氮沉降对植物共生微生物的影响研究进展

植物和微生物的相互作用可能在植物适应和减缓气候变化中发挥重要功能.初始陆地植物是一种半水生的原始藻类和水生真菌的共生产物，氮沉降会使植物共生微生物群落的组成、多样性和功能发生改变，减少植物和功能微生物之间的潜在联系，引起可预测的功能特征变化，进而对生态系统产生影响.植物共生微生物直接影响植物的生长和生理生态功能，微生物多样性和群落结构与生态系统功能之间的交互作用一直是生态学的关键科学问题之一.系统研究氮沉降对于植物微生物群落功能团的影响以及植物与其共生微生物之间的协同进化关系，对于揭示未来全球变化背景下植物共生微生物对生态系统功能的影响机制及其调控手段具有重要意义.     

基因芯片技术在环境微生物分子生态学研究中的应用

基因芯片技术是20世纪90年代发展起来的一门高新技术,其作为不依赖于微生物培养、高通量和高灵敏度的新技术在环境微生物分子生态学研究中得到广泛的应用。环境微生物生态学研究主要包括环境中微生物的种类、数量、功能、动态变化规律以及环境因子、微生物种群和数量对微生物及环境的影响。探讨了基因芯片技术在微生物群落和多样性、微生物功能基因以及微生物群落动态变化和相互作用关系等环境微生物分子生态学研究中的应用。     

沼气发酵生态系统的微生物群落动态研究进展

 对沼气发酵生态系统中微生物群落的国内外研究动态进行了分析,指出了在生态学基本问题研究方面的不足之处,并提出了相关科学问题.在此基础上,针对生态学基本问题及相关科学问题,提出了相应的研究策略.首先,模拟某一区域（如云南）代表性气候区域沼气发酵系统的自然环境,在实验室建立对应生态系统模型,以及模拟自然环境（simulated natural environments）的纯培养分离、培养体系.其次,应用免培养分析法（culture-independent methods）和所建立的分离培养体系,对系统不同发酵时期微生物群落全面的微生物多样性（包括纯培养）、群落结构与功能的时空动态进行研究.同时,记录发酵全过程非生物因子的动态,并进而通过生态因子综合分析,揭示系统厌氧消化过程中微生物群落的演替规律,包括生物因子间、生物因子与非生物因子间,以及非生物因子间的相关性,亦即系统蕴藏的生态学基本问题.再者,依据研究结果,建立高效厌氧消化活性污泥富集、驯化与培养新方法,设计具有应用前景的高效沼气发酵系统,从而为规模化应用奠定基础.最后,提出未培养微生物的可培养策略,为特定区域沼气发酵相关微生物资源的收集、保藏、研究与利用奠定基础.     

AVMCD:基于16SrRNA测序的微生物群落 多样性分析与可视化平台

传统的技术手段已逐渐难以适应现代生物技术的发展,随着以16S rRNA为代表的第二代高通量测序技术飞速发展,微生物群落多样性研究已进入分子时代,但要分析庞大的测序数据并从中找寻存在的关联还是给生物学家带来诸多现实困难.为帮助研究者更快更好地掌握微生物群落多样性的信息,开发了AVMCD(analysis and visualization of microbial community datasets)生物信息平台,提供基于16S rRNA测序的专业在线分析及可视化服务.AVMCD坚持友好快捷的交互方式,注册用户只需上传待分析的数据,根据提示简单设置参数,即可由平台自动展开专业的序列分析,并将结果以丰富的可视化形式呈现给用户.     

青藏高原东缘高寒草甸群落物种间相互作用

实验以青藏高原东缘高寒草甸群落为研究对象,进行邻体去除实验处理.采用相对邻体效应指数值作为相互作用强度和方向的测量指标,通过将去除邻体植物的目标种的表现同对照的邻体植物保持完整的目标种的表现做比较,验证高寒草甸群落中物种间的相互作用是促进还是竞争,并进一步探讨了群落物种间的相互作用关系及其发生的内在机制.两年的实验结果显示:物种间相互作用在生物量、叶片数和繁殖率上表现为竞争,在株高和存活率上基本表现为促进.实验期间观测到正相互作用存在的证据,但负相互作用仍在高寒草甸群落物种间相互作用中占主导.研究结论表明:正相互作用的发生与干扰胁追梯度以及时空尺度的变化相关,并且是物种特异性、性状特异性和区域特异性的.不管是在极端恶劣的环境还是条件良好的环境中,竞争和促进有可能同时存在,促进之所以没有被普遍观测到,可能是因为被群落中更强的竞争作用掩盖了.因此,正负相互作用之间是一种权衡关系.     

水生动物肠道微生物研究进展

动物体消化道栖息着一个数量庞大、种类繁多的微生物群落,肠道微生物与宿主生理代谢的相互关系已成为国际生物学界研究的热点之一.然而与高等动物相比,水生动物这方面的研究尚处于起步阶段.本文从水生动物肠道共生微生物形成的影响因素、水生动物肠道微生物的组成特点、肠道微生物对宿主的影响以及肠道微生物生态学研究策略方面综述了近年来国内外研究取得的进展,阐述了消化道微生物分子生态学研究在水生动物营养代谢、免疫及发育调控中的意义和发展前景.     

喀斯特适生植物的共生微生物的研究进展

笔者通过对喀斯特适生植物根际土壤、根部和叶片等微生物群落特征的实验分析,发现喀斯特适生植物与多种已知可促进宿主植物抗逆的微生物共生。同时,还通过对喀斯特生态环境的土壤特征、植物共生微生物的生理生态作用等研究的梳理,并提出:共生微生物可以帮助宿主植物适应盐、旱等多种不利环境;喀斯特适生植物的共生微生物在生态保护和农业生产方面具有重要的应用价值;目前石漠化的治理方式不应只注重乔灌草的搭配,还应考虑生态系统中植物与微生物间紧密的相互作用及土壤、微生物与植物的相互影响。     

遗传指纹图谱技术对微生物群落的分析

微生物培养技术无法获得自然生境中99％以上的微生物，而可培养的微生物也仅提供极少的形态学线索，鉴定和生理学特性经常是模糊的。分子生物学技术对不可培养微生物的研究，开启了探索微生物多样性和新资源的大门。DNA杂交、rRNA分子标记测序等已经成为研究分子微生物生态学的常规手段，可以鉴定和描述微生物群落的种群，但却不适于探索微生物复杂群落的动力学。遗传指纹图谱技术允许同时进行多样本的分析，可比较不同生境和随时间变化的微生物群落行为，是传统手段的有力补充。     

宏基因组学技术与微生物群落多样性分析方法

从宏基因组学的2个主要技术——扩增子测序与宏基因组测序出发,对其在微生物群落检测中的基本分析流程进行了介绍.概述了微生物群落多样性的概念、相关的统计分析原理以及相关分析结果的解析方法等.提出利用正处于蓬勃发展时期的大数据分析技术与手段来克服宏基因组学数据解析,并将分析结果用更易理解的形式展现出来是未来研究的重点和难点,...     

水驱油藏微生物群落结构及影响因素

我国主力油田多已进入开采中后期,其开采难度进一步增大,微生物采油技术具有成本低、效益高、绿色环保等优点,在剩余油进一步提高采收率中具有广泛的应用前景。由于对油藏微生物群落结构认识不足、激活剂配方筛选周期长等问题,限制了微生物驱油技术的现场推广应用。通过分析油藏中群落结构差异及环境因子与优势菌种间的相互作用关系,为定向激活油藏微生物提供基础数据及理论指导。本文通过物种组成分析、物种多样性分析、PcoA分析以及冗余分析方法对油藏高通量测序数据进行分析,结果表明A油田注水井和生产井间的物种组成差异较大,L油田的注水井和生产井间的物种组成差异不明显;在物种丰度、物种均度以及物种多样性上,A油田和L油田的均表现出差异不明显情况;但在基于属水平的注水井和生产井间的物种相似性上,A油田表现出较低的相似性,而L油田则表现出较高的相似性;环境因子分析中,L油田中的微生物群落与含盐量相关性显著,而A油田中的微生物群落组成则与温度、pH和SO42-浓度显著相关。     

末端限制性酶切片段长度多态性分析技术进展

末端限制性酶切片段长度多态性分析(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP)是近年来发展起来的、不依赖于培养的微生物群落分析方法之一.由于其在微生物群落结构分析方面的特点,包括分辨率高、易于实现自动化及互联网海量数据共享等优势,自1997年最先被报道以来得到了广泛的应用,成为环境微生物群落分析的最强有力的工具之一.类似于其他的分子微生物生态学技术,T-RFLP也有自身的缺陷,本文详细介绍了T-RFLP技术的原理及其解析环境微生物群落的基本流程,简述了近年来T-RFLP技术在群落分析中的研究进展,重点讨论了该技术的局限性及相应的解决办法.     

我国北方温带草地土壤微生物群落组成及其环境影响因素

选择我国北方温带草原中的草甸草原、典型草原、荒漠草原3种类型共13个样点进行调查,对土壤微生物磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)进行测定。对土壤微生物群落进行无量度多维标定排序(nonmetric multidimensional scaling,NMDS),排序后的样点空间异质性显示3种草原类型微生物群落结构差异明显。结合10种环境因素,对土壤微生物群落组成进行冗余分析,解释率达到79.87%。研究结果表明:土壤含水量、土壤总碳和土壤总氮影响草甸草原土壤微生物群落组成;典型草原土壤微生物群落组成主要受到土壤轻组碳和土壤轻组氮的调节;影响荒漠草原土壤微生物群落组成的因素为年均温和土壤p H值。     

土壤微生物多样性与植物多样性

土壤中生活着丰富的微生物类群,是一个重要的地下生物宝库.土壤微生物是土壤中的主要分解者,对环境起着天然的“过滤”和“净化”作用,在自然生态系统的功能发挥和维持能力方面极其重要.植物、土壤和微生物相互作用,构成了一个植物-土壤-微生物的有机整体.土壤微生物多样性代表着微生物群落的稳定性,指生命体在遗传、种类和生态系统层次上的变化.从遗传、分类、生态功能以及系统发育等多方面阐述了当前土壤微生物多样性的研究工作.同时探讨了植物多样性与土壤微生物多样性之间的内在联系,植被的破坏可直接导致土壤微生物多样性的丧失,而土壤微生物对植物物种多样性的维持又具有重要作用.因此,加强土壤微生物多样性研究对植物多样性保护具有重要意义.     

新乡市获嘉县传统耕作区农田土壤微生物群落结构和多样性研究

新乡地区是河南省重要的粮食产区,其农田土壤微生物的群落结构和多样性目前仍不清楚.以新乡市获嘉县长期免耕和传统耕作的农田土壤为材料,测定其土壤理化特征,并且采用高通量测序技术分析其土壤微生物的群落特征.结果显示,该区域农田土壤的基本理化性质为:含水量9.37%～13.39%,pH值8.55～8.65,全氮和全磷质量分数分别为0.91～0.96mg/g和4.06～5.34mg/g.土壤中优势细菌菌群为变形菌门(～30%)、浮霉菌门(～20%)、酸杆菌门(～16%)和放线菌门(～8%),优势真菌菌群为子囊菌门的粪壳菌纲(～50%)、散囊菌纲(3%～10%)和座囊菌纲(～10%).免耕处理的土壤微生物丰富度和多样性要高于常规耕作的土壤微生物,而且轮作处理的土壤微生物数量要高于同等条件下单一种植模式的对照处理.本研究有助于了解该地区不同种植模式下的土壤微生物群落结构,可为进一步改良土壤和防治土传病害提供理论依据.     

制药废水厂微生物群落和多种抗性基因相关性分析

为了研究多种生物处理工艺制药废水中微生物群落结构和抗性基因的分布特征、扩增情况及其相关性,采用Miseq高通量测序分析技术和荧光定量PCR技术对制药废水厂中活性污泥进行检测。荧光定量结果表明:sul1,sul2,tetO,tetQ,tetW,OXA-1和可移动遗传元件int1在制药废水厂中各个阶段均能被广泛地检测到,总抗性基因浓度范围为3.09×10~8～2.26×10~9 copies/g(干重),基因总浓度上升了7.3倍。Miseq测序结果表明:制药废水中主要优势菌门为Proteobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes,Thermus和Gemmatimonadetes等门,其平均总相对丰度比例占到81.05%;冗余分析显示,Aeromicrobium与sul2呈较高程度的正相关性,可能是sul2在微生物群落中存在的可能的主要菌群;Rhodovulum和Rhodospirillaceae菌属与OXA-1和tetQ呈较高程度的正相关性,这些菌属是这些ARGs分布的主要菌属;Acinetobacter与tetO和tetW呈现较高程度的正相关性,可能是tetO和tetW在微生物群落中存在的可能的主要菌属。因此,相关抗性基因的增值和分布与相关特定菌属有关,可以通过控制相关菌属的丰度来消减工业废水厂中的抗性基因。     

人工构建微生物组对制革废水的氨氮去除及微生物组的对比变化分析

为探究复合人工微生物组对制革废水处理体系中微生物群落的影响,在传统的厌氧/好氧(A/O)污水处理工艺处理制革废水的基础上,投加微生物复合菌形成人工微生物组。利用复合人工微生物组强化废水处理,应用高通量测序技术测定各样品中的细菌16S rRNA V3-V4变异区序列,并对测序数据进行生物信息学分析、Alpha多样性分析以及物种组成分析。结果表明,投加微生物组后,化学需氧量(COD)和氨氮的处理效果得到提升,COD的去除率约为82.60%,氨氮的去除率约为99.47%。高通量测序结果表明,人工投加微生物组使得活性污泥中微生物群落丰度以及多样性提高,污染物降解功能菌占比有所提升,陶厄氏菌属(Thauera)成为其最主要的优势菌属。复合人工微生物组的投加对强化制革废水处理系统有一定潜力。     

含铀凋落物腐解前后微生物群落结构特征及多样性分析

采集含铀凋落物腐解前后土壤样本,通过Illumina Miseq高通量测序技术研究腐解前后土壤微生物的多样性及群落结构,解析含铀凋落物腐解前后土壤微生物群落结构特征及其变化规律,为发掘潜在含铀生物质降解菌种提供理论基础。通过高通量测序,分别获得158 781条细菌和242 198条真菌的有效序列,菌群Alpha分析显示,腐解后细菌的多样性和丰富度增加,真菌的多样性和丰富度减少。通过微生物群落结构解析,发现腐解前后门水平上始终存在的优势菌群,细菌中为绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria);真菌中为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、unclassified_Fungi和被孢囊门(Mortierellomycota)。结果表明,含铀凋落物腐解后,凋落物内的铀被释放到土壤中,改变了土壤微生物群落结构。腐解后土壤中可识别的优势菌群功能主要集中在对纤维素、半纤维素、木质素的降解和铀的浸出。热酸菌属(Acidothermus)和软盘菌属(Mollisia)可能是降解凋落物和浸出铀较好的微生物组合。     

水库底泥中微生物多样性及其与环境因子相关性分析

为评价广东某水库底泥中微生物多样性及其与环境因子的相关性, 为该区域微生物的生态功能研究提供理论基础, 选择水库库中、外部引水入口及主要支流入口共6个采样点, 进行不同季节的水质特征分析, 结合PCR扩增技术和T-RFLP技术, 对不同时期各点水体中微生物进行多样性分析, 并分析微生物群落结构多样性与水库环境条件的关系。从总体上看, 水库底泥中各采样点间隙水的理化性质具有较高的时空差异性, 库中不同形式氮的浓度和有机碳浓度低于外部供水入口及支流, 各指标浓度大体上呈现丰水期>枯水期>平水期的现象。枯水期水库底泥的微生物比平水期和丰水期丰富, 不同时期不同采样点的细菌多样性分布也呈现不同规律。平水期的优势菌属主要有Family1_uncul- tured, Bacteroidetes_uncultured, Sphingobacteriales_uncultured和Anaerolineaceae, 丰水期的优势菌属主要有Peptostre- ptococcaceae_incertae_sedis, Anaerolineaceae, SCI-84, Xanthomonadales和Clostridium, 枯水期的优势菌属主要有Rhodocyclaceae, Fusobacteriales, BSV26_norank, Comamonadaceae和Anaerolineaceae。水库底泥中细菌具有丰富的多样性, 水体微生物群落结构在不同点位具有一定的差异性, 受环境因子的综合影响, 不同形式氮浓度的影响尤为明显。