锡林郭勒牧场人畜肠道微生物及土壤微生物多样性的比较分析

以内蒙古锡林郭勒镶黄旗呼日敦高勒嘎查牧场内牛、山羊、绵羊、马、人的粪便和土壤为研究对象,利用Pac Bio SMRT测序平台对细菌16S rRNA基因全长进行测序,运用生物信息学分析方法对人畜肠道微生物及土壤微生物多样性进行全面评估.结果发现,人畜肠道菌群均以厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门,而土壤以酸杆菌门和变形菌门为优势菌门.在属水平,人畜以梭菌属、拟杆菌属为优势菌属,而土壤以Blastocatella和芽孢杆菌属为优势菌属.在种水平人以Escherichia/Shigella dysenteriae和Streptococcus salivarius为优势菌种,而4种家畜的优势菌种均为Oscillibacter valericigenes和Eubacterium coprostanoligenes.土壤以Blastocatella fastidiosa和Bacillus longiquaesitum为优势菌种.比较各样品α多样性发现,人肠道微生物的多样性显著低于其他食草动物.通过主坐标和层次聚类分析发现可将6种样品分为:组1(人)、组2(马)、组3(绵羊、牛、山羊)和组4(土壤)4组.本研究对差异OTU进行比对分析探究了造成该分组的原因.因此本研究揭示了土壤、人和家畜肠道微生物组成和结构存在显著的差异,为进一步研究不同生境中微生物多样性提供数据参考.     

秸秆混菌厌氧链延长生产中链脂肪酸:pH调控作用

混菌发酵系统中微生物菌群和代谢路径有效调控是制取中链脂肪酸的关键.本研究以厌氧发酵重要参数pH为调控因子,考察pH对秸秆初次和二次厌氧发酵中有机酸生成的影响规律,并采用16S rRNA高通量测序分析微生物群落变化,解析pH调控与产酸性能和微生物群落之间的关系.结果表明, pH调控对秸秆初次发酵产酸性能有显著影响,酸性和中性条件有利于链延长反应,产物以丁酸和己酸为主(80%以上).然而,碱性条件严重抑制链延长反应,产物以乙酸(93.2%)和丙酸(5.5%)为主,无己酸生成.二次发酵结果表明,在酸性条件下(pH 5.6)二次发酵链延长无法进行,而pH从5.6调至7.0后,己酸浓度从1.88 g/L快速升高到11.8 g/L.微生物群落分析表明,链延长直接相关的菌属,如Clostridium Ⅳ, Clostridium Ⅺ, Clostridium ⅪVa, Clostridium ⅪVb, Clostridium XⅧ和Clostridium sensu stricto等,在中性和酸性条件下的丰度显著高于碱性条件.另外,二次发酵中pH调节并未显著改变链延长相关菌群的丰度,表明链延长微生物...     

含苏云金芽孢杆菌杀虫蛋白基因的杨树工程植株的建立

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, B.t.)制剂是杨树鳞翅目害虫的有效微生物农药,安全无毒,无环境污染问题。但无论施用化学农药或B.t.制剂防治叶部害虫时,都需要高压喷雾,困难很大。施用后如遇雨天,农药被冲走,达不到治虫效果;而在阳光直接照射下,又由于B.t.杀虫晶体蛋白对紫外线敏感,使杀虫效果大为减低。因此将B.t.杀虫蛋     

论极大似然估计的Cramér渐近有效性

参数的极大似然估计(M.L.E.)的渐近有效性,是目前M.L.E.理论中一个主题。但对参数估计的渐近有效性,从不同角度出发,给出了各种不同的定义。如最优渐近正态(B.A.N.),Bahadur意义下渐近有效性等,而Cramér从均方收敛角度出发,曾提出另一种渐近有效估计的定义。虽然已过卅年,作者只见少量文章涉及它,如文献[2,3]。但在处理实际问题时,往往希望能有所回答。因此本文试图对M.L.E.的Cramér渐近有效性(简记为C.A.E.)作初步探讨,着重探讨了单参数M.L.E.是C.A.E.估计的充分条件,以及如何把非C.     

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.     

芸苔属花粉-体细胞杂种植株的生长发育及分子生物学鉴定

“配子-体细胞杂交(gameto-somatic hybridization)”是植物性细胞操作研究的重要组成部分,近十年来取得了较大进展.小孢子四分体原生质体.幼嫩花粉原生质体以及成熟花粉原生质体与体细胞原生质体的融合先后均再生杂种植株成功.但迄今的研究多集中于茄科植物,而且关于杂种植株的结实等方面尚无肯定的报道.李昌功等由芸苔属幼嫩花粉原生质体与下胚轴原生质融合再生了3个小植侏,并经染色体计数和酯酶同工酶酶谱分析初步鉴定出一株是异源三倍体,两株是异源四倍体.本文报道这3个小植株的生长发育情况以及运用RAPD(Random amplified polymorphic DNA)标记技术进一步对其杂种特性鉴定的结果.1 材料与方法1.1 材料及杂种植株生长发育的观察将青菜(Brassica chinensis L.)幼嫩花粉原生质体与甘蓝型油菜(B.napus L.)下胚轴原生质体融合再生的3个小植株通过切段繁殖的方法扩增其数量,将高达5cm以上的植株移入田间.以同期的双亲植株作对照,观察比较其生长发育情况.用荧光素二醋酸酯(FDA)染色反应测定成熟花粉的生活力.解剖果实以检查种子形成情况.     

小麦EST-SSR标记的开发、染色体定位和遗传作图

利用普通小麦EST数据库(GenBank/dbEST)中最新的151695条EST序列(2003.7.14~2004.8.24)进行了微卫星序列的筛选, 共发现微卫星序列2038个, 占整个EST数据库的1.34%. 根据筛选得到的微卫星序列设计并合成了249个引物对. PCR扩增结果表明, 166个引物对在不同小麦品种中显示出稳定清晰的带型, 可以作为小麦和相关物种的新的EST-SSR分子标记. 将其中的93个引物对、193个位点定位到除4A和4B外的19条特定的染色体. 利用RIL群体将43个EST-SSR位点绘制到遗传图谱的11条染色体上.     

古代DNA 技术及其在家养动物驯化历史研究中的应用

家养动物始终伴随着人类文明的发生、发展, 其起源和驯化历史一直备受关注. 而在其 近万年的演化历史中, 家养和野生群体间可能发生基因互渗及替代, 因此基于现代物种DNA 信息进行的历史推断可能存在偏差. 近年来, 古代生物遗骸中的DNA (古代DNA)获取技术日 益成熟, 为这类研究开辟了新的途径. 本文总结了近年来古代DNA 技术研究进展, 点评了古 代生物遗骸DNA 的获取和鉴别方法、古代DNA 提取、扩增及测序技术的革新. 最后, 本文综 述了古代DNA 技术在猪、马、羊、狗等主要家养动物驯化历史研究中的应用进展, 为该技术 的进一步发展及应用提供有益的参考.     

亚微米磁铁矿强化反硝化降解苯酚和喹啉

导电性磁铁矿(Fe_3O_4)已被证实能促进厌氧微生物直接种间电子传递.然而磁铁矿在厌氧水处理过程中会被铁还原菌利用而溶解,造成大量磁铁矿随出水流失,影响其长期介导作用.基于此,本研究在微氧连续运行的活性污泥反应器(activated sludge reactor, AS)中投加亚微米级(0.1～0.3μm)磁铁矿建立Fe_3O_4/AS复合体系(R2),以强化反硝化生物降解苯酚和喹啉,并探讨其作用机理.结果表明,在微氧条件下(DO=0.5～1.0 mg/L)运行80 d后, R2体系有效缓解了磁铁矿的还原溶解,反应器中铁矿物主要以磁铁矿和针铁矿形式存在,其出水Fe~(2+)浓度始终保持在0.2 mg/L左右;当进水喹啉浓度为55 mg/L时, R2体系中化学需氧量、苯酚、喹啉、NO_3-N、总有机碳和总氮去除率比对照组R1分别提高了38%、49%、65%、64%、23%和98%.机理研究表明, R2中与反硝化和芳烃降解有关的菌属(如Denitratisoma和Azoarcus)丰度显著提升;磁铁矿刺激了胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的分泌(约为R1的2倍)和污泥微生物间的凝聚;磁铁矿的加入显著提高了EPS中胞外电子穿梭体(血红素c和类腐殖酸)浓度以及与污染物降解和氮还原相关的酶活性(R2 EPS中脱氢酶、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别是R1的2.4、5.8和4.3倍),从而加快了芳烃降解菌与反硝化菌之间的电子传递速率,实现了Fe_3O_4/AS体系更好的脱氮除碳性能.     

代谢网络进化过程中拓扑结构与功能之间的关联

代谢网络进化过程中酶的拓扑连接与它们的功能之间具有怎样的关联呢? 这种关联在亲缘关系较近的物种间是否具有一定的相似性呢? 以叶绿体和其内共生祖先蓝藻(Synechococcus sp. WH8102, syw)的代谢网络为对象, 以大肠杆菌、拟南芥和红藻的代谢网络作为对照,研究酶的连接度与其功能之间的关联. 结果表明, 各个物种中不同代谢通路和性质分类(EC)的酶都具有不同的平均连接度, 但是同一代谢通路或性质分类的酶在叶绿体和蓝藻syw中显示非常相似的连接度. 另外, 叶绿体与蓝藻syw之间的保守模块, 如氨基酸代谢等, 具有明显更高的平均连接度. 而且, 叶绿体和蓝藻中的同工酶都比其他酶具有更高的连接度, 对应基础类代谢通路, 并存于二者之间的保守模块中. 因此, 尽管内共生过程中叶绿体代谢组发生了较大的重组, 但是网络拓扑结构与功能间的关联仍然与其祖先细菌蓝藻非常相似, 说明这种关联可能用于衡量进化过程中物种间亲缘关系远近的程度.     

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.     

对“试管婴儿”最新成果报道

一份来自澳大利亚的报告指出:将近一半的妇女在接受“试管婴儿”的实验中是失败的,大约10%的妇女却分娩双胎或三胞眙。这份刊登在星期六出版的《英国医学杂志》的研究报告还指出,试管婴儿母亲的早产为普通孕妇的三倍。而另一家澳大利亚刊物也谈及由于早产和多胎比例高,试管婴儿平均出生重量比普通婴儿相对低。然而研究者认为,至今并无证据显示采用这项生育新技术会导致畸形胎儿的产生。他们说大部分妇女在怀孕期间流产是由于她们自身生殖系统的问题。自从1978年第一名试管婴儿L.J.Brown在英国Oldham问世以来,估计已有1000名试管婴儿相继产生。这项新技术特别适用于输卵管发育不全的妇女。培育试管婴儿,首先是用外科方法把母体里的卵取出,使它与实验盘里的父体精子结合,几天后,把这个已受精的胚胎放置于母体子宫内,这样就完成了整个手术。     

青藏高原念青唐古拉峰冰川区夏季风期间大气气溶胶元素特征

为了研究夏季风期间青藏高原冰川区的大气气溶胶元素特征及其来源, 于2006年6~10月, 在青藏高原南部念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30°28′N, 90°39′E, 5800 m a.s.l.)采集了7个大气总悬浮颗粒物样品, 利用ICP-MS测定了样品中27种元素的含量. 结果表明, 垭口冰川区大气气溶胶的元素浓度, 特别是典型地壳元素的浓度不仅低于同时期该地区较低海拔的气溶胶元素值, 而且远低于青藏高原其他较低海拔地区(如五道梁、瓦里关站等)的值. 因而冰川区的气溶胶代表了青藏高原对流层中上部大气的本底状况. 元素富集因子的研究表明, 与人类活动密切相关的元素(如B, Zn, As, Cd, Pb, Bi)有较高的富集, 由于夏季青藏高原南部大气环境主要受西南夏季风影响, 气团轨迹也显示该时期的气团来自南亚大陆, 因而推断南亚的污染物在夏季风期间影响了青藏高原冰川区的大气环境.     

青海湖及其相邻水系特有裸鲤属鱼类的分子系统发育

对来自青海湖、黄河和柴达木水系特有的青海湖裸鲤、花斑裸鲤和斜口裸鲤149个个体的Cyt b基因全序列进行了测定和分析. 一致的系统进化树显示, 以上3个物种并未形成3个独立的单系群; 而是分为3个谱系: 谱系A包括青海湖裸鲤、斜口裸鲤和黄河花斑裸鲤的一部分; 谱系B由黄河花斑裸鲤的另一部分组成; 谱系C则由来自柴达木盆地格尔木河的花斑裸鲤形成单系群. AMOVA分析显示, 大部分的遗传变异来自于谱系间(93.12%), 提出该地区裸鲤属鱼类存在3个多样化谱系. 青海湖裸鲤与其甘子河亚种在Cyt b水平没有形成分化, 不支持青海湖裸鲤为多型种, 也不支持斜口裸鲤作为独立的种或作为花斑裸鲤的一个亚种. 黄河花斑裸鲤有2个谱系来源, 群体内的遗传分化表明, 黄河上游峡谷对裸鲤的基因交流有一定的限制. 黄河花斑裸鲤的另一谱系(谱系B)很可能是黄河在最近一次溯源过程中, 融合了当地的土著裂腹鱼类而在遗传上留下了族源印迹. 柴达木盆地花斑裸鲤形成单系群(谱系C), 与黄河花斑裸鲤间高于0.98的Fst值表明基因交流在它们之间长期被阻断, 暗示生态隔离可能已经使柴达木裸鲤独立进化成相当于不同的种. 形态分类的鳃耙数与群体遗传变异间没有显著的相关性. 种群的遗传多样性普遍较低(π = 0.00096~0.00485), 柴达木裸鲤很可能在历史上遭受过严重的“瓶颈效应”, 提议当前应对柴达木的裸鲤给予优先保护.     

红平红球菌LSSE8-1脱硫代谢及其相关脱硫基因的比较

红平红球菌(Rhodococcus erythropolis) LSSE8-1是从我国贵州赤水气田中筛选分离的一株专一性脱硫菌. 该菌能选择性地氧化二苯并噻吩(DBT)生成2-羟基联苯(HBP). 利用DBTO₂(dibenzothiophene 5,5-dioxide)作底物既生成HBP又生成DBT, 表明从DBT到DBTO₂这一步反应在细胞水平是可逆的. 同时以DBT为对照, 0.01~0.4 mmol/L DBTO₂均对细胞的生长表现出毒害作用, 这就解释了脱硫反应中DBTO₂不积累的问题. 在溶菌酶处理的基础上, 用碱液裂解法提取LSSE8-1质粒作模板, 选择Rhodococcus erythropolis IGTS8脱硫基因的保守区设计引物, 用PCR的方法扩增分别得到1.3, 1.0和1.2 kb三段脱硫基因片段. 选用pGEM-T easy载体, E. coli. DH5α为受体菌, 克隆这三段基因后, 测序结果表明这三段脱硫基因高度保守. 与IGTS8的相关脱硫基因相比较, dszA和dszB的同源性都是100%, dszC的同源性是99%.