基于高通量测序技术研究环境微生物群落结构特征

采用高通量测序技术对序批式反应器(R1、R2处理)中微生物群落结构的演变及多样性进行分析，同时对细菌群落与人工模拟番茄酱废水水质相关性进行分析，对微生物酶进行预测。结果表明：微生物菌群在门、纲和属水平上存在显著差异，其中门类水平上，Proteobacteria(变形菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)为优势菌门；纲水平上，Betaproteobacteria(β-变形菌纲)、Alphaproteobacteria(α-变形杆菌纲)和Bacteroidia(拟杆菌纲)为优势菌纲；属水平上，Zoogloea(动胶菌属)和Flavobacterium(黄杆菌属)为优势菌属。在颗粒形成初期至稳定期，R1、R2中Proteobacteria、Bacteroidetes、Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Bacteroidia、Zoogloea和Flavobacterium丰度变化分别为1.75%、-7.20%、35.49%、0.12%、-15.23%、-3.11%和-5.23%;1.78%、-2.00%、33.11%、-0.54%、-14.8...     

甘南尕海草原毛虫肠道细菌群落结构分析

为探讨了甘南尕海自然保护区草原毛虫(Gynaephora aureate Ghou et Ying)肠道细菌群落结构组成,采集甘南尕海高寒草地3个不同地点的4龄草原毛虫幼虫,通过Illumina Hi Seq高通量测序平台对甘南尕海自然保护区草原毛虫肠道细菌群落结构组成进行分析,总共获得了206 098条序列。甘南尕海草原毛虫中肠的细菌由Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Tenericutes(软壁菌门)、Verrucomicrobia(疣微菌门)、Fusobacteria(梭杆菌门)、Acidobacteria(酸杆菌)、Deinococcus-Thermus(异常球菌-栖热菌门)和Planctomycetes(浮霉菌门)等10个门组成,优势菌群为Proteobacteria和Bacteroidetes。在属的水平上,Providencia(普罗威登斯菌)含量最丰富,其次是Brevundimonas(单胞菌属)、Bacteroides(拟杆菌属)和Methylotenera(甲基柔膜菌属)。阐明了甘南尕海草原毛虫肠道细菌群落的组成,为研究草原毛虫肠道微生物和草原毛虫对人畜的危害提供理论基础。     

特殊竹林土壤细菌群落结构及多样性研究

为对活竹酒生产区这种特殊环境中的竹林土壤细菌群落进行分析,研究其土壤微生物结构及其多样性,通过16S rDNA测序技术在IonS5TMXL测序平台上完成土壤细菌的高通量测序,对位于竹酒酿造区域的竹林核心区J1、非竹林区J2及竹林边缘区J3土壤进行了细菌群落结构分析。结果表明:样本细菌种类主要集中在酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatinonadetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）。其中,竹林核心区J1土壤细菌以放线菌门OTUs数占比最高,但其优势菌群为酸杆菌门酸栖热菌属（Acidothermus）;非竹林区J2以酸杆菌门占比最高,优势菌群为其下苔藓菌属（Bryobacter）;竹林边缘区J3处于竹林生境和非竹林生境的交汇地带, 生境不稳定,土壤细菌以变形菌门占比最高,优势菌属主要包括变形菌门鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、酸杆菌门苔藓菌属（Bryobacter）、芽单胞菌门金雀花属（Gemmatimonas）等,群落内物种较为复杂,但其细菌群落结构仍与竹林核心区J1相似。可见,随着样本从非竹林区逐渐接近竹林核心区,1）细菌群落多样性总体呈现先增加后降低的趋势,可能与竹林单一生境有关;2）个别细菌菌群数理和结构发生了较大变化,活竹酒酿造环境使得竹林土壤放线菌门而非变形菌门数量最多,或与当地独特的竹酒酿造环境相关。     

重庆长寿湖秋季底泥微生物多样性分析

【目的】了解重庆长寿湖秋季底泥微生物多样性。【方法】通过16SrRNA基因扩增和测序分析了2017年9月长寿湖野猫岩、板桥、两河口、同心、堤坝等5个监测点底泥微生物的多样性和种类结构。【结果】汇流的微生物丰度比支流的更大,堤坝的微生物丰度最大;微生物组成与小区域内环境相关,板桥和同心微生物组成相似;长寿湖底泥中变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)等微生物较为丰富,主要参与C,N,S及重金属元素的循环;环境因子中Pb和Cr的含量明显影响长寿湖底泥中微生物群落结构。【结论】长寿湖底泥微生物组成受周边环境、重金属等污染因子影响较大,底泥中参与C,N,S等污染物代谢的菌群活跃,污染情况不容忽视。     

水稻土细菌群落对长期施肥和短期氮添加的响应

为更好地了解长期施肥下水稻土的细菌多样性、群落结构和组成,本研究以中性紫色水稻土长期定位试验基地为平台,采用高通量测序技术,研究长期施用化肥和短期氮添加对水稻土细菌群落的影响。实验结果表明：相比于短期氮添加,长期施肥显著提升土壤养分含量,同时使土壤pH值明显下降,并改变了土壤细菌群落特征。试验所用水稻土细菌主要优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,它们的总占比超过70%。长期施肥显著提高了富营养型细菌变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度。相关性分析和冗余分析表明,水稻土细菌多样性、群落结构和组成受到土壤pH和土壤养分水平（如速效磷、速效钾、全氮等）的显著影响。     

胡枝子复垦对德兴铜矿尾砂细菌群落的影响

有色金属矿产开采活动引发诸多环境问题,生态修复已成为矿区可持续发展的重要措施之一,土壤微生物可作为评价生态恢复进程的敏感因子。本研究以江西省德兴铜矿1号尾砂库胡枝子修复区作为对象,采用16S微生物高通量测序和PICRUSt功能基因预测技术分析胡枝子复垦土壤区细菌群落结构、功能组成以及微生物多样性。结果表明,胡枝子复垦区细菌群落由酸杆菌门Acidobacteria、变形菌门Proteobacteria、绿弯菌门Chloroflexi和放线菌门Actinobacteria主导,与未复垦区相比微生物多样性显著升高,并且变形菌门Proteobac-teria、拟杆菌门Bacteroidetes等功能菌群丰度增加显著。胡枝子的直接复垦还改变了细菌群落的功能组成,显著提升信号传导(Signal transduction)和细胞通讯(Cell Communication)等功能基因丰度。亚热带酸性尾矿胡枝子直接复垦对土壤生物学质量具有积极的影响,是一项有效的矿区废弃地生态修复方式。     

再生水补给湿地香蒲根际细菌群落多样性分析

为了研究再生水补给湿地中水生植物根际细菌群落的多样性特征,进而分析根际细菌对水体污染的修复和净化机制,采用细菌培养构建的16S rRNA克隆文库与非培养的16S rRNA高通量测序相结合的方法,对生长于北京白河再生水补给湿地的香蒲根际细菌群落进行多样性分析.16S rRNA克隆文库结果表明:香蒲根际细菌主要有3个类群,最优势类群为变形菌门(74.51%);其次为拟杆菌门和芽单胞菌门,分别占总数的6.54%和5.88%.变形菌门中数量最多的是β-变形菌纲(59.80%).高通量测序结果表明:在门的分类水平上,香蒲根际细菌可分为13个类群,主要类群为变形菌门(34.71%)、拟杆菌门(16.20%)、放线菌门(15.20%)、芽单胞菌门(9.49%)和酸杆菌门(6.78%);在纲的分类水平上,香蒲根际细菌可分为26个类群,主要类群为4个变形菌纲(34.57%)和放线菌纲(11.15%).由此可见,构建克隆文库和高通量测序分析香蒲根际细菌群落的多样性结论基本一致,即变形菌门、放线菌门和拟杆菌门是香蒲根际细菌群落中的主要类群.     

库区植物塘水生植物附着细菌群落季节演替特征及影响因素

采集天然湿地中的狐尾藻、凤眼莲、睡莲3种水生植物,采用高通量测序分析3种水生植物表面附着细菌群落,探究其细菌群落结构的季节演替,并分析环境因子对群落变化的影响。结果表明:(a)3种水生植物附着细菌主要有蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria),这3种植物表面附着的细菌群落结构在门水平上类似,在属水平上丰富度及演替特征存在差异,主要与植物茎叶面积、植物分泌物质及植物茎叶光合作用强度等因素有关;(b)在属水平上,这3种水生植物附着细菌群落季节演替是具有一定方向性的自发进行的过程,不受外在单一因子的限制,是宿主植物和外部水环境共同作用的结果;(c)通过聚类分析发现,环境变化对附着细菌群落结构的影响程度高于植物种类,环境因子的CCA分析表明温度、pH、TN是水生植物附着细菌群落演替的主要影响因素。     

基于传统分离和高通量测序的健康和患锈腐病西洋参根际土壤微生物群落分析

探究健康和患锈腐病西洋参根际土壤微生物的群落多样性和可培养菌株分离，以期为西洋参锈腐病发生机制及防控提供参考。利用传统分离技术和高通量测序技术分析健康和患锈腐病西洋参的根际土壤，探究其微生物的群落组成及多样性变化。经由传统分离技术合计得到24株细菌和25株真菌，优势菌属包括假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和青霉菌属(Penicillium)。高通量测序结果显示，健康和锈腐病土壤中细菌群落均以蓝细菌门(Cyanobacteria)和变形门(Proteobacteria)为主；患锈腐病组有所降低的为蓝细菌门(Cyanobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和变形菌门(Proteobacteria),大幅上调的为拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)与厚壁菌门(Firmicutes)。健康和锈腐病土壤内所含的真菌群落以子囊菌门(Ascomycota)为主，被锈腐病感染后有所上调的为担子菌亚门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)与被孢...     

淡水养殖水体细菌群落结构与硝化速率的关系

为研究3类淡水养殖水体(精养虾蟹池、湖泊养殖水体和精养鱼池)细菌群落结构与硝化速率的关系,通过16S rRNA基因高通量测序与流式细胞仪分析了 15个养殖水体的细菌种群结构和总菌数,并测定了硝化速率.结果表明:淡水养殖水体中的优势菌群门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Acidobacteria)和...     

玉龙雪山冰川雪坑中细菌多样性群落结构及其与气候环境的关系

通过DAPI荧光计数、恢复培养和变性梯度凝胶电泳,分析了玉龙雪山不同深度积雪中的细菌数量、多样性及其群落结构.结果显示:玉龙雪山雪坑样品中细菌数量和多样性指数与气候环境替代指标W(Ca~(2+)),W(Mg~(2+)),W(Cl~-)等具有相关性.可培养细菌隶属于三个不同系统发育群:Actinobactema(37%),Firmicutes(11%)和Proteobacteria(α-Proteobacteria)(52%),其中α-Proteobacteria类为优势类群.DGGE测序结果表明细菌属β-Proteobacteria,Actinobacteria和Bacteroidetes类群,以β-Proteobacteria为优势类群,并且不同深度雪坑中细菌多样性和群落结构没有明显变化.结果表明:海洋型冰川雪中细菌数量和多样性、群落结构与大陆型冰川雪相比,冰雪微生物具有其特殊性.     

Methane oxidation by an extremely acidophilic bacterium of the phylum Verrucomicrobia

Aerobic methanotrophic bacteria consume methane as it diffuses away from methanogenic zones of soil and sediment. They act as a biofilter to reduce methane emissions to the atmosphere, and they are therefore targets in strategies to combat global climate change. No cultured methanotroph grows optimally below pH 5, but some environments with active methane cycles are very acidic. Here we describe an extremely acidophilic methanotroph that grows optimally at pH 2.0-2.5. Unlike the known methanotrophs, it does not belong to the phylum Proteobacteria but rather to the Verrucomicrobia, a widespread and diverse bacterial phylum that primarily comprises uncultivated species with unknown genotypes. Analysis of its draft genome detected genes encoding particulate methane monooxygenase that were homologous to genes found in methanotrophic proteobacteria. However, known genetic modules for methanol and formaldehyde oxidation were incomplete or missing, suggesting that the bacterium uses some novel methylotrophic pathways. Phylogenetic analysis of its three pmoA genes (encoding a subunit of particulate methane monooxygenase) placed them into a distinct cluster from proteobacterial homologues. This indicates an ancient divergence of Verrucomicrobia and Proteobacteria methanotrophs rather than a recent horizontal gene transfer of methanotrophic ability. The findings show that methanotrophy in the Bacteria is more taxonomically, ecologically and genetically diverse than previously thought, and that previous studies have failed to assess the full diversity of methanotrophs in acidic environments.     

基于16S rRNA基因扩增子测序技术研究云南野生小型哺乳动物肠道菌群多样性

以生活在同一生境,但具有不同进化关系和不同食性的野生哺乳类动物(鼠科、猬科和鼩鼱科)为研究对象,通过16S rRNA基因扩增子测序,分析和比较其肠道菌群.共识别出5378个操作分类单位(OTUs),主要隶属 Firmicutes(40.55％),Proteobacteria(34.60％)和 Bacteroidetes...     

广西北部湾局部海域海洋沉积物细菌多样性及生物活性评估

为有效探究海洋新型天然微生物资源,本研究以广西北部湾局部海域海洋沉积物样品为研究对象,采用高通量测序技术和纯培养分离方法分析海洋沉积物样品中细菌群落组成及多样性,利用双层琼脂扩散法检测纯培养菌株的抗菌活性,通过PCR扩增法筛选基因组中含有7种功能基因的阳性菌株。高通量测序结果显示：海洋沉积物中检测到1407个操作分类单元（Operational Taxonomic Units,OTUs）;在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）的物种丰度最高,其次是厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）。纯培养分离纯化鉴定出278株菌,分布在3门5纲16目24科31属,其中YIM 150853为1个潜在新分离单元。生物活性评估实验表明,76.34%的纯培养菌株至少对1种指示菌有抑制作用,其中链霉菌YIM 150601、YIM 150634抑菌谱广、抑菌活性强,放线菌的功能基因检出率高于非放线菌。广西北部湾局部海域海洋沉积物中蕴藏着丰富的细菌资源,纯培养菌株具有抗菌及合成生物活性产物的潜力,是开发新型天然产物的新菌源。     

武陵山特困区脆弱生态环境与贫困耦合关系空间分布研究

研究贫困地区脆弱生态环境与贫困的耦合关系是统筹扶贫开发与生态环境保护的基本前提.以典型特困连片区——武陵山特困连片区为例,从地区生态问题出发,利用空间主成分分析方法剔除各指标之间的相关性,对研究区生态环境脆弱性进行了整体评价;在此基础上,构建了生态建设—扶贫开发耦合协调度模型,计算了两者的耦合协调度.结果表明:研究区扶贫开发与生态建设耦合协调程度较低,国家级贫困县多为扶贫开发落后型,非国家级贫困县以生态建设落后型居多.研究得出了在扶贫开发过程中需要注意生态环境保护的结论.     

太湖风景区古村古镇景观生态风险分析

【目的】揭示太湖风景区古村古镇景观生态风险的空间分布以及时序变化情况。【方法】基于GIS、RS技术和景观生态学原理,以太湖金庭镇为研究区域,对其2006年、2010年和2014年3期遥感影像解译并进行景观格局变化分析,再以构建的生态风险指数作为评价指标进行景观生态风险综合评价。【结果】太湖金庭镇古村古镇景观生态风险的空间分异显著,低生态风险等级区主要位于西山岛东南部和东北部区域,面积比例由2006年的22.76%上升为2014年的30.48%; 较低生态风险等级区主要分布于低生态风险等级区四周,面积比例由2006年的16.10%下降为2014年的14.13%; 中生态风险等级区主要集中在西山岛中心区域,面积比例由2006年的33.29%上升为2014年的34.71%; 较高生态风险等级区主要分布于南端水产养殖区靠陆域方向,北部横山岛、绍山岛、阴山岛等横山群岛区域和其南侧陆地部分,还包括西山古镇周边及古村落区域,面积比例由2006年的10.72%下降为2014年的8.33%; 高生态风险等级区分布区域分别与3个时期的较高生态风险等级区基本相似,被其环绕,主要为西山古镇和沿岛水域,面积比例由2006年的17.13%下降为2014年的12.35%。【结论】太湖风景区整体生态风险程度变化不大,总体呈下降趋势,但古村古镇的生态风险有所上升。     

宁夏沙湖风景区的生态环境问题与对策

根据宁夏沙湖风景区的生态环境现状调查,对该区的环境问题,诸如大气中的粉煤尘和来自工厂的废毒气体,以及地上、土中、水中的石油残废品和各种垃圾废弃物等状况进行了分析和讨论,提出相应的生态对策和工程措施,以期使沙湖的风景资源得到妥善保护且有利于景区的可持续发展。     

鄱阳湖区气候变化及其对生态环境的影响

利用鄱阳湖区1961-2005年气温、降水资料和多年鄱阳湖遥感监测资料,从气候变化特征、气象灾害、鄱阳湖水域面积变化多个方面,分析气候变化对鄱阳湖区生态环境的影响。研究结果表明：鄱阳湖区年平均气温呈现先降后升的趋势,转折点是上世纪80年代中期,其中冬季增温多;降水总体平衡,且有少量增加,但暴雨频次增加,在总降水量中所占比例越来越大;鄱阳湖水域面积季节性变化较大,同期数据比较分析表明鄱阳湖水域呈缩小趋势;湖区生态环境对气候变化的响应明显,大量的湖汉退缩和干涸,湖滨湿地退化、枯水期湖床沙化等生态问题更加突出。     

长江流域安徽段生态系统服务价值与景观生态风险时空演变及其关联分析

【目的】综合运用生态系统服务价值和景观生态风险评估,更好地为长江流域安徽段可持续发展提供决策支持,也为跨江区域生态环境管护提供一定参考。【方法】基于1995年、2005年和2015年安徽省土地利用数据,采用生态系统服务价值评估、景观生态风险评估和双变量空间自相关模型等方法,分析长江流域安徽段生态服务价值、生态风险时空变化及其关联特征。【结果】①1995—2015年研究区总生态系统服务价值呈减少趋势,减少率为0.54%;研究区以较高和中等生态服务价值等级为主,主要分布在长江沿岸、大别山区及皖南山区。②近20年长江流域安徽段生态风险整体呈升高趋势,以中、较低和低生态风险等级为主;空间上,较高和高风险区主要分布在长江沿岸及巢湖区域,并由集聚分布趋于连片扩张。③长江流域安徽段单位面积生态系统服务价值与生态风险之间存在空间正相关性,主要关系为高价值-高风险相关,即生态服务价值高的区域也是生态环境比较脆弱的区域,应特别关注。【结论】必须重视对湿地和林草景观的保护,加强以长江沿岸、巢湖区域为主的湿地生态保护和对大别山、皖南山区自然山体林草景观的保护与修复,将对提高长江流域安徽段生态系统服务功能和保护长江生态环境起着重要作用。