不同水温分层水库沉积物间隙水营养盐垂向分布与细菌群落结构的关系

为探究不同水温分层水库沉积物间隙水营养盐垂向分布规律及其与细菌群落结构的关系,运用16S rRNA高通量测序技术,分析了2018年1月澜沧江小湾、漫湾水库建库后沉积物细菌群落结构特征,并采用Cannoco软件对细菌群落与环境因子关系进行了冗余分析.结果表明,调查期间小湾水库水体表底温差3. 3℃,最大温度梯度为0. 2℃·m~(-1)属于分层水体,漫湾表底温差0. 1℃属于混合水体.小湾间隙水NH_4~+-N和NO_3~--N平均质量浓度分别为2. 233 mg·L~(-1)和0. 030 mg·L~(-1),漫湾分别为2. 569 mg·L~(-1)和0. 016 mg·L~(-1).间隙水NH_4~+-N在两个水库沉积物中均表现垂向向下增大的趋势,而NO_3~--N垂向变化则不明显但均在深层质量浓度最底,库区间比较来看,只有NO_3~--N具有极显著性差异,其中小湾明显高于漫湾.菌群分类发现,小湾与漫湾沉积物细菌群落具有相同的优势菌门和优势菌属,水温分层对间隙水营养盐及细菌群落结构无显著影响.而漫湾相比小湾沉积物中反硝化菌相对丰度更高,硝化菌和厌氧氨氧化菌相对丰度更低,同一库区沉积物深层中反硝化菌相对丰度较高,有机物降解菌、硝化菌、厌氧氨氧化菌和溶磷菌相对丰度较低,是造成沉积物营养盐库间差异和垂向差异的原因.     

ITFB强化除氨及醌指纹生物群落结构分析

通过改变内循环生物流化床(internal-circulation three-phase bio-fluidized bed,ITFB)的启动水质,提高N/C组成以强化流化床后期的硝化作用.结果表明,高N/C和低进水COD是强化除氨的必要启动条件;强化启动后以模拟生活污水为研究对象,在HRT为2h时,可以实现COD和氨氮的同时高效去除,氨氮的平均去除率为74%,出水氨氮浓度小于10 m g/L.研究利用醌指纹技术对反应系统中微生物群落结构变化进行了跟踪分析,结果表明经过强化除氨启动后,内循环生物流化床生物膜中以Nitrosomonas europaea为代表的硝化细菌数量有所增加;而以Acinetobacter sp.和Pseudomonas sp.为代表的变形细菌的γ亚类数量减少.EQ值始终在0.5左右变化表明生物膜中微生物种群的分布均匀性变化较小.所有测试样品中UQ/MK的比值均大于1,说明生物膜系统中以革兰氏阴性菌为主.     

Effects of vegetation type on soil microbial community structure and catabolic diversity assessed by polyphasic methods in North China

Soil microbes play a major role in ecological processes and are closely associated with the aboveground plant community.In order to understand the effects of vegetation type on the characteristics of soil microbial communities,the soil microbial communities were assessed by plate counts,phospholipid fatty acid (PLFA) and Biolog microplate techniques in five plant communities,i.e.,soybean field (SF),artificial turf (AT),artificial shrub (AS),natural shrub (NS),and maize field (MF) in Jinan,Shandong Province,North China.The results showed that plant diversity had little discernible effect on microbial biomass but a positive impact on the evenness of utilized substrates in Biolog microplate.Legumes could significantly enhance the number of cultural microorganisms,microbial biomass,and community catabolic diversity.Except for SF dominated by legumes,the biomass of fungi and the catabolic diversity of microbial community were higher in less disturbed soil beneath NS than in frequently disturbed soils beneath the other vegetation types.These results confirmed that high number of plant species,legumes,and natural vegetation types tend to support soil microbial communities with higher function.The present study also found a significant correlation between the number of cultured bacteria and catabolic diversity of the bacterial community.Different research methods led to varied results in this study.The combination of several approaches is recommended for accurately describing the characteristics of microbial communities in many respects.     

白洋淀养殖区春季沉积物垂向微生物群落特征及驱动因素

结合16S rRNA高通量测序技术,对春季白洋淀养殖区（后塘和西李庄）沉积物垂向细菌群落演变特征及影响因素进行解析.结果表明：春季白洋淀沉积物环境因子（硝态氮、铵态氮、溶解性总磷、紫外光谱指数、三维荧光光谱指数和荧光组分强度）均呈现显著差异（p<0.05）,后塘采样点的硝态氮和铵态氮含量明显高于西李庄采样点;高通量测序得到23527个OTU,共分为11个主要门类,其中,变形菌门占比最大,达到15.33%~50.59%;α-多样性显示除辛普森指数和覆盖率外,ACE指数、Chao指数及香农指数呈现显著差异（p<0.05）,并且在后塘采样点高于西李庄;主坐标分析表明,后塘与西李庄采样点沉积物细菌群落存在显著差异,与Adonis分析的结果相一致（p<0.01）;RDA分析发现,硝态氮和铵态氮是驱动沉积物细菌群落结构演变的主要环境因素;物种间网络分析显示,春季后塘和西李庄都为8个主要的模块,西李庄正向相关的边所占比例高达84.79%,明显高于后塘的62.82%;西李庄有244个关键物种OTU,也高于后塘的59个关键物种OTU;相关性分析得出两个采样点在主要属和模块上都存在差异,硝态氮、铵态氮、腐殖化指数（HIX）及生物源指数（BIX）是其主要环境因子.综上,通过对该时期养殖区沉积物垂向细菌群落演变特征及影响因素进行研究,可为白洋淀养殖区的污染控制提供技术支持.     

转Bt基因克螟稻秸杆对淹水土壤细菌群落的影响

在实验室条件下通过秸杆还土试验比较了克螟稻Bt基因表达最高期秸杆和同一时期亲本稻秸杆的添加对淹水土壤可培养厌氧细菌数量和细菌群落组成的影响 .结果表明 ,与亲本对照相比 ,培养初期克螟稻秸杆的添加对淹水土壤厌氧发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、反硝化细菌和产甲烷细菌的数量产生了显著性影响 ,但培养后期这种显著性差异基本消失 .PCR 变性梯度凝胶电泳 (DGGE)指纹图谱和主成份分析 (PCA)结果表明 ,两种秸杆处理土壤细菌群落组成在培养的第 3周和第 5周达到显著性差异 ,随着培养时间的延伸 ,两种秸杆处理土壤间细菌群落组成的差异逐渐减小 .到培养的第 1 1周 ,两种秸杆处理土壤间细菌群落组成的差异基本消失 .尽管如此 ,在培养的整个过程中 ,秸杆处理土壤中可培养厌氧性细菌数量和土壤细菌群落的组成均与纯土对照存在显著性差异 .试验结果表明 ,在实验室培养的条件下 ,没有观察到转Bt基因克螟稻秸杆对淹水土壤微生物明显的长期负面影响     

好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构

好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆（第14天）时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时（0 d）和其余翻堆时（第8、20、26天）次之,发酵结束时（第34天）最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）,在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.      

不同催花肥对莲雾根际土壤细菌群落多样性的影响

为了解在反季节催花期间不同催花肥处理下莲雾根际土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对细菌16S rRNA V3-V4区进行检测,并结合土壤理化性质,比较分析不施肥（CK）与两种不同浓度施肥处理组（IF组,即无机肥处理组;GM组,即羊粪有机肥处理组）下的根际土壤细菌群落结构多样性.结果表明:①所有样品中共检测到10 925个OTU（operational taxonomic unit,操作分类单元）,包括239 639条有效序列,可分为28个门411个属.②多样性指数分析显示,细菌群落多样性顺序为IFM（中浓度无机肥处理）> GML（低浓度羊粪有机肥处理）> IFL（低浓度无机肥处理）> GMM（中浓度羊粪有机肥处理）> CK（对照）> IFH（高浓度无机肥处理）> GMH（高浓度羊粪有机肥处理）.其中,酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）为主要菌群,所占比例超过总数的67.33%.③不同施肥条件下莲雾根际土壤细菌群落结构特征分析显示,CK、IF组和GM组所特有的OTU数量分别占总数的0.51%、7.08%和2.60%,表明不同肥料的添加对土壤细菌群落多样性产生一定的影响,在IFH和GMH处理下,酸杆菌门的Subgroup_2_norank属与绿弯菌门的JG37-AG-4_norank属的相对丰度最高,分别为13.13%和15.89%.④环境因子的相关性热图分析表明,装甲菌门（Armatimonadetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门（Firmicutes）这五类菌群与不同环境因子的显著性关系如下:装甲菌门群落结构与pH呈现出极显著正相关,硝化螺旋菌门群落结构分别与w（TN）和w（有机质）呈现出显著负相关,酸杆菌门群落结构与w（速效磷）呈现出显著负相关,放线菌门群落结构与w（速效磷）呈现出显著正相关,厚壁菌门群落结构分别与w（速效磷）和w（速效钾）呈现出极显著正相关.研究显示,适量施加无机肥或羊粪有机肥,可以显著提高土壤细菌的丰度和多样性,有利于土壤生态环境的改良与维系.      

表层沉积物中6:2氟调醇生物降解对细菌群落结构的影响

6∶2氟调醇(6∶2 FTOH)是一种多氟烷基物质,近年被广泛用于工业和消费品中,对环境有潜在威胁,但目前关于6∶2FTOH及其降解产物对沉积物中微生物群落结构的影响还不清楚.本研究的目的是通过基因分析方法探索6∶2 FTOH生物降解对表层沉积物中细菌群落结构的影响.从天津海河采集表层沉积物和河水,在实验室进行微宇宙实验,通过LC-MS/MS测定6∶2 FTOH及其降解产物的浓度,通过变性梯度凝胶电泳和高通量测序分析细菌的群落结构.结果表明,6∶2 FTOH在微生物的作用下可发生降解(半衰期小于3 d),生成6∶2 FTCA、6∶2 FTUCA等中间产物和5∶2 FT Ketone、5∶2 s FTOH、PFHx A、PFPe A、PFBA、5∶3 Acid等稳定产物,该过程对沉积物细菌群落结构产生明显影响,引起细菌群落丰富度和多样性的变化.在6∶2 FTOH降解的不同阶段,细菌的变化和优势菌群略有不同.根据100 d的实验结果,从门的分类水平看,6∶2 FTOH生物降解引起绿弯菌门丰度大幅上升(+24.8%)、变形菌门和厚壁菌门丰度大幅下降(-17.8%和-15.9%).从纲的分类水平看,6∶2 FTOH生物降解引起丰度上升较大的有厌氧绳菌纲(+19.6%)和δ-变形菌纲(+4.3%),引起丰度下降较大的有ε-变形菌纲(-20.0%)、梭菌纲(-10.1%)、芽孢杆菌纲(-5.8%)和γ-变形菌纲(-4.2%).从属的分类水平看,6∶2 FTOH生物降解引起丰度上升较大的有Anaerolineaceae_uncultured(+19.1%)和硫碱球菌属(+13.3%),引起丰度下降较大的有弧菌属(-14.1%)、硫单胞菌属(-13.2%)、芽孢杆菌属(-5.1%)、Sulfurovum(-4.2%)和Fusibacter(-4.1%).这些结果有助于预测环境中细菌对多氟烷基物质污染的响应及筛选可降解多氟烷基物质的细菌.     

同步硝化反硝化系统中反硝化细菌多样性研究

采用聚合酶链式反应(PCR)和分子克隆构建nirS克隆文库对同步硝化反硝化系统好氧池中反硝化细菌多样性进行了研究.从克隆文库中随机挑选75个克隆子进行序列测定,对测序结果进行了BLAST比对.结果表明,有74个克隆子分属于3个不同的细菌类群,包括β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria和Uncultured bacterium. β-Proteobacteria纲为好氧池内优势菌群,占文库比例的54.41%;其次是γ-Proteobacteria纲,占文库比例的25%.对测序得到的12个OTU用MEGA软件进行系统发育分析,结果显示Thauera属为该系统中最主要的脱氮菌属.     

覆盖条件下旱作春玉米农田土壤细菌群落结构分析

秸秆和地膜覆盖会改变农田土壤碳氮循环等理化条件,而覆盖对参与碳氮循环的土壤微生物的影响还鲜有报道。本研究通过高通量测序,分析了黄土高原旱作玉米农田无覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖下土壤细菌群落组成,探讨了细菌介导的碳氮循环对覆盖的响应。结果表明秸秆覆盖增加了土壤细菌群落丰富度和多样性,且显著增加了分解纤维素的细菌(纤维弧菌属Cellvibrio)及介导固氮(根瘤菌属Rhizomicrobium、Chryseolinea)和硝化过程的细菌(亚硝化螺菌属Nitrosospira)丰度(p0.05);地膜覆盖增加了土壤细菌丰富度,但降低了细菌多样性,且显著增加了介导土壤硝化作用的硝化螺菌属Nitrospira的丰度(p0.05)。本结果为土壤中微生物介导的碳氮循环研究提供了理论依据。