高通量测序分析黄土高原退耕还林区土壤细菌群落特征

为分析不同植被恢复模式下土壤细菌群落特征,探讨微生物在植被恢复过程中对黄土高原退耕还林区土壤生态系统的作用,采用高通量测序技术,以山西吉县典型森林生态系统人工林（人工刺槐林、人工油松林）、天然次生林和荒草地为研究对象,分析其土壤细菌α多样性、群落结构特征、功能预测以及土壤环境因子与细菌群落的相关性.结果表明,各恢复模式共得到25门、66纲、129类、240科、392属、760种和2213 OTUs;细菌群落的丰富度存在显著差异,均表现为草地 > 天然次生林 > 人工刺槐林 > 人工油松林.在门分类水平上,天然次生林和草地与人工林之间群落的相对丰度变化存在差异性,但差异性不显著.α-Proteobacteria、β-Proteobacteria和δ-Proteobacteria在天然次生林土壤中的相对丰度要高于其他4种恢复模式,而在草地中的相对丰度最低.在土壤环境因子中TN和pH对土壤细菌群落的影响较大,优势细菌门类与TN和pH具有显著相关性,其中TN与Actinobacteria （放线菌门）呈显著正相关,pH与Proteobacteria （变形菌门）呈显著正相关,与Actinobacteria （放线菌门）呈显著负相关,而Acidobacteria （酸杆菌门）与TN和pH均呈显著负相关关系.土壤细菌群落主要涉及细胞运动,信号转导机制,氨基酸转运和代谢、辅酶的运输和代谢等24个二级功能,均表现出功能上的丰富性.本研究结果可为黄土高原退耕还林区植被恢复的效益评价提供良好的数据基础,并为人工林的合理经营提供科学依据.     

铁尾矿芦苇根际微生物和根内生菌群落分布及其限制性因子解析

利用Illumina高通量测序技术研究了北京市怀柔区前安岭铁尾矿库周边春季和夏季芦苇根际土壤微生物和根内生菌的组成.测序结果表明：在门水平共鉴定出40个门类,在各样本中,变形杆菌（Proteobateria）和放线菌（Actinobacteriota）均是优势菌门,在所有样本中二者之和所占比例均大于80%;在属水平,假杆菌属（Pseudarthrobacter）在根际和根内均占优势.α多样性分析表明,根际土壤微生物的物种丰富度（Sobs、Chao）和物种多样性指数（Shannon、PD）均显著高于根内生菌,Sobs、Chao、Shannon和PD指数的最大值和最小值差值分别为1336、1582.24、6.48和81.18.β多样性分析表明,根际土壤微生物和根内生菌的群落组成差异显著,而不同季节的样本之间差异并不明显.另外,各样本中的优势菌种,如假单胞菌属（Pseudomonas）、节杆菌属（Arthrobacter）和链霉菌属（Streptomyces）对重金属具有较强的耐受性.独有和共有微生物分析结果显示,在774个属中,共有250个属在4种类型的样本中同时存在,这表明不同样本的微生物群落组成具有一定的相似性.与土壤基本理化性质的相关性分析表明,Ni、Fe、有效磷、有效硫和有机质与微生物群落显著相关.通过COG功能预测发现,芦苇根际土壤和根内样本中的微生物代谢功能（如能量生产与转换、氨基酸转运与代谢、碳水化合物转运与代谢和无机离子转运与代谢）十分丰富.     

铬污染对土壤细菌群落结构及其构建机制的影响

随着工业的快速发展铬（Cr）已经成为我国主要的土壤重金属污染物之一,严重地影响了土壤生态环境以及居民的身体健康.本研究以河北省某制革工厂污泥堆周边污染土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对不同污染程度土壤样品中的细菌群落结构及其群落构建机制进行分析.结果表明,铬污染显著地影响了土壤理化性质以及微生物群落.不同铬污染程度的土壤样品中,细菌群落结构与组成差异显著.高浓度的铬污染能降低土壤细菌群落的α多样性.铬污染土壤样品中的细菌共分为55个门,其中变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和厚壁菌门（Firmicutes）为优势菌门（相对丰度>5%）.铬污染土壤中,细菌群落在构建过程中以决定性过程为主,随机性比例随着铬含量的升高而降低,并且均为同质性选择过程.土壤中总铬含量、含水率、pH、有机质与细菌群落显著（P<0.05）相关,是影响细菌群落结构的主要驱动因子.     

杨焕明持续解读生命密码

音乐家使用音符组成美妙的音乐;诗人凭借字句的安排咏出千古绝唱;基因测序研究者,则利用基因解读生命的密码,向人类探索生命本源的终极梦想不断迈进。     

新型填料A/O生物滤池处理低碳氮比农村污水脱氮

针对低碳氮比导致低污染农村污水生物处理时出水总氮(total nitrogen, TN)质量浓度高不能满足排放标准的问题,以普通砾石A/O生物滤池为对照组(1号),采用芦竹和活性炭分别作为缺氧段和好氧段填料的A/O生物滤池(2号)处理人工模拟农村污水并研究其脱氮效果.结果表明,当进水化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)、氨氮(ammonia nitrogen, NH~+_4-N)和TN质量浓度分别为(79.47±14.21)、(34.49±2.08)和(34.73±3.87)mg·L~(-1)时,两套装置对COD、NH~+_4-N和TN的去除率分别为(88.00±7.00)%和(89.00±10.00)%、(90.00±2.00)%和(97.00±7.00)%、(37±15)%和(68±7)%,表明添加新型填料芦竹和活性炭能显著增强A/O生物滤池对NH~+_4-N和TN的去除.高通量测序结果显示, 1号装置中参与硝化过程的微生物主要为Proteobacteria(变形菌门), 2号则是变形菌门和Nitrospirae(硝化螺旋菌门)共同作用;1号装置缺氧段中发挥反硝化作用的主要细菌门类包括Chloroflexi(绿弯菌门)、变形菌门、Bacteroidetes(拟杆菌门)和Planctomycetes(浮霉菌门),而2号缺氧段中则主要是拟杆菌门、变形菌门、Firmicutes(厚壁菌门)和Patescibacteria.实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction, qPCR)结果表明, 2号装置中生物膜的硝化功能基因(amoA和Nitrospira 16S rDNA)、反硝化功能基因(narG、nosZ、nirS和nirK)和厌氧氨氧化功能基因(ANAMMOX)丰度均高于1号装置,除narG和nosZ基因外,其余几种都有1～2个数量级的差别.     

HRT对CSTR亚硝化颗粒污泥性能影响

在CSTR中控制稳定的进水氨氮负荷,基于对粒径分布、胞外聚合物（EPS）组分和功能菌动力学活性的分析,考察水力停留时间（HRT）对颗粒污泥形态、氮转化效能和微生物动力学活性的影响,并采用MiSeq高通量测序技术分析污泥中微生物菌群结构.结果表明,HRT从4 h逐渐缩短至1 h,反应器中氨氮去除率从80%逐渐提高至95%,亚硝酸盐累积率始终大于85%.缩短HRT可显著改变颗粒污泥粒径分布,0.3~0.8 mm的颗粒逐渐占主导,约达50%,粒径小于0.3 mm和大于1.6 mm的颗粒逐渐减少.HRT对功能微生物活性影响与颗粒大小有关.系统中变形菌门（Proteobacteria）占绝对优势,亚硝化单胞菌属（Nitrosomomas）为代表的AOB富集度高达56%以上,缩短HRT有利于AOB的富集.     

铀尾渣库区微生物群落特征及污染物迁移扩散机理

在中国北方某典型铀尾渣库区开展多区域多点位采样,利用16s rRNA高通量测序、XRD、FTIR等技术分析了微生物群落特征与污染物迁移扩散的相关性及机理.结果说明,铀尾渣中微生物多样性普遍低于周边土壤,铀尾渣库区内Proteobacteria、Bacteroidetes、Cyanobacteria＿Chlorplast等优势菌群与污染物的迁移扩散呈显著负相关,表明铀(U)污染是该区域影响微生物群落演替的关键因素之一,并且这种作用更容易出现在污染物水平更高的大颗粒尾渣中.传统石灰中和方法会产生U-Ca等化合物的团聚化效应,导致粒径大于1.7mm的铀尾渣占54.84%,粒径较大的铀尾渣缺少支撑微生物群落的长石、黏土等矿物载体和生物亲和性官能团结构,在放射性暴露和自然水力侵蚀作用下,加剧了微生物群落的不稳定化发展,使铀尾渣中污染物更易释放.     

旅游踩踏对梵净山植物根系真菌群落的影响

为探讨旅游踩踏对世界自然遗产地梵净山地区植物根系真菌群落的影响,在梵净山海拔1100,1500和2000m处设置极重度踩踏区、重度踩踏区、中度踩踏区、轻度踩踏区和未踩踏区,利用高通量测序技术分析植物根系真菌群落特征.结果表明:子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌门,晶杯菌科(Hyaloscyphaceae)、皮盘菌科(Dermateaceae)、小蔓毛壳科(Herpotrichiellaceae)和球囊霉科(Glomeraceae)为优势科.中度踩踏区或轻度踩踏区植物根系真菌具有较高丰富度和多样性,旅游踩踏、海拔、旅游踩踏和海拔交互作用均显著影响植物根系真菌群落组成.海拔、旅游踩踏、根组织密度和叶生物量显著影响植物根系真菌丰富度,Shannon指数受海拔、旅游踩踏、比根长、根碳含量和叶生物量的显著影响.旅游踩踏、海拔、土壤全碳、土壤全磷、根碳含量、平均根直径、叶生物量和叶碳含量显著影响植物根系真菌群落结构,其中土壤和植物根叶碳磷含量对塑造真菌群落的贡献最大.     

Fenton预氧化促进土壤微生物均衡降解烷烃

针对石油污染土壤中各类烷烃的生物选择性降解问题,通过多种土壤固相铁Fenton预氧化方式调控土壤微生物群落,探究土壤微生物数量、活性和群落变化对石油烃降解的影响,确定各类烷烃均衡降解的微生物群落特征。结果表明：A45(45 mmol/L柠檬酸)和F8.7(8.7 mmol/L Fe²⁺)土壤固相铁Fenton预氧化后,土壤微生物代谢活性分别高达0.59 mol/kg(A45)和0.60 mol/kg(F8.7),土壤石油烃残余率分别低至30%(A45)和29%(F8.7)。土壤中形成以不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)为主要优势菌属的土壤微生物群落。土壤微生物多样性高,群落组成丰富,烷烃代谢的功能基因相对丰度高,促进了各类烷烃的均衡降解,各类烷烃的生物降解率均高达60%。     

镉胁迫对栾树幼苗不同组织部位转录组差异研究

随着重金属镉（Cd）污染日趋严重,找寻高效土壤Cd污染治理方法刻不容缓.以具有植物恢复潜力的栾树（Koelreuteria paniculata）作为研究对象,通过转录组学RNA-Seq测序研究不同浓度Cd胁迫后栾树地上部与根部基因表达与代谢通路的变化.转录组测序结果表明,共获得了65171条Unigenes,根中差异表达的基因显著多于茎叶,且下调表达的基因多于上调表达基因.GO富集结果表明,在Cd胁迫下细胞内核糖核蛋白复合物（Intracellular ribonucleoprotein complex）、核糖核蛋白复合物（Ribonucleoprotein complex）和大分子复合物（Macromolecular complex）是栾树根部差异表达基因主要富集部分.在地上部中,差异表达基因主要富集在膜内组分和膜部分.KEGG途径富集分析表明,在根部中核糖体（Ribosome）、吞噬体（Phagosome）和三羧酸循环（Citrate cycle(TCA cycle)）是主要的富集途径.在叶中,植物激素信号转导通路显著富集.转录因子鉴定结果显示共有10种转录因子家族的基因差异表达...