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。     

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。     

济南市护城河代表性区段底泥中细菌菌群分析

对济南市护城河(解放阁)水质及底泥沉积物中细菌菌群进行检测分析。水质理化指标的检测按照国家标准进行;用平板计数法检测河底淤泥中的细菌数量;用MPN法检测肠道菌群及硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌的数量;用16S r DNA部分测序技术对可培养细菌进行分类分析;用高通量测序技术(V4区)对细菌菌群的多样性进行分析。水质理化指标的检测结果表明:护城河水质整体良好。基于微生物培养技术的细菌菌群分析结果表明:底泥中存在较低数量的大肠菌群,硝化细菌和亚硝化细菌数量接近,反硝化细菌数量较高。可培养细菌中还存在多种水生细菌和其它土壤细菌,其中芽孢菌是最常见的分离菌。高通量分析结果表明:护城河底泥中的细菌具很高的多样性,如在属的分类水平上有548个单元,在科的分类水平上有392个单元。研究结果表明:高通量测序技术能提供在不同分类水平上菌群多样性的全貌,信息丰富,但难以提供细菌类群的详细信息,如不能得到种的信息,也不能得到大部分属的信息(因为大部分属至今还没有被正式命名)。而传统的培养方法可以简便地分析特定菌群的数量,还能给出像大肠菌群数量、硝化细菌数量、病原菌的种类及数量等重要信息。因此,高通量测序技术和传统细菌培养方法相结合可弥补各自的局限性,为环境样本中微生物多样性分析提供更加全面和详尽的信息。     

烟叶表面微生物类群两种检测方法的比较研究

为研究克隆文库法和高通量测序两种方法对烟叶表面微生物类群的检测效果,确定检测烟叶表面微生物多样性的最优方法,检测了基于细菌16S rDNA和真菌ITS区域的烤烟表面微生物类群的多样性.结果显示,高通量测序得到的序列数量比克隆文库法多,两种方法检测到细菌的OTU数目相近,但高通量检测的真菌OTU数目较多;稀疏曲线显示高通量测序的数据饱和度更高;预计的群落多样性(Chao1指数和Ace指数)克隆文库法均高于高通量测序法,实际的群落多样性(Simpson指数和Shannon指数)表明克隆文库法检测的细菌多样性略高,而高通量测序检测的真菌多样性略高;在检测到的细菌和真菌种类上,高通量测序略多于克隆文库法,两种方法检测的细菌优势类群基本一致,为假单胞菌属、不动杆菌属和鞘氨醇单胞菌属,但真菌类群相差较大,且高通量测序检测到大量新的真菌序列.总体上,高通量测序方法具有通量大、产出数据多的优势,可更全面、更准确地反映烟叶表面微生物群落结构.     

斑点福寿螺肠道菌群结构及功能研究

肠道微生物被认为是动物机体的共生体,在营养物质代谢、免疫调控等方面发挥重要作用.入侵生物斑点福寿螺(Pomacea maculata)严重威胁农业生产和生态系统功能.本研究利用高通量测序技术对11只雌、雄斑点福寿螺的肠道微生物多样性、结构和功能进行研究.结果表明,在门水平上,斑点福寿螺肠道内容物主要优势菌为变形菌门(P...     

基于高通量培养分析稻虾共作模式土壤的细菌群落

高通量测序技术的发展发现并鉴定了土壤微生物的未培养物种,然而,仅依赖非培养的高通量测序无法获得发挥关键功能的微生物培养物,限制了对其功能的验证及其应用,这对关键功能微生物的机理性研究和应用具有一定的局限性.本研究以稻虾共作和水稻单作两种稻作模式的土壤样品为研究对象,分别对比了传统平板涂布、96孔培养板划线分离以及将非培养和培养法相结合的——“96孔高通量培养法”3种方法的土壤细菌分类差异、菌群多样性、组成特异性以及细菌功能特征.结果表明,相对于传统涂布培养法,96孔高通量培养法所获取的细菌数量高约5倍,能鉴定到属的培养物高约4倍,预测功能鉴定提高约2倍.由此可见,“96孔高通量培养法”大大提高了对土壤细菌培养物的获取和鉴定率.本研究弥补了传统培养法的获得率低的不足,拓宽了高通量培养技术的应用领域,同时,也为进一步揭示稻虾共作模式参与土壤生态变化过程的微生物机制提供研究基础.     

内源激活剂驱油藏内微生物菌群结构变化分析

油藏内源功能微生物的激活能有效提高采油效率。其中激活后功能微生物的群落变化分析及相关代谢基因丰度的变化对内源激活剂的筛选及激活机理研究具有重要的指导意义。本实验利用高通量测序技术准确分析了内源激活剂注入井（WJW199.1）和对照井（WJW202）中内源微生物（包括古菌和细菌）基于门、纲、属水平的种群多样性和群落结构。结果表明采出水中Thaumarchaeota门的古菌占主导,而丰度最高的细菌属于Proteobacteria门和 Firmicutes门。不管对于古菌还是细菌,注入井中的微生物多样性都远高于对照井,说明激活剂的添加有效激活了其中的内源微生物,提高了群落结构多样性。尤其是Pseudomonas,Arcobacter等具有产表活剂能力的功能微生物。同时,硫酸盐还原菌脱硫弧菌属等有害菌被抑制,丰度降低。表明从微生物种群变化的程度来看内源激活剂的注入降低了有害菌的丰度,激活了功能微生物,增强了整体微生物的驱油能力。     

高通量测序技术在银杏研究中的应用

本文综述了高通量测序技术在银杏转录组、全基因组、分子遗传标记发掘以及银杏其他方面研究中的应用,并列举了各种案例.最后,还对高通量测序技术在银杏研究领域的未来发展方向作了展望.     

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。     

基于大数据的微生物高通量测序

为了探究生活垃圾对其周围土壤中微生物物种、群落组成及丰富度等的影响,实验研究采集了贵阳市某一垃圾填埋场内的伴生土壤、垃圾填埋场近距离土壤、远距离对照土壤进行检测分析.实验基于Illumina Novaseq6000高通量测序平台分析微生物多样性,利用Silva、Unite、NCBI等数据库进行分析.结果表明:3组土壤中...     

微生物多样性研究技术进展

微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16S rDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望.     

16SrRNA测序技术在肠道菌群检测中的研究进展

16SrRNA测序技术是最常用的高通量测序依赖的组学技术之一,由于其结构和碱基排列复杂度适中,较易于进行序列测定和分析比较。人体肠道内寄居着数量庞大、种类繁多的微生物,与宿主形成一个相互依赖且相互制约的微生态系统,在宿主营养吸收和代谢、能量供应、免疫调节和对病原体的保护中起不可替代的作用。由于16SrRNA基因是原核微生物进行系统化分类研究时最常用的分子标志物,可对肠道微生物中的所有菌种进行精确定量。因此,综述了近年来16SrRNA基因序列分析技术在肠道菌群中的应用,为今后完善16SrRNA测序技术提供帮助。     

察尔森水库水质特征及其微生物多样性分析

察尔森水库出险加固后,丰水期水质特征有待进行评价,水环境的变化对微生物群落也会构成影响.为了探究查尔森水库水质与微生物群落变化之间的联系,结合环境因子变化特征,利用高通量测序技术,对丰水期察尔森水库上游东、西入口及下游出口三个位点的微生物群落结构进行分析,对表层水体及水库底泥中沉积物微生物群落组成及分布特征进行分析.最终获得了hgcl-clade、不动杆菌属(Acinetbcter)、黄杆菌属(Flavbacterium)、CL500-29-marine-grup等465个属组成;底泥中微生物的多样性远多于水质中微生物多样性;微生物多样性排序为:DHN_2>DHN_1>DHN_3.明确了察尔森水库水质、水体和底泥中微生物群落结构及其多样性的变化,为察尔森水库富营养化的微生物指示作用提供理论依据和数据支持.     

模拟冷链流通中温度波动对养殖金鲳鱼鱼肉品质及微生物多样性的影响

为研究温度波动对冷鲜养殖金鲳鱼鲜度品质的影响,通过模拟冷链流通的温度条件,分析样品流通过程中菌落总数、嗜冷菌数、pH值、挥发性盐基氮值、硫代巴比妥酸值及K值的变化趋势,并采用高通量测序技术研究了流通过程中微生物群落演替规律。结果表明:随着流通时间的延长,鱼肉中的菌落总数和嗜冷菌数呈上升趋势,鲜度指标呈劣变趋势,其中断链组的品质劣变速度显著高于冷链组(P<0.05),鲜度指标与微生物指标之间具有显著相关性(P<0.05),能较好反映冷鲜金鲳鱼在流通过程中的鲜度损失情况。Alpha多样性指数和主成分分析表明,金鲳鱼中的微生物群落多样性与结构受环境温度波动的影响。样品流通过程中的菌相分析表明:在门水平上主要优势菌以变形菌门和厚壁菌门为主,在属水平上以苯基杆菌属为主,其中冷链组的次要优势菌是鞘氨醇单胞菌属、长绳菌属和unclassified_Anaerolineaceae;断链组的次要腐败菌是八叠球菌属、长绳菌属和unclassified_Anaerolineaceae。同时,从微生物代谢水平上发现,冷藏过程中断链组参与新陈代谢的相关基因相对丰度高于同一时间的冷链组。研究结果反映了冷链流通过程中金鲳鱼因温度波动产生潜在的质量安全风险,同时希望为从微生物层面开发针对性的金鲳鱼保鲜技术和冷链物流建设提供参考。     

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。     

基于高通量测序研究锦屏极深岩层微生物多样性

本研究旨在探索中国锦屏地下原始极深环境中极端微生物群落结构及功能。本研究采用高通量测序技术对锦屏极深环境中4个岩石样品和7个水样中存在的微生物群落进行了研究,共获得732 477条高质量序列(Clean tags),可聚类到1 318个有效OTUs,各样品菌群之间存在一定差异,但其优势菌门一致,为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。采用PICRUSt分析了样品菌群对应的基因功能,结果表明涉及碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢、辅助因子和维生素代谢等基因功能的丰度最高。结果表明锦屏地下原始极深环境中微生物群落复杂,但主要菌群相对稳定。     

湿地水葱根际、根内细菌群落结构及其驱动因素

根际和根内微生物群落对植物的属性和功能具有重要的影响。湿地植物与微生物协同作用,驱动湿地生态系统的物质循环过程,去除污染物,净化水体。本研究运用高通量测序对不同污染梯度下水葱（Scirpus validus）根际、根内细菌群落的结构和多样性进行了分析,研究了环境因子对植物微生物组多样性的影响。结果表明：水葱根际和根内细菌群落在门水平上的组成相似性达69.23%,主要由厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）等组成。根际与根内细菌群落的优势属组成差异性达76.92%。根内的优势属主要为微小杆菌属（Exiguobacterium）、红球菌属（Rhodococcus）、硫杆菌属（Thiobacillus）、芽孢杆菌属（Bacillus）以及norank＿f Steroidobacteraceae属。db-RDA分析结果表明,环境因子对根际细菌多样性的影响较大,总解释率达51.93%,而对根内细菌多样性影响较小,总解释率为39.99%。pH、NO₃^-、NH₄     

宏基因组16Sr RNA基因靶向测序技术在手接触印痕检验中的应用

随着接触DNA技术的迅猛发展,在刑事案件侦查过程中,从犯罪现场作案人接触的客体上,能够提取并检测出DNA,但是成功率较低。原因是人手接触物品而遗留在客体上的DNA含量多为痕量,使得该技术的应用存在诸多方面的困难。高通量测序技术的兴起,揭示了人类皮肤微生物组多样性极其丰富,使得分析皮肤印痕中微生物群落的DNA成为可能。介绍人类皮肤微生物组的研究进展,初步分析人类手掌面皮肤上、手印中细菌群落结构特征的结果,提出将该技术应用于侦查办案的设想。     

感染组学在探索新的抗微生物药物中的应用

在现代医学界,研制新的抗感染药物是一个急迫的任务。由于生物基因组测序的成功,以及各种高通量技术和计算机工具的发展,可以对微生物病原体及其宿主之间的相互作用进行综合性的总体研究,这就构成了感染组学的研究内容。感染组的特征反映出病原体和宿主之间的相互作用,为探索新的抗微生物药物提供了有价值的资料。着重阐述了感染组学及其在探索抗微生物药物中的应用。     

未培养微生物研究的两种新技术及其寻找功能基因的应用

在微生物筛选过程中,99%的未培养微生物是用传统的方法无法分离的,这极大地限制了微生物生态领域中的多样性和利用生物资源等方面的研究.采用新技术成为研究未培养微生物的技术瓶颈.综述应用于未培养微生物的两种新技术--宏基因组和稳定同位素,探讨这两种新技术在寻找功能基因中的应用,特别是在生态环境中寻找功能微生物.探讨降解微生物及其功能基因对污染的生态环境进行的生物修复,为进一步研究微生物生态多样性及其功能基因的开发应用打下基础.