藏在身上的“微”星人

正人体上生活着许多对人体有益的微生物,有些已经与人体难分难舍,正如诺贝尔奖获得者莱德伯格所说,这些微生物与人体共同构成了一个超级生物体。人体许多部位都生活着这样的微生物,这些微生物绝大多数是细菌,其中肠道中的微生物数量最多、种群最丰富,大约80%的人体正常微生物都集中在这里。它们的数量超过100万亿个(这个数字大约是人体细胞总数的10倍),总重量超过1千克,接近人体肝脏的     

我们看不到的世界

我们看不到它们,它们却与我们"亲密接触":一张流通着的纸币上有30万～3700万个微生物,简直就是一艘"航空母舰";我们随手抓起一把土壤,里面至少有几百种微生物,包括大约10亿个细菌,12万个真菌和2.5万个藻类;我们以为刷得洁白的卫生间一定很干净,事实上,无数的微生物可能正在角落里嘲笑我们.     

认知微生物:从对手到伙伴

正微生物是地球上生物多样性最为丰富的生物,包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体。它们是这个星球最早的居民,根据存在环境的不同分为土壤微生物、空间微生物、空气微生物、肠道微生物、海洋微生物等。它们个体微小,但在维持生物圈和为人类提供众多未开发的资源方面发挥着重要的作用。     

法医学新技术：细菌破案

我们身边的细菌 细菌是一种原核单细胞微生物,是自然界中分布最广、个体数量最多的有机体。细菌分布最多的地方是土壤。美国一个研究团队研究发现,在1克没有受过污染的泥土中竟然有100万种不同的细菌。细菌的形状细短,结构简单。     

植物-微生物共生系统功能强化及其在降污固碳中的作用

植物不仅为细菌等土壤微生物提供了丰富的生态位,还通过光合作用等固碳途径和合成代谢过程最终转化为土壤有机质,成为微生物可利用的碳源.相反,土壤微生物可以作为去除污染物的生物催化剂,也能帮助植物吸收氮、磷等营养物质.因此,植物-微生物共生系统具有降污固碳双重作用.本文围绕植物-微生物共生系统降解污染物和固定二氧化碳的两大生态功能,系统梳理了共生系统三个要素之间的相互作用关系.从植物、微生物和二者共生关系三个角度归纳了共生系统的污染修复途径,总结了植物和微生物的固碳机制.同时也分析了土壤中重金属和有机污染物对植物固碳过程造成的不利影响.本文最后对未来植物和土壤微生物在降污和固碳方面的研究进行了展望,旨在促进土壤污染的研究与治理,改善土壤生态系统的固碳功能.     

一个可能的植物入侵机制: 入侵种通过改变入侵地土壤微生物群落影响本地种的生长

测定了紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)重度入侵地土壤(对照于轻度入侵地土壤)的pH, 有机质, N, P, K养分状况和细菌群落特征(Biolog EcoPlate^TM)的变化; 并通过紫茎泽兰的水浸提液处理土壤, 检测了紫茎泽兰对土壤细菌群落作用; 然后通过盆栽实验研究了土壤性质的改变对外来植物紫茎泽兰入侵过程的意义. 土壤性质分析结果表明, 2个样地间的土壤pH, 有机质, 全N, 全P和全K差异较小, 而重度入侵地土壤的NH₄⁺-N, NO₃^--N和有效性P, K比轻度入侵地显著地提高, 2个样地间的土壤细菌群落结构存在明显的差异; 紫茎泽兰水浸提液处理的轻度入侵地土壤在细菌功能群结构上与原土壤存在较大差异, 而与重度入侵地土壤具有很高的相似性. 盆栽实验结果表明, 当生长于重度入侵地土壤时, 紫茎泽兰和三叶鬼针草的生长不受影响, 但本地植物生长受到明显的抑制, 在用活性炭除去土壤中可能残留的紫茎泽兰化感物质后, 仍然表现出相同的规律. 在以上结果中, 土壤养分状况的差异无法解释生长于二种土壤上的本地植物生长的差异, 而土壤细菌群落特征在样地间的变化与本地植物的生长表现出明显的相关性, 暗示着改变土壤细菌群落可能是紫茎泽兰入侵过程的一个重要组成部分. 土壤微生物群落可能在外来植物与本地植物的关系中起到了重要的“桥梁”的作用, 外来植物可以通过改变重度入侵地土壤微生物群落结构阻碍本地植物的生长和更新.     

矿井深处的奇特细菌

美国科学家在南非一个距离地表约1700m的铂金矿井中发现了一种奇特的微生物细菌。这种细菌的机体结构非常简单，外形就像是一颗正在闪烁的星星。科学家表示，在地层深处生活着许许多多的、独特的微生物种群。通常情况下，只能在深度钻探项目或大规模采矿工程中才有可能接触到这些微生物。探测了南非几乎所有的超深矿井，在南非诺萨姆铂矿矿井中，科学家终于发现了许多以前未曾发现过的微生物种群。     

古尔班通古特沙漠生物结皮中微生物分布的时空差异

对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮层微生物分布的时空差异及其与土壤因子的关系进行了研究,结果表明:微生物分布受沙垄地貌部位、土层深度、季节影响呈现时空差异．空间尺度上,细菌在春秋季均为垄顶最少,垄间低地最多．放线菌及真菌在沙垄不同地貌部位的空间分布基本一致,但春秋季的空间分布格局有差异．含水量与微生物总数量的变化趋势一致,春秋季均表现为垄顶最少,垄间低地最多,春季尤为明显．在0-20cm土层中,微生物各类群的垂直分布受地貌部位和季节影响呈不同变化趋势．时间尺度上,春秋季微生物总数量、微生物各类群数量在背风坡、迎风坡及垄间低地均表现为春季>秋季,在背风坡表现的尤为明显．微生物各类群在垄间低地的垂直分布春秋季均表现为:细菌随土层加深增多;放线菌随土层加深减少;真菌先增后减．微生物各类群在垄顶的垂直分布春秋季有差异．含水量在各地貌部位0—30cm各土层,均表现为春季>秋季,0～10cm土层中尤为明显。微生物总数中细菌占绝大多数,依次为放线菌、真菌．细菌比例春季>秋季,放线菌和真菌则相反．微生物分布与有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾、pH、电导、盐分、过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶有显著的相关性．     

高压对牛奶中细菌的生理活性的影响

细菌的生命过程和它的生活环境有极为密切的关系,环境因素极大地影响着细菌的生长、繁殖和代谢. 温度和压力是影响细菌生命活动的两大物理因素.由于细菌生存的温度多在50℃以下,此温度在实验中非常容易实现.长久以来人们相当注重研究温度对细菌生命过程的影响:各种细菌最适宜的生长温度、最高生长温度,最低生长温度以及为什么不同种类的细菌对温度有不同的敏感性都已经相当清楚.然而,压力对细菌生命过程的作用及作用机制很少有人研究.尤其是数十个MPa以上极端高压环境下细菌的生命活动的研究几乎无人问津.这是细菌生命活动研究方面的一大缺陷.研究压力对细菌生长、繁殖、死亡及其他生命活动的影响是全面深入地了解认识微生物,促进有益微生物生长,控制有害微生物生长,造福于人类所不可缺少的.随着高压科学和技术的进步,现在在较大腔体内产生几个GPa以下的高压力已经不是很困难的事情. 近年来一些人相继开展了高压下微生物的研究,得到了一些很有意义的结果.例如,Tamura等人发现在30 MPa压力下培养的大肠杆菌,每个细胞的细胞长度     

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.     

高黎贡山天然阔叶林的土壤微生物功能基因多样性

应用微生物功能基因芯片(GeoChip 2.0),研究了云南高黎贡山典型阔叶林土壤微生物功能基因的多样性及其主要环境影响因子.该基因芯片含有24243个寡聚核苷酸探针,涵盖了参与碳、氮等生物地球化学循环的151个功能基因群.在5个样地中,共检测到微生物功能基因2237个,涉及12个不同的微生物生物过程,包括碳降解、碳固定、硫还原、金属还原和抗性、氮固定、硝化、反硝化、污染物降解、磷利用、甲烷还原和甲烷氧化等.各样地土壤微生物的Shannon Weaver指数处于5.39~6.91之间,其中常绿阔叶林土壤微生物的多样性高于针阔混交林.参与碳氮循环的相关功能基因多样性和丰度在样地间存在差异,其中针阔混交林样地具有较高的固碳基因丰度,GLGS15样地具有较高的反硝化相关基因丰度,表明这些微生物介导的生物过程在样地间可能存在明显的差异.CCA分析表明研究样地的土壤有机碳、土壤含水量、土壤温度和植物多样性可能是影响微生物功能基因多样性分布格局的重要环境因素,VPA分析表明土壤含水量、土壤温度和植物多样性对微生物群落结构分别做了25.79%,25.83%和18.94%的贡献.     

微生物凝集素的研究

本文首先分析微生物凝集素种类及其来源生物类别、主要性状,如糖类专一性及它们与一些蛋白质、酶、抗生素等间的反应.讨论病毒、细菌、粘霉凝集素等的主要功能,凝集素在海洋细菌、藻和无脊椎动物中的活动.文章着重阐述由细菌凝集素介导的凝集素吞噬作用及其意义和价值.最后文章认为对微生物凝集素(包括海洋微生物凝集素)的研究以及对其有益方面的开发已经并将继续有助于人们去探索水产养殖生物御敌机制、病害防治方法和人类医学的发展.     

含TNT废弃物的生物修复研究进展

介绍几种以生物为基础的处理TNT污染土壤的技术。分析了每一种方法的优缺点，厌氧微生物生物处理技术、土壤泥浆反应器、堆肥、植物生物救治作用，植物共生菌以及表达微生物降解酶的TNT转基因植物均已用于TNT的生物降解，厌氧生物处理技术对炸药污染物的去除比好氧技术更有效，在细胞、分子水平上研究对炸药具有特殊降解能力的微生物、酶的微观结构和生化性质是当今环境工程微生物学的前沿之一。     

飘飞在硫酸浓云中?

不妨大胆想象:在火星贫瘠、干燥的土壤中,生活着以过氧化氢为基础的微生物,而在金星的浓云密雾中,则飘飞着以硫酸为基础的"金星人".     

山东胜利油田沾3油藏微生物组特征

以山东胜利油田沾3区注入水和采出液为研究对象,利用16S r RNA高通量测序技术,分析了油相样本、水相样本以及注入水样本的微生物群落结构.结果发现沾3油藏微生物多样性较高,注入水样本中细菌群落多样性最高,古菌群落多样性最低;而采出液油相样本的微生物群落多样性较采出液水相样本低.采出液微生物组的特征与注入水中微生物组的特征存在较大差异,具有明显的生境特异性.采出液油相样本与水相样本中主要的细菌类群包括γ-变形菌纲、ε-变形菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲和梭状芽孢杆菌纲.在属水平上,采出液以假单胞菌占优势,而注入水中的优势菌属为硫单胞菌.采出液中古菌主要类群为甲烷微菌纲、甲烷杆菌纲、嗜盐菌纲、热原体纲、热变形菌纲和热球菌纲,尤其以鬃毛甲烷菌科和甲烷杆菌为主.对注入水和采出液水相中的油藏微生物与环境理化因子进行冗余分析(RDA)发现,注入水细菌和古菌群落均主要受SO_4~(2-)浓度影响,采出液水相样本中的细菌群落主要受Ca~(2+)浓度和pH等影响,而古菌群落则主要受Cl~-, Mg~(2+)和HCO_3~-浓度影响.该研究结果揭示了微生物在高温油藏环境中的空间分布特征及受控因素,为今后定向调控油藏微生物群落、进而提高微生物驱油的采油率奠定了基础.     

细菌掠食者

大约90年前，欧洲的两位学者分别同时发现了一种杀灭细菌的微生物，这种微生物通常会附着在一个细菌的表面，如同一艘飞船降落在月球的表面一样，然后，它们将自己的基因注射进细菌的体内，并在那里大量复制，直至完全控制细菌，达到杀灭细菌的目的。     

全氟和多氟烷基物质与微生物相互作用的研究进展

近年来,全氟和多氟烷基物质(per-and polyfluoroalkyl substances, PFASs)污染已成为全球性环境问题. PFASs的生产和使用导致其通过多种途径进入并持久存在于环境中.一方面, PFASs会对环境中的微生物产生毒性效应,主要毒性机制包括:增加膜透性、引起氧化应激和诱导DNA损伤,从而使得对PFASs较为敏感的微生物活性降低甚至生长受到抑制.长期作用下, PFASs可以改变微生物群落的组成和结构,并且还有基于微生物的食物链传递风险.另一方面,微生物及其胞外分泌物所形成的生物被膜可以吸附环境中的PFASs,并利用自身分泌的胞外酶(如CSO₃^-键裂解酶、磷酸酯酶和聚氨酯酶),通过铁氨氧化、脱硫和水解等反应转化或降解PFASs.因此,本文系统阐述PFASs与环境微生物的相互作用,重点总结PFASs对细菌的细胞毒性;分析PFASs对环境(土壤、淡水、海洋)微生物群落组成、结构及生态系统物质循环的影响;深入讨论PFASs的微生物转化/降解途径;并结合存在的问题及挑战(如PFASs通过细菌进入食物链、PFASs对微生物群...     

植物内生细菌

植物内生细菌是指能定殖在健康植物组织内,并与植物建立了和谐联合关系的一类微生物,有生物防治、植物促生和内生共生固氮作用。在农业生产过程中,由于农药和化肥的大量使用以及农田耕作的单一化,使植物和土壤中微生物的多样性大为减少。在人们日益重视人与自然和谐相处的今天,研究和利用植物内生细菌对于替代或减少农药和化肥的使用,改善农业生态系统,保持植物微生态系统的生物多样性以及维护农田生态平衡实现可持续发展都有重要意义。     

人类母乳微生物菌群的生态学分析

母乳是婴儿最健康、理想的营养来源,也是人类进化和文明最重要的特征之一.最新的宏基因组学研究表明母乳含有高达数百种细菌,而且包括一些常见的病原菌.母乳微生物菌群是人类与微生物协同进化相互适应的产物,而"微生物群落-宿主"生态系统的动态平衡则应是保持健康母乳的基础.然而,迄今为止,从生态学角度对母乳微生物菌群的研究近乎空白.本文应用宏观生态学中的"中性"理论和Taylor幂法则分析探讨了母乳菌群群落多样性的进化和维持机制、细菌种间相互作用的机制以及由此产生的细菌种群分布格局.两项理论模型分析交叉验证了母乳微生物群落分布的异质性和非随机性特征,预示了群落中物种间存在一定程度的生态位分化以及占主导作用的优势物种.     

地质微生物——地球环境中的“协调员”

简单介绍了微生物-地球环境的相互作用,并从微生物矿物相互作用、微生物环境修复、极端环境地质微生物学和古微生物生态重建等四个方面介绍了微生物-地球环境协调发展的意义。