自然水体生物膜中微生物群落结构与组成分析

为深入了解自然水体生物膜微生态群落系统中微生物群落的组成与结构。采集松花江吉林江段自然水体生物膜为研究对象,对其中微生物的总DNA进行了提取;之后利用高通量测序技术对生物膜中细菌的16S rDNA基因进行了序列测定。分析了自然水体生物膜中微生物群落组成鉴定和相对丰度。物种分类显示,细菌种类隶属于15个门、31个纲、58个目、80个科和148个属,其中优势类群为变形菌门(Proteobacteria),其相对丰度分为63.50%。     

深圳湾和大鹏湾微生物群落结构及其功能预测比较分析

多样性丰富的微生物对海洋生态系统的稳定起着主导作用,采用Illumina Miseq测序技术,针对深圳大鹏湾和深圳湾,综合比较分析两者的表层海水微生物多样性,预测其微生物生态功能差异。结果表明大鹏湾水体微生物群落的Shannon、Simpson、Chao1和ACE多样性指数及菌群OTUs高于深圳湾的水体。大鹏湾和深圳湾的微生物群落在门水平分别有24和10个菌门,两者主导菌门都为蓝藻细菌门、变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、厚壁菌门、浮霉菌门,这六个分别占其总微生物群落的99.3%和99.9%。然而各菌门在2个水体中的相对丰度不同,且在纲、目、科、属等分类水平的菌群结果也表明群落组成差异显著,在属水平发现隶属于蓝藻菌门的原绿球藻(60%)主导了深圳湾的表层水体,而大鹏湾的主导蓝藻菌属为未被分离出纯菌株的菌群。代谢功能预测初步揭示了大鹏湾和深圳湾水体微生物的代谢功能有所差异,主要体现在生物降解功能、脂质代谢、酶系统和碳水化合物代谢等方面。该研究为认识海洋微生物多样性与海域生态系统的保护修复提供基础数据和理论支撑。     

自然水体生物膜中真菌结构与组成特征

为深入了解自然水体生物膜中真菌结构和组成特征,以松花江水体生物膜为例,利用高通量测序技术对自然水体生物膜中的真菌ITS1基因进行了序列测试与分析,研究自然水体生物膜中真菌的多样性和组成特征。研究结果表明:(1)生物膜中真菌分属于8个门、20个纲、39个目、59个科和61个属;(2)真菌优势门为接合菌门,丰度约为(43.23±0.88)%,次优势菌门为担子菌门和聚合菌门,丰度分别约为(13.70±2.88)%和(9.90±2.83)%;优势属为蛙粪霉属,丰度为(36.26±9.07)%。     

自然水体生物膜中真菌结构与组成特征初步研究

为深入了解自然水体生物膜中真菌结构和组成特征,本研究以松花江水体生物膜为例,利用高通量测序技术对自然水体生物膜中的真菌ITS1基因进行了序列测试与分析,研究自然水体生物膜中真菌的多样性和组成特征。研究结果表明：(1)生物膜中真菌分属于8个门、20个纲、39个目、59个科和61个属。(2)真菌优势门为结合菌门,丰度约为43.23 ± 0.88 %,次优势菌门为担子菌门和聚合菌门,丰度分别约为13.70 ± 2.88 %和9.90 ± 2.83 %;优势属为蛙粪霉属,丰度为36.26 ± 9.07 %。     

丹江口水库上下游古菌优势菌群落结构特征分析

采用16S rRNA Illumina Miseq高通量测序技术, 分析丹江口水库库区及汉江下游古菌物种组成, 并对大坝上、下游水体与沉积物中占优势的氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和产甲烷古菌(Methanogenic archaea)群落结构进行分析。结果表明, 优势种群落结构组成受到水体与沉积物样本差异的影响, 可由氨氧化古菌的好氧特性与产甲烷古菌的厌氧特性合理地解释。网络图分析表明, 丹江口水库上游氨氧化古菌与产甲烷古菌具有显著的相关关系。受丹江口水库运行的影响, 大坝下游水体及沉积物中氨氧化古菌丰度皆比大坝上游少, 而沉积物中产甲烷古菌丰度较高, 二者间相关性不明显。     

汉江潜在致病菌群落物种组成及其分布特征

为探究水体和沉积物潜在致病性细菌群落的物种组成及其分布特征,为汉江致病菌防控提供基础数据,于2014年春、秋两季,在汉江6个监测断面进行样品采集。基于16SrRNAIlluminaMiseq高通量测序技术,利用FAPROTAX软件,对细菌群落进行致病性功能预测,共识别出6类致病菌,隶属6门9纲22目45科105属。研究结果显示,变形菌门是汉江致病菌群落的主要组成物种,占比高达96.56%,Methylopumilus和Roseomonas是属水平的优势物种。多样性分析结果表明沉积物中致病菌比水体中更丰富,浮游群落随季节的变化更显著。环境因子相关性分析结果指示底栖群落对环境因子变化更敏感。零模型分析结果揭示随机过程主导水体和沉积物致病菌群落的构建。     

环丙沙星和铜复合污染下河流底质微生物群落与抗生素抗性基因的交互关系

选择环丙沙星(CFC)和铜(Cu)作为目标污染物,设计室内驯化试验,通过16S rRNA高通量测序、定量PCR等技术探究CFC和Cu复合污染下河流底质微生物群落与抗生素抗性基因(ARGs)间的交互关系。结果表明,CFC单一污染、Cu单一污染和复合污染试验组中ARGs丰度、微生物群落组成及功能存在显著差异;所有试验组的总ARGs相对丰度呈现随时间先增后减的变化趋势。共现网络分析表明, intI 1与3类ARGs和8个菌群相关,是ARGs和微生物群落之间的桥梁;所属变形菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和绿弯菌门的细菌最有可能成为水环境中ARGs的潜在宿主。基于偏冗余分析发现,在MGEs、微生物群落和污染物等因素中微生物群落对ARGs丰度变化总解释率最高(49.77%);路径分析表明,CFC和Cu主要通过微生物群落间接地影响ARGs的传播和扩散。     

广西北部湾局部海域海洋沉积物细菌多样性及生物活性评估

为有效探究海洋新型天然微生物资源,本研究以广西北部湾局部海域海洋沉积物样品为研究对象,采用高通量测序技术和纯培养分离方法分析海洋沉积物样品中细菌群落组成及多样性,利用双层琼脂扩散法检测纯培养菌株的抗菌活性,通过PCR扩增法筛选基因组中含有7种功能基因的阳性菌株。高通量测序结果显示：海洋沉积物中检测到1407个操作分类单元（Operational Taxonomic Units,OTUs）;在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）的物种丰度最高,其次是厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）。纯培养分离纯化鉴定出278株菌,分布在3门5纲16目24科31属,其中YIM 150853为1个潜在新分离单元。生物活性评估实验表明,76.34%的纯培养菌株至少对1种指示菌有抑制作用,其中链霉菌YIM 150601、YIM 150634抑菌谱广、抑菌活性强,放线菌的功能基因检出率高于非放线菌。广西北部湾局部海域海洋沉积物中蕴藏着丰富的细菌资源,纯培养菌株具有抗菌及合成生物活性产物的潜力,是开发新型天然产物的新菌源。     

织锦巴非蛤育苗期水体菌群结构特征

为探究织锦巴非蛤(Paphia textile)幼体发育各阶段水体菌群的组成和结构特征,为其苗种规模化人工繁育提供理论依据,本研究采用高通量测序技术对幼体在D形幼虫期(HD)、壳顶期(HK)、变态前期(HB)、变态后期(HA)、稚贝期(HZ)的水体菌群进行测序分析。Alpha多样性指数结果表明,HD菌群丰度和菌群多样性均最高,而HZ菌群丰度最低,HB菌群多样性最低。在门分类水平上,幼体发育所有阶段中占优势的细菌门类主要有变形菌门(Proteobacteria)[包括α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)]、拟杆菌门(Bacteroidota)和放线菌门(Actinobacteriota)。在科分类水平上,红杆菌科(Rhodobacteraceae)和黄杆菌科(Flavobacteriaceae)是整个育苗周期的主导类群;微杆菌科(Microbacteriaceae)相对丰度在HB低于1%,在HA和HZ逐渐增长,分别为9.95%和12.82%;冷形菌科(Cryomorphaceae)相对丰度在HD不足1%,在HK、H...     

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。     

基于16S rRNA基因扩增子测序技术研究云南野生小型哺乳动物肠道菌群多样性

以生活在同一生境,但具有不同进化关系和不同食性的野生哺乳类动物(鼠科、猬科和鼩鼱科)为研究对象,通过16S rRNA基因扩增子测序,分析和比较其肠道菌群.共识别出5378个操作分类单位(OTUs),主要隶属 Firmicutes(40.55％),Proteobacteria(34.60％)和 Bacteroidetes...     

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。     

库区植物塘水生植物附着细菌群落季节演替特征及影响因素

采集天然湿地中的狐尾藻、凤眼莲、睡莲3种水生植物,采用高通量测序分析3种水生植物表面附着细菌群落,探究其细菌群落结构的季节演替,并分析环境因子对群落变化的影响。结果表明:(a)3种水生植物附着细菌主要有蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria),这3种植物表面附着的细菌群落结构在门水平上类似,在属水平上丰富度及演替特征存在差异,主要与植物茎叶面积、植物分泌物质及植物茎叶光合作用强度等因素有关;(b)在属水平上,这3种水生植物附着细菌群落季节演替是具有一定方向性的自发进行的过程,不受外在单一因子的限制,是宿主植物和外部水环境共同作用的结果;(c)通过聚类分析发现,环境变化对附着细菌群落结构的影响程度高于植物种类,环境因子的CCA分析表明温度、pH、TN是水生植物附着细菌群落演替的主要影响因素。     

北京地区酱香型白酒第六轮次堆积发酵中细菌群落多样性分析

利用高通量测序方法研究了北京地区酱香型白酒第六轮次堆积发酵过程中细菌群落结构及动态变化。实验结果表明:在门水平上,堆积发酵过程中的优势菌门包括Firmicutes、Actinobacteria和Proteobacteria；在属水平上,堆积发酵过程中优势菌属包括Lactobacillus、Lentibacillus等14个；优势菌属Lentibacillus的相对丰度先升高后降低,Lactobacillus的相对丰度逐步上升；Lentibacillus作为正相关性关键节点与7个菌属存在正相关关系,Lactobacillus作为负相关性关键节点与10个菌属存在负相关关系。相较于贵州省等其他产区,北京地区酱香型白酒堆积发酵过程中的细菌群落在种类数量、优势门类排序、群属丰度等方面存在明显差异。研究结果旨在揭示北京地区酱香型白酒第六轮次堆积发酵过程中的细菌群落结构变化,希望为研究北京地区酱香型白酒的酿造特点提供基础数据。     

Genome-wide expression dynamics of a marine virus and host reveal features of co-evolution

Interactions between bacterial hosts and their viruses (phages) lead to reciprocal genome evolution through a dynamic co-evolutionary process. Phage-mediated transfer of host genes--often located in genome islands--has had a major impact on microbial evolution. Furthermore, phage genomes have clearly been shaped by the acquisition of genes from their hosts. Here we investigate whole-genome expression of a host and phage, the marine cyanobacterium Prochlorococcus MED4 and the T7-like cyanophage P-SSP7, during lytic infection, to gain insight into these co-evolutionary processes. Although most of the phage genome was linearly transcribed over the course of infection, four phage-encoded bacterial metabolism genes formed part of the same expression cluster, even though they are physically separated on the genome. These genes--encoding photosystem II D1 (psbA), high-light inducible protein (hli), transaldolase (talC) and ribonucleotide reductase (nrd)--are transcribed together with phage DNA replication genes and seem to make up a functional unit involved in energy and deoxynucleotide production for phage replication in resource-poor oceans. Also unique to this system was the upregulation of numerous genes in the host during infection. These may be host stress response genes and/or genes induced by the phage. Many of these host genes are located in genome islands and have homologues in cyanophage genomes. We hypothesize that phage have evolved to use upregulated host genes, leading to their stable incorporation into phage genomes and their subsequent transfer back to hosts in genome islands. Thus activation of host genes during infection may be directing the co-evolution of gene content in both host and phage genomes.     

喀斯特洞穴大型底栖动物群落结构与环境因子的关系——以贵州惠水3个洞穴为例

为了解喀斯特洞穴大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系,选择贵州省惠水县的龙洞、牛洞、龙潭洞作为研究对象,分析洞穴大型底栖动物的群落组成、现存量、生物多样性特征,并且运用Spearman相关性分析洞穴部分环境因子与底栖动物群落结构的关系,同时基于底栖动物生物学指数对洞穴水质作出评价。结果表明：夏、冬两季共采集到大型底栖动物39种,隶属4门5纲10目31科,以节肢动物和软体动物为主。洞穴大型底栖动物密度在季节上表现为夏季>冬季,在空间上表现为有光带>弱光带>黑暗带,生物量则无明显时空变化。Spearman相关性分析表明,夏季影响洞穴大型底栖动物群落结构的主要环境因子是光照强度、沉积物有机质和浊度,冬季影响洞穴大型底栖动物群落结构的主要环境因子是光照强度、总氮和水温。Shannon-Wiener指数、Margalef指数及科级水平生物指数(Family-Level Biotic Index, FBI) 3种生物指数评价洞穴水质状况有差异,FBI的评价结果与洞穴的实际水质情况更符合。     

室内饲养松墨天牛幼虫不同肠段细菌的群落结构及功能分析

[目的]了解室内饲养松墨天牛(Monochamus alternatus)幼虫前、中、后肠段细菌的群落结构,比较不同肠段之间菌群多样性和优势菌群的差异,为揭示肠道细菌在松墨天牛获取营养、克服寄主植物化学防御的机理提供参考.[方法]分别提取室内饲养的松墨天牛4龄幼虫前、中、后肠各3组样本(每组5个前肠、5个中肠、5个后肠...     

Local migration promotes competitive restraint in a host-pathogen 'tragedy of the commons'

Fragmented populations possess an intriguing duplicity: even if subpopulations are reliably extinction-prone, asynchrony in local extinctions and recolonizations makes global persistence possible. Migration is a double-edged sword in such cases: too little migration prevents recolonization of extinct patches, whereas too much synchronizes subpopulations, raising the likelihood of global extinction. Both edges of this proverbial sword have been explored by manipulating the rate of migration within experimental populations. However, few experiments have examined how the evolutionary ecology of fragmented populations depends on the pattern of migration. Here, we show that the migration pattern affects both coexistence and evolution within a community of bacterial hosts (Escherichia coli) and viral pathogens (T4 coliphage) distributed across a large network of subpopulations. In particular, different patterns of migration select for distinct pathogen strategies, which we term 'rapacious' and 'prudent'. These strategies define a 'tragedy of the commons': rapacious phage displace prudent variants for shared host resources, but prudent phage are more productive when alone. We find that prudent phage dominate when migration is spatially restricted, while rapacious phage evolve under unrestricted migration. Thus, migration pattern alone can determine whether a de novo tragedy of the commons is resolved in favour of restraint.