基于高通量测序的液态奶中微生物多样性研究

目的 为探究不同液态奶样品中微生物的菌群组成和其多样性。方法 采用高通量测序技术对液态奶中细菌16S rRNA的V₃-V₄区进行测序,研究了四组液态奶样品在门水平和属水平的菌群结构。结果 四组样品中共有分类操作单元(Operational Taxonomic Unit, OTU)数目为119个,独有的OTU数分别占15.0%、6.85%、8.86%和12.35%。在门水平,厚壁菌门和变形菌门是四组液态奶的共有菌门,其中4组样品中厚壁菌门的相对丰度分别为38.9%、73.8%、20.9%、29.6%,变形菌门的相对丰度分别为46.9%、10.0%、28.0%、17.2%;在属水平,4组液态奶中的优势菌属分别是芽孢杆菌属、短波单胞菌属;芽孢杆菌属;Cloacibacterium和寡养单胞菌属;芽孢杆菌属、微杆菌属和异常球菌属。结论 四组样品在门水平的菌群组成基本相似。属水平上,液态奶中含有的不动杆菌属、芽孢杆菌属和克雷伯氏菌属属于嗜冷菌,这些菌属可以导致液态奶发生腐败变质等现象。这为今后探索液态奶中腐败菌防治措施提供重要依据。     

分子生物学技术在微生物多样性研究中的应用

用传统的方法很难鉴别微生物的差异,分子生物学技术就很好地解决了该问题,尤其适合于常规方法失效的情况下.该技术的主要程序是:先从微生物中直接提取DNA,对DNA进行PCR(PolymericChain Reaction)或RAPD(Random Amplification of Polymorphic DNA)扩增,然后进行DGGE(DenaturingGradient Get Electrophoresis)电泳,或RFLP(Restriction Fragment Lergth Polymorphism),ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assav)分析等,之后进行测序,测序结果与网上基因库进行对比,来确定样品中微生物的种类.此方法是直接从样品中提取总DNA,中间不会造成菌株的富集或衰减,具有很高的准确性.此方法对微生物多样性的深入研究很有效.     

极端干旱区包气带异养微生物16S rDNA的多样性

在黑河流域下游河谷550 cm深的包气带中采集了10个土壤样品,相应地对各个样品中的土壤含水量、总氮、土壤有机质和pH值进行了采样分析,并进行了微生物计数和培养.通过培养,从不同的培养基和不同土壤层,共挑选出120个菌落,然后使用革兰氏染色反应、常规生理生化和内切酶分析,再选出不同的15个菌落进行16S rDNA扩增和序列测定,共发现15种细菌,并建立了可培养微生物的系统进化树.这15个种分别属于蛋白细菌门的α-(2种),γ-(2种)和β-(2种)组,高G C的革兰氏阳性菌(5种),低G C的革兰氏阳性菌(2种)和Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides细菌(2种),这些种群全部属于棒状或段棒状,表现出明显的多样性.结果表明:地下土壤的物理和地球化学特征的不同影响地下微生物的种群数量,该研究为极端干旱区地下微生物生态学和水文地质以及相互作用提供了一个非常有意义的窗口.     

南极阿德雷岛地表沉积物中细菌多样性及对环境的响应

提取南极阿德雷岛沉积物柱状样各层次的总DNA,利用PCR-RFLP方法,对沉积物中的细菌多样性及分布进行了研究,并探讨了它与环境的关系.结果表明,沉积物中的细菌多样性丰富,分属于8个类群,以CFB(Cytophaga-Flexibacter-Bacterioides)类群和Proteobacteria类群的β-,γ-亚群为主.在7 cm左右深度的沉积物中,可培养微生物和16 S rDNA序列多样性与其他深度的沉积物有明显不同,推测与环境的变化有关.同时还发现了大量与降解有机化合物相关的细菌,表明阿德雷岛的微生物生态系统已经受到了人类活动的影响.     

室内新风空气净化系统微生物多样性研究

对济南市历城区使用不同时间的新风空气净化系统滤膜样本的细菌多样性进行检测,分析室内新风系统潜在的微生物二次污染风险。采集使用6至12个月的新风系统中超细玻璃纤维空气滤膜积累的微生物为样本,进行16S rDNA扩增子测序分析。结果显示：变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势菌门,优势属有副球菌属、鞘氨醇单胞菌属、芽孢杆菌属、甲基杆菌属、双歧杆菌属等;随着滤膜使用时间的增加,优势菌门之间的相对丰度比例变化不明显,但总丰度呈现上升趋势,表明该地区室内空气微生物丰富且群落结构长期变化不大;使用12个月的样本中特别富含莱茵海默氏菌属、乳杆菌属和不动杆菌属,且条件致病菌奥斯陆莫拉氏菌的相对丰度较高,表明该地区的室内新风系统使用12个月时存在微生物二次污染风险。研究结果对居民防控室内空气二次污染起指导作用。     

室内新风空气净化系统微生物多样性研究

对济南市历城区使用不同时间的新风空气净化系统滤膜样本的细菌多样性进行检测,分析室内新风系统潜在的微生物二次污染风险。采集使用6至12个月的新风系统中超细玻璃纤维空气滤膜积累的微生物为样本,进行16S rDNA扩增子测序分析。结果显示：变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势菌门,优势属有副球菌属、鞘氨醇单胞菌属、芽孢杆菌属、甲基杆菌属、双歧杆菌属等;随着滤膜使用时间的增加,优势菌门之间的相对丰度比例变化不明显,但总丰度呈现上升趋势,表明该地区室内空气微生物丰富且群落结构长期变化不大;使用12个月的样本中特别富含莱茵海默氏菌属、乳杆菌属和不动杆菌属,且条件致病菌奥斯陆莫拉氏菌的相对丰度较高,表明该地区的室内新风系统使用12个月时存在微生物二次污染风险。研究结果对居民防控室内空气二次污染起指导作用。     

极端微生物的多样性及其应用

极端微生物通常分为五个类群：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物．极端环境中的微生物为了适应生存，逐步形成了独特的结构和生理机能，以适应环境．因此，研究适应机理并利用其特殊生理机能具有重要的理论和实际意义，极端微生物能产生多种极端酶和其他生物活性物质，极端微生物资源的开发利用有着广阔的前景．     

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.     

基于高通量测序分析白云岩喀斯特土壤微生物多样性

利用白云岩喀斯特土壤微生物16S rRNA V4及ITS1区的高通量测序数据,分析土壤微生物群落结构特征。基于PICRUSt算法预测土壤微生物群落功能基因组,应用皮尔逊相关系数解析土壤性质与土壤微生物群落多样性及代谢通路的相关性。结果显示:白云岩喀斯特土壤微生物主要分布于15个菌门,其中以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota)为最主要的优势菌门。基于PICRUSt功能基因预测,共获得6 208个同源功能基因(KEGG Orthology),富集于311条代谢通路(metabolism pathway)。其中与氨基酸代谢、碳水化合物代谢等有关的基因在种类和数量上都占预测功能基因中的绝对优势。相关性分析表明:土壤微生物多样性与土壤性质间存在相关性,尤其以土壤微生物多样性与Emg~(2+)间相关性最为显著。61条代谢通路与土壤交换钙(ECa~(2+))、土壤有机碳(SOC)、土壤总磷(STP)、土壤总钾(TK)、pH以及土壤交换镁(Emg~(2+))相关。Emg~(2+)与包括精氨酸和脯氨酸代谢、丙酮酸代谢在内的31条代谢通路显著正相关。     

基于高通量测序技术研究环境微生物群落结构特征

采用高通量测序技术对序批式反应器(R1、R2处理)中微生物群落结构的演变及多样性进行分析,同时对细菌群落与人工模拟番茄酱废水水质相关性进行分析,对微生物酶进行预测。结果表明：微生物菌群在门、纲和属水平上存在显著差异,其中门类水平上,Proteobacteria(变形菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)为优势菌门;纲水平上,Betaproteobacteria(β-变形菌纲)、Alphaproteobacteria(α-变形杆菌纲)和Bacteroidia(拟杆菌纲)为优势菌纲;属水平上,Zoogloea(动胶菌属)和Flavobacterium(黄杆菌属)为优势菌属。在颗粒形成初期至稳定期,R1、R2中Proteobacteria、Bacteroidetes、Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Bacteroidia、Zoogloea和Flavobacterium丰度变化分别为1.75%、-7.20%、35.49%、0.12%、-15.23%、-3.11%和-5.23%;1.78%、-2.00%、33.11%、-0.54%、-14.8...     

16S rDNA克隆文库法分析地下水生物反硝化系统细菌种群多样性

采集地下水硝酸盐生物反硝化系统内的污泥样品,提取污泥样品中微生物的总DNA,构建细菌16S rDNA基因片段克隆文库,并通过16S rDNA序列系统发育分析,对反硝化系统内的细菌种群多样性以及菌群结构进行了研究。结果表明,地下水生物反硝化系统内细菌具有高度多样性,样品文库分为9个细菌类群,优势菌群为β-Proteobacteria(67.11%)和Bacteroidetes(15.79%),其中,β-proteobacteria为最优势菌群,以Rhodocyclaceae为主。对反硝化系统内细菌种群多样性的研究有利于确定优势菌种,为地下水硝酸盐生物反硝化修复奠定理论基础。     

高温高矿化度超稠油油藏细菌多样性分析

运用16S rDNA克隆文库技术分析研究了塔河油田高温高矿化度超稠油油藏中的细菌多样性.研究结果表明:在油藏温度100～130℃、地层水矿化度26×104mg/L、地面原油黏度10×104mPa.s的油藏环境中,存在丰富的细菌群落,其中包括Candidate division OP菌、盐单胞菌(Halomonas sp.)、耐盐芽孢杆菌(Bacillus halodurans)和油杆菌(Petrobacter sp.)等具有耐温、耐盐和降解原油的生理生化特性的菌群,同时还存在大量未培养的微生物.     

基于高通量测序研究奥狄氏括约肌松弛的胆结石患者胆汁细菌多样性

为临床治疗奥狄氏括约肌松弛（the Sphincter of Oddi laxity, SOL）患者胆结石复发寻找依据,本文研究了患有SOL的胆结石患者的胆汁细菌组成和多样性. 分析了SOL与非SOL胆结石患者术前肝功、肾功和血常规等临床指标差异,基于Illumina MiSeq平台对患者胆汁细菌进行16S rRNA基因高通量测序. 结果发现,SOL患者的总胆红素（TBIL）、直接胆红素（DBIL）、间接胆红素（IBIL）水平显著高于非SOL患者, 而腺苷脱氨酶（ADA）则显著低于后者（P < 0.05）.两组患者之间胆汁细菌α多样性指数除均匀度外无显著差异（P>0.05）;Wilcoxon秩和检验显示SOL患者胆汁中细菌丰度前四的菌门依次为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidete）,其中变形菌门、肠球菌属（Enterococcus）和Lachnoclostridiums属细菌在SOL患者胆汁中含量显著高于非SOL患者（P< 0.05）,而SOL患者中其他优势菌属如克雷伯菌（Klebsiella）、马赛菌属（Massilia）和假单胞杆菌（Pseudomonas）丰度则无显著增高（P>0.05）. 因此,SOL患者的部分临床指标如胆红素、ADA水平和胆汁细菌组成与非SOL患者存在显著差异,这为临床治疗SOL患者胆结石复发提供相关依据.     

好氧堆肥细菌16S rDNA多态性分析

采用传统培养方法和16s rDNA为基础的PCR-DGGE技术研究好氧堆肥微生物群落的演变过程.平板计数表明好氧堆肥过程中细菌数量呈现"升高一降低一降低"变化趋势,DGGE图谱表明不同时期存在不同的优势种群,少数优势种群存在于整个堆肥过程.PCR-DGGE技术为堆肥微生物群落研究提供新的分子生态学依据.     

菌群感应AHLs分子对小鼠肠道菌群多样性影响的分析

目的 探讨菌群感应信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs)对小鼠肠道微生物菌群构成的影响,为感染状态下肠道微生态的紊乱补充理论依据。方法 3-oxo-C10-HSL分子经腹腔注射小鼠后,于24 h分别在小鼠十二指肠及空回肠部位用拭子涂抹法取样,并通过Illumina Hiseq 2500高通量测序平台对样品16S rDNA测序,并进行微生物菌群分类构成及多样性分析。结果 在实验小鼠肠道内共检出22个细菌门,109个细菌属;对照组和3-oxo-C10-HSL处理组小鼠肠道不同部位菌群均以厚壁菌门(>50%)和变形菌门(>20%)为主,但两组在属水平菌群构成有明显差异,对照组优势菌属依次为葡萄球菌、埃希氏-志贺菌、乳球菌、假单胞菌、肠球菌,3-oxo-C10-HSL处理组优势菌属主要为肠球菌、埃希氏-志贺菌、葡萄球菌;多样性和丰度分析提示3-oxo-C10-HSL处理组肠道菌群多样性均有提高,大肠埃希菌属等主要优势菌丰度显著上升,而且空回肠部位的菌落丰度最高。结论 AHLs对小鼠肠道菌群构成影响较小,而对菌群内部某些特定类群结构变化影响较明显。     

微山湖养殖区与非养殖区细菌多样性的研究与比较

细菌群落结构对湖泊生态系统的物质循环和能量流动起着非常重要的作用,所以微山湖湖泊生态环境中的细菌群落多样性的分析为通过细菌的环境修复功能改善微山湖的生态环境奠定了理论基础.采用了DGGE和16SrDNA建库相结合的方法对微山湖养殖区与非养殖区及其沉积物细菌群落结构进行了研究,并对养殖区和非养殖区细菌的群落结构进行比较.研究的结果表明,养殖区与非养殖区的细菌群落结构存在较大差异,养殖区的细菌种类明显比非养殖区的细菌种类多,养殖区主要分布为:变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、螺旋体门(Spirochaetes)、绿菌门(Chlorobi)、拟杆菌门(Bacteroidetes).其中β-变形菌纲(Betaproteobacteria)为主要优势菌群.非养殖区主要分布为:变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、拟杆菌门(Bacteroidetes),其中β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)种类最为丰富.