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,...     

微生物的全基因组测序

微生物基因组测序在当今生命科学领域的研究中起着重要作用．本文通过对主要测序方法一鸟枪法的介绍，阐明了微生物全基因组序列的测定与注释在基因组学的进一步研究中的广阔领域．     

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。     

酿酒酵母功能基因组学研究进展

随着各种微生物基因组序列信息的积累和测序工作的不断完成,酿酒酵母基因组学研究的重点已由传统的结构基因组学发展到了功能基因组学,并从单一的基因功能研究转向多个或整个基因组系统地去了解真核生物生命活动的本能。对基因组学水平上酿酒酵母功能基因的生物芯片分析,代谢通路和功能图谱,以及比较基因组学研究进行综述。     

微生物相互作用研究进展：从观察到预测?

地球上的微生物有着极高的丰富度和多样性.它们的生命活动和相互作用对维持生态系统稳定性起到关键作用;生存在宿主体内的微生物对其宿主的健康有重要影响.第二代测序技术的发展使得科学家获得了大量的关于微生物群落和功能基因组成的数据;而微生物群落和生态系统生态学的重点,正在从获得观测数据转变到理解微生物相互作用过程,并预测群落结构和功能的动态变化.近年来发展了很多针对第二代测序数据的算法和数学模型,以推测微生物种间相互作用网络,但这种自上而下的研究仍存在局限性.自下而上的实验研究可以对微生物种间作用进行直接验证,并帮助我们理解更高层次上的生态学模式和过程.与此同时,基于数学分析或模拟的理论研究展示了微生物相互作用的动态及其对群落动态和功能的影响.今后的研究应该结合观测数据、实验验证、理论模型多种研究方法,增进我们对微生物种间相互作用的理解并做出预测,以应对全球气候变化、传染病暴发、抗生素抗性进化等诸多挑战.     

16S rRNA基因技术在油藏微生物生态研究中的应用

分子生态学技术的发展大大促进了人们对环境中微生物群落的研究，也为研究油藏微生物群落和微生物采油技术提供了一个新的工具，尤其16S rRNA基因技术应用于油藏微生物生态研究．该技术克服了基于细胞水平研究方法的不足，能更准确、更客观地揭示油藏微生物的多样性、群落动态变化、种群结构及进化等方面的信息．文章简要综述了16S rRNA基因技术发展历程及在环境微生物生态学中的应用，详细概述了16S rRNA基因技术在油藏微生物生态研究中的地位和作用以及用于油藏微生物生态研究的16S rRNA基因技术，讨论了16S rRNA基因技术目前在油藏微生物生态研究中存在的问题，通过实例论证了该技术的现场应用效果，重点介绍了胜利油田利用T-RFLP、DGGE等分子生态学技术在河口采油厂罗801区块空气辅助微生物驱和单12区块内源微生物驱研究中的应用，阐明了分子生态学技术在微生物提高原油采收率研究中的重要的意义．     

微生物生态研究中Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响

Biolog Eco微平板法已广泛用于环境微生物研究,能很好地反映不同环境下微生物群落差异性特征,而分析结果可能会受Eco微平板培养时间的影响,据此,本研究从AWCD值、微生物群落多样性指数、碳源代谢强度及代谢方式和PCA分析等角度,探讨了Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响特征.研究表明:Biolog Eco微平板培养时间处于AWCD曲线"拐点"前与"拐点"后对分析结果影响显著(p<0.05),且"拐点"前各培养时间段微生物群落特征的分析结果明显不同,但培养时间处于AWCD曲线"拐点"处及其后各培养时间段的分析结果基本一致,且培养时间对分析结果的影响很小或可忽略不计,可能会较客观地反映环境微生物群落特点及不同样品间的差异性.因此,采用Biolog Eco微平板分析环境微生物群落特征时,建议微平板选择240h培养并连续读数,再根据240h的AWCD曲线"拐点"进行数据合理地选取和分析,得出的结论相对可能会与实际环境情况更为接近.     

磷脂脂肪酸谱图分析方法及其在环境微生物学领域的应用

 传统的微生物鉴定和群落分析方法建立在微生物纯种培养分离的基础之上。但是在自然环境中,99%以上的微生物未能通过人工培养,在微生物的分析和研究中存在很大的局限性。与传统的基于培养基的微生物分离技术以及生理学方法和分子生物学方法相比,基于现代生物化学技术——脂肪酸可作为生物标记物而发展起来的磷脂脂肪酸谱图分析方法(PLFA)具有不依赖于培养体系影响,能够直接有效地提供微生物群落中的信息;脂肪酸成分不受质粒数量的影响,试验结果客观、可靠;试验条件要求低、操作难度小、测试功能多;由脂肪酸谱图可以对整个微生物群落进行定量描述等诸多优点,在环境微生物学领域的应用日趋广泛。本文综述了PLFA谱图分析方法及其在环境微生物学领域的应用,包括在微生物检测、鉴定和微生物多样性研究中的应用。     

能源植物高粱基因组研究进展

 回顾了高粱基因组学研究的发展进程, 概述了初期组学数据的积累、参考基因组的破译及新一代测序技术和数据分析方法引领下的组学研究进展;介绍了高粱基因组的结构, 从比较基因组学的角度, 分析了高粱基因组的进化及其特性;探讨了高粱功能基因组的研究方法和研究进展, 总结了已经发掘的高粱关键基因和遗传位点, 对高粱组学数据资源进行了归纳。对高粱基因组学的发展方向进行了展望。     

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。     

Strain-resolved community proteomics reveals recombining genomes of acidophilic bacteria

Microbes comprise the majority of extant organisms, yet much remains to be learned about the nature and driving forces of microbial diversification. Our understanding of how microorganisms adapt and evolve can be advanced by genome-wide documentation of the patterns of genetic exchange, particularly if analyses target coexisting members of natural communities. Here we use community genomic data sets to identify, with strain specificity, expressed proteins from the dominant member of a genomically uncharacterized, natural, acidophilic biofilm. Proteomics results reveal a genome shaped by recombination involving chromosomal regions of tens to hundreds of kilobases long that are derived from two closely related bacterial populations. Inter-population genetic exchange was confirmed by multilocus sequence typing of isolates and of uncultivated natural consortia. The findings suggest that exchange of large blocks of gene variants is crucial for the adaptation to specific ecological niches within the very acidic, metal-rich environment. Mass-spectrometry-based discrimination of expressed protein products that differ by as little as a single amino acid enables us to distinguish the behaviour of closely related coexisting organisms. This is important, given that microorganisms grouped together as a single species may have quite distinct roles in natural systems and their interactions might be key to ecosystem optimization. Because proteomic data simultaneously convey information about genome type and activity, strain-resolved community proteomics is an important complement to cultivation-independent genomic (metagenomic) analysis of microorganisms in the natural environment.     

功能性微生物在废弃矿山生态修复中的应用

采矿业是经济发展的重要推动力,但采矿活动后遗留了大量废弃矿山,极大地影响着生态环境。笔者基于矿山生态修复背景总结了目前废弃矿山存在的环境问题及常见生态修复技术,并根据矿山修复过程中微生物对土壤和植物的影响,将应用于矿山生态修复的功能性微生物划分为植物根际促生细菌、矿物质溶解微生物、固氮菌、根瘤菌和菌根真菌等5个类别,阐述了功能性微生物在土壤重构与植被重建中的重要作用。目前认为:微生物矿山生态修复过程中功能性微生物接种剂一直存在是最理想的状态,可以长期对生态系统起到积极作用,延长微生物接种剂的存活时间以及其作用发挥时间对废弃矿山的生态修复至关重要;针对不同类型废弃矿山生态系统的特殊性,开展废弃矿山微生物原位应用的相关研究,生产适合不同类型废弃矿山生态修复的功能性微生物,是废弃矿山生态修复亟待解决的问题;进一步揭示微生物溶解矿物的长效作用机制,保障植物的养分供给是功能性微生物在废弃矿山生态修复应用领域面临的挑战。     

辐照对长江可培养微生物的影响及挑选指示微生物

以长江中下游区域的水体为研究对象,通过分离纯化手段,对不同辐照剂量下长江水样中可培养微生物种类、数量进行研究.结果显示:辐照引起可培养微生物数量大幅下降,但可培养微生物群落结构变得更加丰富.各菌属中,黄杆菌属(Flavobacterium)受辐照影响最大,培养得到的菌落比例下降了28.98%,芽孢杆菌属(Bacillus)对辐照耐受性极强,菌落比例上升了15.78%.同时发现了长江水体中具有指示价值的微生物d(Flavobacterium nitratireducens strain N1),为放射性污染的生物监测提供相关参考依据.     

健康城市与完善的城市生态规划策略探析

 随着人类城市化进程的加剧，引起了一系列的生态环境问题，导致人与自然的矛盾加剧，特别是疫灾的出现，极大地危害人体健康、破坏城市秩序、危及社会的稳定和可持续性、造成社会经济的重大损失。结合史上重大疫灾的分析，从生态规划的视角，寻找疫灾产生的根本原因及生态规划工作中存在的问题，重点研究人与生物（动物、植物、微生物）之间的相互关系，并提出完善健康城市建设及生态规划的理念及策略。建议在今后的生态规划中，建立、完善人与生物和谐共生的人居环境，加强生物规划，从以人为本，打造人与自然的生命健康共同体。     

分子生物学技术在环境微生物多相分类中的应用

概述了分子生物学技术包括DNA(G C)mol％的测定、核酸杂交、分子标记技术、蛋白质技术等在环境微生物多相分类中的应用，分析了各项技术的优缺点，介绍了最新进展和发展的方向。     

Geobiology of a microbial endolithic community in the Yellowstone geothermal environment

The endolithic environment, the pore space of rocks, is a ubiquitous habitat for microorganisms on the Earth and is an important target of the search for life elsewhere in the Solar System. Photosynthetic, endolithic microbial communities commonly inhabit the outer millimetres to centimetres of all rocks exposed to the Earth's surface. In the most extreme terrestrial climates, such as hot and cold deserts, endolithic microorganisms are often the main form of life. The endolithic microhabitat gives protection from intense solar radiation and desiccation, and it provides mineral nutrients, rock moisture and growth surfaces. Here we describe the discovery and identification of the constituents of an extremely acidic (pH 1) endolithic microbial community inhabiting the pore space of rocks in the geothermal environment of Yellowstone National Park, USA. Subjected to silica mineralization, such endolithic communities constitute biomarkers that can become fossilized and potentially preserved in the geological record. Remnants of these communities could serve as biosignatures and provide important clues about ancient life associated with geothermal environments on the Earth or elsewhere in the Solar System.     

沙溪水污染对微生物群落变化的影响

沙溪是闽江上游3大支流之一．近年来，随着三明市经济的发展，局部污染事件仍时有发生．对沙溪三明河段的细菌、真菌、大肠菌群以及降解污染物的主要微生物进行了数量跟踪．结合COD、总氮和总磷等污染物对沙溪水环境与微生物群落变化的关系进行了初步的研究．结果表明：各种微生物的数量变化与主要的有机污染物值之间存在显的相关性。所有的相关系数均大于0．7．表明微生物在降解与净化中起着重要的作用．同时对水环境的污染状况具有一定的指示作用；降解有机物的主要微生物的数量于COD显相关．可作为该河段有机污染物水平的指标；研究结果还显示。三化总口和三农电化口是主要的有机污染点．应加强对这两个位点的监测和排污管理．     

高新技术产业群落中的利益分配模型

高新技术产业群落内部产学研利益分配是影响产学研合作乃至高新技术产业群落发展的关键问题,从这一关键问题入手,运用对策论的方法,对产学研利益关系进行了数理分析,建立了利益分配的优化数学模型,并通过实例进行了论证。     

国外气候变化与人口迁移研究

 通过对国外学术界关于气候变化与人口迁移的相关研究进行梳理发现，人口迁移不仅是气候变化应对机制，更是一系列国家背景、社会、政治和经济环境相互碰撞的复杂结果。针对气候变化问题，提出了各国应加强收集、共享与气候有关迁移的可靠数据，对移民相关政策制定应着力于改善目的地移民安置和生计问题。通过介绍气候变化和人口迁移方向现有国际研究趋势，展望了其未来的研究趋势。     

新场镇水环境预测及污染的综合整治措施

水环境问题是世界性的环境问题．根据新场镇水环境现状，对水体污染源做出预测，并提出了水环境综合整治方案和一系列保障措施，并根据当地实际情况提出综合整治措施，使区域人口、资源、环境、经济、社会这一系统中诸要素更加和谐合理，总效益达到最佳，对小城镇水环境保护具有重要意义．