基于不同测序技术的生物群落结构及功能菌分析

分别采用克隆文库和高通量测序技术,解析生物去除铁锰氨滤池内微生物的群落结构和功能菌多样性,并探讨不同测序手段的差异.高通量测序获得15057条有效序列、共32个分类纲,克隆文库测序涵盖9个具有明确分类地位的纲(75条序列),前者能揭示更为丰富的细菌群落结构多样性.功能菌(铁锰氧化细菌和硝化细菌)分析过程中,一些功能菌属在克隆文库中出现,而在高通量测序中未检测到,反之亦然.与单一的测序手段相比,二者相结合能更好地揭示功能细菌的分布特点.     

厦门冬季PM_（2.5）颗粒物中细菌和真核微型生物群落组成及其来源分析

近年来由于雾霾事件频发,有关细颗粒物PM2.5的来源、组成及迁移转化规律已经引起了人们的广泛关注,然而对于PM2.5颗粒物中微生物的组成和来源还知之甚少。本文应用T–RFLP、克隆文库和测序方法研究厦门2012年冬季PM2.5颗粒物中细菌和真核微型生物的群落组成,并分析其潜在的来源环境。研究结果表明：与克隆文库方法相比,T–RFLP分析所得的物种数量（TRF峰）相对较多,说明T–RFLP是快速、灵敏分析空气微生物群落特征的高效手段之一。T–RFLP和克隆文库结果表明,PM2.5颗粒物中细菌和真核微型生物群落多样性较高,其中2%的细菌16S rRNA基因和42%的真核微型生物18S rRNA基因序列与已知序列的相似度低于97%。分类分析表明,Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Proteobacteria是PM2.5颗粒物细菌的主要类群,其相对丰度分别为2.91%、10.68%、41.75%和44.66%;Stramenopiles、Alveolata、Metazoa、Fungi和Viridiplantae是PM2.5颗粒物真核微型生物的主要类群,其相对丰度分别为5%、7%、15%、20%和39%。然而,尚有14%的真核微型生物18S rRNA基因序列未能分类到已知门类,说明气溶胶真核微型生物方面的研究尚存在较大空白。与文献对比分析表明,厦门城区空气微生物的动态性较强,环境来源多变。环境来源分析表明,厦门虽然属于典型海滨城市,但其空气微生物的重要环境源可能为淡水,其次是土壤、水体沉积物、污水系统和动物粪便等。而季节性气团输送可能是厦门冬季气溶胶微生物多来源于淡水的原因之一。     

β-甘露聚糖酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆及表达

从Bacillus subtilis JNA 3-10中克隆出β-甘露聚糖酶基因成熟肽链编码序列manA1和含信号肽的β-甘露聚糖酶基因manA2,在B.subtilis 168中克隆表达,分别筛选获得高效分泌表达β-甘露聚糖酶的重组菌株BPM1001(pMA5-manA1/B.subtilis 168)和BPM1002(pMA5-manA2/B.subtilis 168),结果表明菌株BPM1002总酶活力是菌株BPM1001的9.65倍,是原始菌株的13.1倍.在基因manA2下游引入His序列克隆出β-甘露聚糖酶基因manA3,获得枯草芽孢杆菌168重组菌株BPM1003.采用Ni-NTA柱纯化重组菌株BPM1003分泌表达的β-甘露聚糖酶,并研究其酶学性质,该酶促反应的最适pH为6.5,最适温度为65℃,在37℃条件下保存一个月酶活力依然保留有77.8%.5 L发酵罐放大实验结果表明魔芋粉对于产β-甘露聚糖酶具有明显的诱导作用,酶活力最高可达2 748.82 U/mL.图9表3参19     

16S rDNA克隆文库方法分析好氧颗粒污泥细菌组成

采用构建16S rDNA克隆文库方法对好氧颗粒污泥的细菌种群多样性进行研究. 随机测定了82个克隆子序列(700 bp),Blast比对结果表明,好氧颗粒污泥中微生物群落具有高度多样性,可分为7个主要类群,其中,β变形菌(β-Proteobacteria)类群和鞘脂杆菌(Sphingobacteria)类群在文库中所占比例最大,分别为34.16%和30.50%;其次是Candidate division TM7类群、黄杆菌(Flavobacteria)类群和γ变形菌(γ-Proteobacteria)类群,分别为9.76%,7.32%和7.32%;放线菌(Actinobacteria)类群和α变形菌(α-Proteobacteria)类群所占比例相对较小,分别为4.88%和1.22%. 序列分析结果表明,好氧颗粒污泥中不仅含有对好氧颗粒污泥形成和稳定运行具有重要作用的食酸菌属(Acidovorax)细菌、假单胞菌(Pseudomonas)等细菌,还含有对CODCr和氨氮具有很好去除能力的Micropruina glycogenica,丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)等细菌.      

UASB反应器中厌氧氨氧化污泥的种群分析

利用变性梯度凝胶电泳、克隆和实时PCR等分子生物学技术对2个厌氧氨氧化反应器中的微生物进行了初步研究.变性梯度凝胶电泳结果表明,尽管2个反应器的接种污泥不同,但经过1年多的连续运行,二者的微生物种群结构基本相同;Planctomycete克隆结果表明,相似的15个序列(>99%)与已报道的3个属的厌氧氨氧化菌的序列均有较大距离(<92%),而与具有厌氧氨氧化功能的KSU-1序列有97%的相似,amoA基因克隆结果表明,反应器中的部分好氧氨氧化菌属于β-Proteobacteria中具有厌氧氨氧化活性的Nitrosomonas;实时PCR结果表明,厌氧氨氧化细菌占细菌总量的27%~29%,好氧氨氧化菌约为5%.     

杉木优良无性系苗造林的效益估算

未来的林业是无性系林业,优良无性系苗造林能把种源选择,种子园的遗传改进、杂交育种、个体选择等成果择其最优部分加以基因复制、利用,从而获得较高的增产效益。本文介绍了12个杉木优良无性系造林后各因子的遗传力和遗传增益。估算了12个优良无性系造林的效益。     

城市污水厂活性污泥强化自养反硝化菌研究

采集北京高碑店城市污水厂的反硝化污泥样品,以硫磺作为电子供体进行驯化培养. 测定污泥的增长率来确定污泥活性,分别测定NO^-₃-N、SO^2-₄浓度来确定硝酸盐的去除效率和硫酸盐生成速率. 当硝酸盐去除率达到90%以上时,提取污泥中微生物总DNA,构建16S rRNA基因片段克隆文库来分析细菌群落结构. 结果表明,污泥的增长率为0.177 g/(L·d),污泥中硝酸盐浓度与时间的关系符合一级反应. 污泥中细菌类群主要为Beta-Proteobacteria、Deta-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria和Unclassified bacteria,其中Beta-Proteobacteria类细菌占主导地位. 在成熟的反硝化污泥中,自养反硝化菌Thiobacillus denitrificans占所占比例高达48.65%. 此外,反应器中还存在Denitratisoma sp.、Curvibacter sp.、Thermomonas sp.、Geobacter sp.等细菌. 对自养反硝化污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥的硝酸盐去除率.     

饮用水深度处理活性炭池中微生物群落分布研究

采集2种炭龄饮用水深度处理活性炭池表面生物膜,提取微生物总DNA,构建细菌16S rDNA克隆文库,并通过16S rDNA序列的系统发育分析,对样品中的细菌种群多样性以及群落结构进行了研究.结果表明,5 a炭龄炭样克隆文库中阳性克隆的16S rDNA序列分属11个细菌类群,分别为α-Proteobacteria(26....     

费氏中华根瘤菌15142的cysDN基因克隆及其相关功能

为确定cysDN操纵子的功能及对根瘤菌结瘤的影响,通过三亲本接合,将质粒转座子pTnMod-RKm′随机插入费氏中华根瘤菌15142中,建成随机插入突变体库,随后通过含有不同硫源的MM培养基的筛选得到一株不能利用硫酸盐但能够利用半胱氨酸的突变体.进一步克隆和测序分析后发现该操纵子与已报道的Sinorhizobium sp.strain BR816的cysDN在核苷酸水平上有92%的相似性,在氨基酸水平上有96%的相似性.用自杀质粒pK18mob分别构建含有cysD部分片段和cysN部分片段的重组质粒,通过三亲本接合导入出发菌株15142中,经过同源单交换,分别获得cysD的pK18mob正反向插入突变株cysDF/15142以及cysDR/15142和cysN的pK18mob正反向插入突变株cysNF/15142与cysNR/15142.用广谱宿主质粒pLAFRJ载体连接完整操纵子cysDN构建互补质粒cysDN+pLAFRJ,将该质粒通过三亲本接合导入突变株中,获得互补菌株.用不同硫源的液体MM培养基培养,发现互补菌株能够补回突变菌株不能利用硫酸盐作为唯一硫源的缺陷,说明cysDN操纵子确实与硫酸盐同化途径有关;植株试验表明突变株比出发菌株推迟结瘤1~2 d,固氮酶活也比出发菌株稍低;竞争结瘤试验表明突变菌株占瘤率较差,但在平均瘤数、平均瘤重、平均植株干重上则无差异.     

Effect of methamidophos on soil fungi community in microcosms by plate count, DGGE and clone library analysis

Methamidophos was widely used a pesticide in northern China. The potential influences of methamidophos on soil fungal community in black soil were assessed by plate count, 28S rDNA-PCR-DGGE, and clone library analysis. Three methamidophos levels (50, 150, and 250 mg/kg) were tested in soil microcosms. Results from plate count during a 60-d microcosm experiment showed that high concentrations of methamidophos (250 mg/kg) could significantly stimulate fungal populations. DCGE (denaturing gradient gel electrophoresis) fingerprinting patterns showed a significant difference between the responses of culturable and total fungi communities under the stress of methamidophos. Shannon diversity indices calculated from DGGE profiles indicated that culturable fungi in all microcosms with methamidophos treatment increased after 1 week of incubation. However, the diversity indices of total fungi decreased in the first week, as compared to the stimulation of culturable fungi. At the 8th week, however, all the microcosms treated by methamidophos were similar to the control microcosms in community structure as suggested by the Shannon diversity indices for both culturable and total fungi. In contrast, after 1 week the fungal structure of culturable and unculturable both were disturbed to different extent under the stresses of methamidophos by clustering analysis. Clone sequencing analysis indicated the stimulation of pathogenic and unculturable fungal populations by methamidophos treatment, suggetsing potential risks of plant disease outbreak.