山东胜利油田沾3油藏微生物组特征

以山东胜利油田沾3区注入水和采出液为研究对象,利用16S r RNA高通量测序技术,分析了油相样本、水相样本以及注入水样本的微生物群落结构.结果发现沾3油藏微生物多样性较高,注入水样本中细菌群落多样性最高,古菌群落多样性最低;而采出液油相样本的微生物群落多样性较采出液水相样本低.采出液微生物组的特征与注入水中微生物组的特征存在较大差异,具有明显的生境特异性.采出液油相样本与水相样本中主要的细菌类群包括γ-变形菌纲、ε-变形菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲和梭状芽孢杆菌纲.在属水平上,采出液以假单胞菌占优势,而注入水中的优势菌属为硫单胞菌.采出液中古菌主要类群为甲烷微菌纲、甲烷杆菌纲、嗜盐菌纲、热原体纲、热变形菌纲和热球菌纲,尤其以鬃毛甲烷菌科和甲烷杆菌为主.对注入水和采出液水相中的油藏微生物与环境理化因子进行冗余分析(RDA)发现,注入水细菌和古菌群落均主要受SO_4~(2-)浓度影响,采出液水相样本中的细菌群落主要受Ca~(2+)浓度和pH等影响,而古菌群落则主要受Cl~-, Mg~(2+)和HCO_3~-浓度影响.该研究结果揭示了微生物在高温油藏环境中的空间分布特征及受控因素,为今后定向调控油藏微生物群落、进而提高微生物驱油的采油率奠定了基础.     

认知微生物:从对手到伙伴

正微生物是地球上生物多样性最为丰富的生物,包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体。它们是这个星球最早的居民,根据存在环境的不同分为土壤微生物、空间微生物、空气微生物、肠道微生物、海洋微生物等。它们个体微小,但在维持生物圈和为人类提供众多未开发的资源方面发挥着重要的作用。     

喀斯特洞穴滴水细菌群落组成及其代谢功能的季节性变化

洞穴是研究地下生物圈的天然实验室,而滴水是连接洞穴内部和外部环境的桥梁,对滴水微生物群落结构以及代谢功能进行研究,可以为洞穴中微生物组成、来源以及微生物驱动的元素循环提供重要信息.本研究采用Illumina Miseq平台的16S rRNA二代测序技术及Biolog-ECO微平板检测法,对湖北和尚洞弱光带滴水中的细菌群落多样性、细菌群落代谢功能多样性以及环境因子进行了为期2年的动态监测.结果表明:洞穴滴水中优势细菌属为不动杆菌属(Acinetobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)并表现出明显的季节性变化,不动杆菌属(Acinetobacter)相对丰度在夏季最高、冬季最低,而假单胞菌属(Pseudomonas)相对丰度的季节性变化正好相反;这种季节性差异与宜昌地区的月平均降水量紧密相关.同时,基于16SrRNA的PICRUSt代谢功能预测及Biolog-ECO微平板法均显示洞穴滴水中细菌群落代谢功能具有季节性变化,并且这种代谢能力的季节性变化与不动杆菌属(Acinetobacter)相对丰度的季节性变化显著正相关.总之,湖北宜昌和尚洞弱光区滴水中的细菌群落结构的季节性变化与降水量密切相关,同时优势类群不动杆菌属(Acinetobacter)是滴水代谢能力的主要贡献者.此研究将环境因子、滴水细菌群落组成及群落代谢能力三者紧密结合起来,为进一步解译洞穴这一特殊的地下生态系统中微生物群落组成及其代谢特征的变化规律奠定了基础.     

高黎贡山天然阔叶林的土壤微生物功能基因多样性

应用微生物功能基因芯片(GeoChip 2.0),研究了云南高黎贡山典型阔叶林土壤微生物功能基因的多样性及其主要环境影响因子.该基因芯片含有24243个寡聚核苷酸探针,涵盖了参与碳、氮等生物地球化学循环的151个功能基因群.在5个样地中,共检测到微生物功能基因2237个,涉及12个不同的微生物生物过程,包括碳降解、碳固定、硫还原、金属还原和抗性、氮固定、硝化、反硝化、污染物降解、磷利用、甲烷还原和甲烷氧化等.各样地土壤微生物的Shannon Weaver指数处于5.39~6.91之间,其中常绿阔叶林土壤微生物的多样性高于针阔混交林.参与碳氮循环的相关功能基因多样性和丰度在样地间存在差异,其中针阔混交林样地具有较高的固碳基因丰度,GLGS15样地具有较高的反硝化相关基因丰度,表明这些微生物介导的生物过程在样地间可能存在明显的差异.CCA分析表明研究样地的土壤有机碳、土壤含水量、土壤温度和植物多样性可能是影响微生物功能基因多样性分布格局的重要环境因素,VPA分析表明土壤含水量、土壤温度和植物多样性对微生物群落结构分别做了25.79%,25.83%和18.94%的贡献.     

珠穆朗玛峰地区东绒布冰川冰雪微生物群落及其季节变化

通过流式细胞计数和构建环境样品16S rRNA基因的克隆文库，分析了珠穆朗玛峰地区东绒布冰川冰雪微生物数量和菌群结构特征及其与季节变化的关系。珠峰地区冰雪微生物的16S rRNA基因序列分属于α、β、γ-变形菌纲，放线菌门，厚壁菌门，CFB, 蓝细菌, 真核质体，待定门TM7共 9大类，以γ-变形菌纲为主要类群，其中Acinetobacter和 Leclercia属是整个菌群中的优势属。微生物的数量和菌群结构具有明显的季节特征，夏季微生物的数量高于冬季；菌群结构具有一些共有属种的同时，在夏、冬季雪中具有各自特有的属种，共有属种推测是青藏高原局地源的微生物，序列同源性分析结果表明夏季较多细菌属种与海洋环境相关，冬季细菌则具有更强的耐冷性。微生物明显的季节变化可能是受珠峰地区夏季和冬季不同水汽来源的影响。     

神秘的"家畜虐杀"事件

那些令人战栗和恐惧的被虐杀的动物的尸体,眼、唇、舌、直肠、乳房、生殖器、内脏等被摘除,体内的血液被抽干,但奇怪的是在附近全然没有血迹,而且屠杀者的足迹以及被袭击动物的抵抗迹象也没有,这些布满谜团的令人费解的事件,被称为"家畜虐杀"事件.被虐杀的家畜多半是牛,还有马、绵羊、猪、山羊、狗、猫、鸡、鸭,另外还有野生动物如鹿、狐狸、海豹等.     

好氧颗粒污泥的微生物研究进展

好氧颗粒污泥是由微生物在一定选择压下自凝聚形成的可移动的生物膜.本文从微生物群落的组成、分布及演替3个方面对好氧颗粒污泥进行论述,并对未来的研究方向进行展望,为好氧颗粒污泥后续研究提供参考.主要结论如下:好氧颗粒污泥与絮状污泥的微生物组成存在差异,γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、黄杆菌纲(Flavobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)等的微生物在好氧颗粒污泥中所占的比重不容忽视;以聚磷菌(Accumulibacter)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌属(Nitrospira)为主要微生物的好氧颗粒污泥能够高效脱氮除磷;反硝化除磷好氧颗粒污泥是聚糖菌(Competibacter)和Accumulibacter共同作用的效果,也可以是黄单胞杆菌目(Xanthomonad ales)和Tetrasphaera共同作用的效果;pH过低,DO不足或者有机负荷过高会导致好氧颗粒污泥中绿弯菌门(Chloroflexi)、球衣菌属(Sphaerotilus)、发硫菌属(Thiothrix)等丝状菌的过量生长;红环菌属(Rhodocyclus)、生丝微菌科(Hyphomicrobiaceae)等非球状菌和产EPS的动胶菌属(Zoogloea)在好氧颗粒污泥形成过程中可起到关键性的作用.     

马兰冰芯16S rDNA的多样性与影响冰芯中微生物的环境因素

以青藏高原中部的马兰冰川钻取的一支冰芯为对象, 通过对分布在不同层的样品中微生物总数和可培养微生物数的分析, 发现冰芯中的微生物数与冰芯中的尘埃量有一定的关系. 进一步分析后, 认为冰芯中的微生物分布主要由冰川发育过程中物质传输所决定. 利用16S rDNA克隆测序的方法, 分析了马兰冰川一个深层冰芯样品的微生物多样性, 样品中有很多序列与嗜冷微生物的序列很相似.     

合成微生物组:当“合成生物学”遇见“微生物组学”

合成微生物组是指运用合成生物学方法构建的功能菌群.合成微生物组以代谢通路模块化为核心特征,每个代谢模块的工作由一个菌株完成,从而实现多个菌株的分工与合作.与单菌株相比,合成微生物组具有降低菌株代谢负担与遗传改造难度、提供多样的元件表达平台、实现"即插即用"的模块替换等优势.在合成生物学与微生物组学快速发展、交汇融合的影响下,合成微生物组已成为近些年微生物领域新的研究热点,在生物合成平台化合物、复杂大分子以及生产生物燃料等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了合成微生物组的设计原理与优势,总结了近些年的主要研究成果,阐述其目前面临的挑战与机遇,最后对其未来的发展进行展望.     

生物电化学调控微生物代谢强化修复石油烃污染土壤的研究进展

石油烃污染问题已经逐渐成为全球性的土壤环境难题,亟需绿色低碳的新兴技术对其进行治理.本文从微生物代谢的视角,对生物电化学技术(microbial electrochemical technology, MET)在石油烃污染土壤修复方面的研究进展进行了综述.首先,分析了石油烃降解菌的代谢过程,找到了微生物降解石油烃的关键限速步骤;随后,探讨了MET调控微生物代谢机理及其强化石油烃降解机制,确定了电活性菌与石油烃降解菌互营代谢过程是强化石油烃去除关键所在;在此基础上,深入讨论了MET的关键性能参数对微生物互营过程的影响;最后,为落实“双碳”目标,剖析了植物耦合MET的潜在强化污染物去除机制并评估了多技术联合修复的必要性.虽然大量研究为MET强化修复石油烃污染土壤提供了理论支撑与技术支持,但由于污染场地环境多样性和不可确定性, MET的实际应用效果以及未来市场推广仍然需要进一步考量.     

人体肠道微生物与健康

正人体肠道微生物时刻伴随人类成长,不仅帮助消化食物,更是人体有效抵抗外界病原菌入侵的屏障。漫长的进化过程形成的平衡稳定的肠道微生态环境对于人体的营养、代谢和免疫起着至关重要的作用。人体内存在大量共生微生物,它们大部分寄居在人的肠道中,数量超过1000万亿(10~(14)数量级),是人体细胞总数的10倍以上,其总重量超过1.5公斤,若将单个微生物排列起来可绕地球两圈。胃肠道是微生物的"大仓库",人体就是一个移动的微生物聚集地。从基因组角度看,一个健康成年人肠道微生物的全部基因组数量异常庞大。在漫长的进化过程中,肠道微生物与人类     

人体肠道微生物群、营养与健康

人体肠道微生物群是人体消化道系统中栖息的微生物总称.这些微生物与人体长期共进化,形成了一个平衡的微生态系统.人体微生物群与健康和疾病密切相关,被视为人体最大的内分泌"器官".该器官具有调节功能,通过改变微生物群的构成、种类与比例实现维护和恢复人体健康的目的.因此,人体微生物群及其与机体互作平衡网络研究,将为精准医学的诊断、治疗和预后评估带来革命性变化.肠道微生物群与摄入食物营养密切互作,不仅有助于降解食物营养素,还能够合成多种营养素供人体利用.研究者逐步认识到人体、微生物群、营养和免疫存在密切互作关系,因此,解析这一互作网络将为精准营养学的发展带来前所未有的新机遇.本文在总结目前人体肠道微生物群、营养与健康关系研究成果的基础上,从多个视角综述了此交叉领域日新月异的进展.     

人类母乳微生物菌群的生态学分析

母乳是婴儿最健康、理想的营养来源,也是人类进化和文明最重要的特征之一.最新的宏基因组学研究表明母乳含有高达数百种细菌,而且包括一些常见的病原菌.母乳微生物菌群是人类与微生物协同进化相互适应的产物,而"微生物群落-宿主"生态系统的动态平衡则应是保持健康母乳的基础.然而,迄今为止,从生态学角度对母乳微生物菌群的研究近乎空白.本文应用宏观生态学中的"中性"理论和Taylor幂法则分析探讨了母乳菌群群落多样性的进化和维持机制、细菌种间相互作用的机制以及由此产生的细菌种群分布格局.两项理论模型分析交叉验证了母乳微生物群落分布的异质性和非随机性特征,预示了群落中物种间存在一定程度的生态位分化以及占主导作用的优势物种.     

深海锰结核中微生物的分类及串珠状超微生物化石的研究

1994年以来,作者用偏光显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了东太平洋的深海锰结核,其中透射电子显微镜样品是采用离子减薄法制成的.这些锰结核按形态及其包壳的叠层石种类可分为表面光滑的和瘤状的两种类型.前者的包壳由微小叠层石组成,后者的包壳由奇异叠层石组成.文献[1]曾报道了锰结核中串珠状超微生物化石的首次发现,但是尚未进行分类和定名.此后,作者将另一种螺旋状超微生物化石定为太平洋螺球孢菌(新种),并认为螺球孢菌才是瘤状锰结核的包壳——奇异叠层石的真正建造者.本文是在上述基础上对深海锰结核中各种微生物按其与锰结核的关系进行分类,并对表面光滑的深海锰结核中的串珠状超微生物化石进行系统描述和定名.1 深海锰结核中微生物的分类深海锰结核可以看作为一种微生物建隆.在此建隆中发现的微生物化石种类很多,包括有孔虫、钙质超微化石、放射虫、硅藻、硅鞭毛藻、海绵骨针、蠕虫虫管、真菌以及新发现的纳米级超微生物等等.但是,上述各种微生物(除纳米级超微生物外)化石文献中报道较多,但并未涉及其在锰结核的建造中所起的不同作用.作者根据这些微生物与锰结核的关系将其分为以下4种类型:     

利用单细胞扩增技术解析母婴间肠道微生物构成及功能

微生物在人体中扮演重要角色,而婴儿早期微生物对日后健康发育至关重要.微生物可通过产道和母乳这2种主要途径从母亲传递给婴儿.本研究利用单细胞扩增技术对3对母婴粪便样品(共48份细菌悬液)进行宏基因组测序分析,旨在探究母婴间肠道微生物构成并对相关功能基因作出分析.结果显示,每对母婴间微生物尽管含量不同,但种类都高度相似(99%).三婴儿中,一个顺产婴儿显示与其母亲有相似的高丰度物种,如Roseburia hominis,Roseburia intestinalis,Eubacterium rectale,Eubacterium eligens等;另2个剖腹产婴儿显示与皮肤、口腔相关的高丰度物种,如Propionibacterium acnes,Staphylococcus saprophyticus/S.haemolyticus,Delftia acidovorans等.剖腹产婴儿中拟杆菌少于顺产婴儿,如Bacteroides(B.)fragilis,B.helcogenes,B.salanitronis等.本研究共检测到1283种细菌,除常见的人体肠道微生物外,还检测到4个低丰度物种,分别是Lactobacillus(L.)amylovorus,L.kefiranofaciens,L.sanfranciscensis和Bifidobacterium asteroids.粪便样品功能宏基因组显示,婴儿粪便中富有与碳水化合物相关的磷酸转移酶系统(PTS)和β-葡萄糖苷酶基因.本研究初次使用单细胞扩增技术对母婴间肠道微生物组成及功能做出探索,获得了较高测序深度及物种多样性,发现了之前鲜有报道的低丰度物种,证实单细胞扩增技术可用于后续不同生态环境微生物领域的研究.     

固定化耐冷菌用于内循环复合生物反应器处理生活污水及其微生物学研究

为确保寒冷地区污水生物处理系统的有效运行, 分离出了6株高效冷适应微生物, 并鉴定分别隶属于动胶菌属、气单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属. 混合耐冷菌在低温条件下COD去除效率比中温菌高出63.67%, 以软性聚氨酯泡沫为载体固定高活性耐冷菌, 用于内循环复合生物反应器(ICCBR). 以生活污水为研究对象, 通过12个月的试验室小试, 考察了ICCBR对生活污水的处理效能, 生态因子的影响, 污泥的理化特性, 及系统内的微生物生态. 结果表明: ICCBR系统在冬季4~10℃条件下的COD平均去除率为85.79%, 全年COD平均去除率为86.66%, 系统出水COD低于60 mg·L^-1, 达到污水一级B排放标准. 季节性的温度变化使得系统内的生物种类和数量发生变化, 原后生动物的数量从夏季的110000±30000微生物·mL^-1污泥减少到冬季的35000±20000微生物·mL^-1污泥, 生物膜重量也呈现出先增长后略有降低的趋势.     

卓奥友顶峰(8201 m)积雪中细菌菌群结构及多样性分析

通过对卓奥友顶峰(海拔8201 m)积雪中细菌的扫描电子显微镜观察和640条16S rRNA基因序列测序分析, 发现雪样中细菌含量丰富, 大部分细菌为球状或椭圆状(>95%). 细菌的分类包括柄杆菌属(Caulobacter)、青枯菌属(Ralstonia)、Cupriavidus属、Pelomonas属和假单胞菌属(Pseudomonas). 其中假单胞菌属(Pseudomonas)的细菌含量最为丰富, 占所有16S rRNA基因序列的91.25%, 为该样品中的优势物种. 通过系统进化树分析和数据比对, 卓奥友雪样中的细菌除了与其他冰川、海冰或者寒冷环境条件中的细菌具有高度同源外, 还与其他环境如海洋、湖水和土壤中分离出的细菌的16S rRNA基因序列间具有高度的同源性. 这说明, 一方面, 寒冷贫瘠的极端环境条件对细菌的生存具有明显的选择性作用, 只有耐寒或嗜冷的细菌才能在冰川的极端环境下生存下来; 另一方面, 雪样中的细菌与其他环境条件如海洋, 湖水和土壤中的细菌的起源是相同的.     

肠道微生物与自闭症研究进展

自闭症是一种严重的神经发育障碍,其患病率急剧上升,不符合哈迪-温伯格平衡,表明环境因素对其影响远大于遗传因素.自闭症与肠道微生物失衡及肠-脑轴异常密切相关.由于肠脑发育与头脑发育同步,因而在婴幼儿发育的关键期肠道微生物发育异常可增加自闭症风险.肠道微生物可通过代谢产物、免疫、神经内分泌以及迷走神经等途径影响自闭症.特定有益微生物菌株主要通过微生物-肠-脑轴、调节微生态平衡和抗感染、调节宿主代谢和吸收、改善肠漏等方式改善和治疗自闭症.益生菌以肠道菌群为靶点或可成为自闭症有效辅助治疗方法.本文对近年来与肠道微生物相关的自闭症研究进行综述,为我国今后全面防治自闭症提供人体共生微生物领域的参考.     

面临危机的微生物多样性

生机勃勃的大自然,是多姿多彩的生命赋予的活力,无数生命构成了自然界的生物多样性,看不见的微生物世界也是一个多样性的微生命世界,它们和其他生命一起绘出了这个星球上一道最绚丽的风景,微生物多样性体现在微生物的类群、种群、生理功能、生活环境和生活方式以及基因组差异上.     

地质微生物功能群: 生命与环境相互作用的重要突破口

微生物类型丰富、数量巨大, 是联系其他生物和环境的重要纽带. 但由于在地质体中保存下来的细菌和古菌缺乏形态和结构的多样性, 不能像动植物那样可以从形态上开展属种水平的研究, 这个难点问题一直影响着地质微生物的研究. 地质微生物功能群因在生理学、生态学和生物地球化学等方面的功能明确, 并能在地质体中留下各种记录而将成为瓶颈突破的关键点, 它是当前古生物学向地球生物学发展的一个重点研究内容. 本文评述了与碳、硫、氮和铁等重要元素代谢和循环有关的地质微生物功能群的特点、起源及其在地质体中的识别标志,分析了这些微生物功能群在参与形成地质历史时期的异常气候、硫化海洋、低浓度硫酸盐海洋、地质营养条件以及前寒武纪条带状铁建造等方面的重要作用.