石覆盖对底泥微生物的影响

取现代·滏阳原著湿地公园河流表层底泥试样,分别进行高温、盐酸和氯化钠改性沸石覆盖的静态模拟试验,并通过Illumina平台对覆盖前后的底泥进行高通量测序,分析了底泥微生物群落结构变化.结果表明,目标河段底泥中细菌物种分布均匀,变形菌门为最主要的优势菌种;虽然不同改性沸石覆盖对底泥微生物群落均存在不同程度的影响,但基本不会破坏原河流生态系统稳定性.本次试验为河流修复过程中的人工扰动提供了新的评价思路和方法,对本次试验的目标河段治理具有一定的指导意义.     

人工浮岛对河道氮磷及微生物多样性影响研究

该文以浙江省某河道为研究对象,分别选取生态浮床所在位置的上中下游,通过16S rDNA高通量测序技术,研究河流上下游水质和微生物变化,分析群落变化原因。人工生物浮岛能够有效去除水体中的总氮和总磷,去除率分别达到55%和45%。细菌16S rDNA高通量测序显示Group S2组具有较高细菌群落丰富度和多样性。生态浮岛下游中的微生物丰度小于上游,微生物多样性高于上游。在上下游群落结构组成上,主要在纲和科水平发生显著变化,优势菌科从黄杆菌科、孢鱼菌科转变为丛毛单胞菌科、腐螺旋菌科。人工生物浮岛能够有效去除水体中的总氮和总磷,改变细菌群落的丰度和多样性,特别是在纲和科水平,使细菌优势菌群发生改变,造成细菌菌落演变偏移,菌落构成呈现多样性变化。     

生活污水处理厂微生物群落结构解析

以某城市生活污水处理厂为研究对象,通过高通量测序技术解析功能单元(氧化沟)内微生物群落结构。试验时,该污水处理厂出水水质满足一级B排放标准(GB 18918—2002)。高通量测序获得有效序列28 561条,经分析得到文库覆盖率为0.90,微生物α指数,即ACE、Chao1、Shannon和Simpson指数分别为20 653.8、12 148.4、6.6和0.005。在属(genus)水平,丰度在1%以上的优势微生物共有19种,其中1%~2%的菌属有Pseudomonas、Phycisphaera、Methylocystis、Gemmata、Gp7、Singulisphaera、Isosphaera、Parachlamydia、Haliea和TM7 genera incertaesedis,所占比例分别为1.91%、1.91%、1.90%、1.75%、1.64%、1.55%、1.47%、1.33%、1.2%和1.17%,这部分比例之和为15.83%。丰度在2%以上的优势菌属有Zavarzinella、Gp4、Planctomyces、Aciditerrimonas、Blastopirellula、Pasteuria、Neochlamydia、Gemmatimonas和Simkania,所占比例分别为10.02%、4.66%、4.44%、2.66%、2.56%、2.33%、2.31%、2.25%和2.23%,这部分共计33.46%。所占比例高于0.01%的菌属共有355类,表明该城市污水处理厂含有丰富的微生物资源,它们是污水处理的微生物基础。     

外接菌种对污泥堆肥效能及堆体细菌群落的影响

以污泥、锯末、蘑菇渣为堆肥原料,分阶段添加高温复合菌和白腐真菌,通过测定温度、pH、有机质、水溶性有机碳、含水率、总氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和种子发芽率,比较了外接菌种对堆肥效能的影响.利用高通量测序技术,研究了污泥堆肥过程中细菌群落结构变化及外接菌种对细菌群落的影响.结果表明,外接菌种可以延长堆体高温持续时间,降低氮损失,加快堆体腐熟脱毒.在整个堆肥过程中,细菌群落结构发生了较大的演变,同一堆肥的不同阶段的细菌群落结构相似性较低,同一时期不同堆肥的细菌群落结构相似性较高.外接菌种提高了堆体中细菌群落的丰富度,增加了高温期优势菌的所占比例,但未改变优势菌的种类.典型对应分析(CCA)表明pH对细菌群落结构的影响最大,温度主要与9个菌属呈正相关关系.