树鼩肠道菌群多样性与功能预测研究

[目的]鉴定树鼩的肠道菌群,分析树鼩肠道菌群多样性和丰度,并进行菌群功能预测。[方法]随机采集3份雄性树鼩粪便样品,提取树鼩粪便中细菌基因组DNA,通过PCR扩增获得16S rRNA V3～V4片段,采用高通量Illumina PE300平台进行测序,利用BIPES以及QIIME分析并比较菌群结构及多样性。最后,通过PICRUS t软件对肠道菌群的功能进行预测。[结果]树鼩肠道粪便细菌有9门20纲33目53属122种208个OTU。门水平上,优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria);属水平上,埃希氏杆菌属(Escherichia)、乳酸菌属(Lactobacillus)和肠球菌属(Enterocossus)为优势菌群。PICRUS t功能预测结果表明,肠道细菌编码的大多数基因与代谢相关,其次是基因信息加工、环境信息加工。COG功能分类分析表明肠道微生物基因在"氨基酸的运输和代谢"和"碳水化合物运输与代谢"功能类群的相对丰度较高。[结论]PICRUS t功能预测到树鼩肠道菌群主要与代谢相关,树鼩肠道菌群是研究肠道菌群与代谢类疾病的一种良好试验材料。     

利用Illumina MiSeq测序平台分析肉鸡盲肠微生物多样性

为对肉鸡盲肠微生物的多样性进行探索,选取15只饲养在相同条件下的科宝-500肉鸡,利用Illumina MiSeq测序平台与Qiime等16srRNA序列分析工具在22日龄时采集盲肠内容物进行研究。结果显示:1)测序共获得359 158条有效序列与3 210个OTU,并且由稀释曲线可以证明此次测序结果比较全面的覆盖了肉鸡盲肠微生物群落。2)各样品菌群之间存在差异,得到序列的数量以及菌群多样性差别较大。3)通过核心菌群分析可知,4个共享菌群在门水平上分别为:拟杆菌门Bacteroidetes(70.0%±12.1%)、厚壁菌门Firmicutes(25.4%±11.2%)、变形菌门Proteobacteria(4.3%±3.7%)和蓝菌门Cyanobacteria(0.3%±0.5%)。4)有益菌群如乳酸杆菌属Lactobacillus、双歧杆菌属Bifidobacterium虽然存在于盲肠微生物中,但相对丰度不高。5)PICRUSt分析盲肠菌群对应的基因功能发现:功能转运、嘌呤代谢、DNA修复重组蛋白、氧化磷酸化和甲烷代谢等基因功能丰度最高。由此可见,个体差异虽然对肉鸡盲肠微生物结构影响较大,但是仍然存在不少共性。     

内蒙古锡林郭勒冬季放牧蒙古牛肠道微生物多样性和功能预测分析

为探究内蒙古锡林郭勒冬季放牧蒙古母牛肠道微生物组成及其功能,采集同一地区冬季(11、12月和次年1月)放牧蒙古母牛(各20头)直肠粪便样品,利用16SrRNA测序技术对其肠道菌群多样性进行分析及PICRUSt(Phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states,PICRUSt)功能预测。结果显示,60份样品平均每样品测得90 075条序列,通过聚类共获得3 975个操作分类单元(Operational taxonomic units,OTU),84.60%的OTU注释到门水平;29.56%的OTU注释到属水平;在门水平和属水平,冬季放牧蒙古牛肠道中优势物种分别为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、拟杆菌属(Bacteroides)和艾克曼菌属(Akkermansia);随着天气逐渐变冷,食物短缺,蒙古牛肠道中厚壁菌门(Firmicutes)减少,而拟杆菌门(Bacteroidetes)增多;聚类分析发现,11月和12月蒙古牛肠道微生物群落较为相似,而与次年1月相比有明显差异;PICRUSt功能预测发现,随着天气逐渐变冷,免疫系统、环境适应性及细胞运动性相关通路丰度降低,氨基酸代谢通路丰度增加。综上,蒙古牛肠道菌群在适应食物短缺的冬季发挥着重要作用。     

轮状病毒患犬与健康犬肠黏膜通透性及肠道菌群的差异性分析

为研究轮状病毒感染对犬肠黏膜通透性及肠道菌群的影响,选取2018年10月1日至2018年12月30日期间,在江苏农牧科技职业学院教学宠物医院就诊的轮状病毒感染患犬17例,记为A组,并设10例健康体检犬为对照,记为B组。用ELISA试剂盒检测血清中二胺氧化酶(DAO)、D-乳酸及内毒素(ET)的表达,每组随机选取9例,分别采集粪便,通过Illumina Miseq PE300平台进行细菌16S rDNA测序。结果表明:①与B组相比, A组DAO、D-乳酸和ET水平分别升高28.11%、12.37%和17.71%(P0.01)。②A、B2组样品中共有OTU数226个, A组OTU数比B组低12.39%,主成分分析(PCA)显示A、B2组样本显著分开,肠道菌群相似度差异较大, A组肠道菌群ACE指数、Chao 1指数显著低于B组(P0.05)。③在门水平上, 2组样本中拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和梭杆菌门为优势菌群,与B组相比,拟杆菌门和变形菌门比例升高,厚壁菌门比例减少(P0.05);在属水平上, A组拟杆菌属、肠杆菌属、埃希氏菌属、克雷伯氏菌属等菌属数量增加,而双歧杆菌属、瘤胃球菌属、梭菌属等菌属数量与B组相比显著减少(P0.05)。这一研究提示轮状病毒感染后可引起犬肠黏膜通透性升高,改变肠道菌群结构,加剧病情发展。     

基于高通量测序技术的冠心病患者肠道菌群多样性研究

为了分析冠心病人群肠道菌群结构和多样性特征,探究冠心病人群与健康人群肠道菌群结构差异。研究共采集50例冠心病患者和35例健康人粪便样本,提取粪便样本总DNA;根据细菌16SrDNA V3~V5区设计引物进行扩增,利用Illumina Miseq平台进行高通量测序;测序结果经过Reads拼接,OTUs(operational taxonomic units)聚类,物种注释,α多样分析,主成分分析,最终得到样品物种信息。在冠心病组和健康组中,拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度最高,其中拟杆菌门分别占到46.94%和61.96%,厚壁菌门分别占到41.51%和30.58%;丰度较高的是变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)。此外,两组菌群结构差异性表现为:冠心病组的拟杆菌门明显低于对照组(P=0.0150.05);而冠心病组的厚壁菌门显著高于对照组(P=0.0090.01)。α多样性分析结果显示,两组人群各样本在细菌种群多样性方面没有明显差异。OTUs比对结果表示,Veillonella、Veillonella dispar、Scardovia、Mogibacterium致病菌在冠心病组显著增高,而Bacteroidetes门下Parabacteroides、Bacteroides uniformis、Bacteroides caccae等有益菌则显著降低。主成份分析显示,综合PC1、PC2、PC3因素冠心病组和对照组样本被较好的区分开,表明健康组和冠心病组菌群结构存在显著差异。这些结果表明,冠心病患者与健康人群在肠道菌群多样性方面没有明显差异,但在菌群结构上存在较大差异;同时冠心病人肠道菌群致病菌数量多于健康人群,而拟杆菌类有益菌低于健康人群。     

船舶压载水与沉积物细菌多样性比较分析

利用Illumina HiS eq 2500高通量测序平台对船舶压载水及沉积物微生物进行测序,共获得67 255条有效序列,736个OTU,通过生物信息分析,研究了压载舱中沉积物和压载水细菌群落结构及其多样性。结果显示:船舶压载舱沉积物中可培细菌总数较压载水中可培细菌总数高3个数量级。压载水中优势类群是变形菌(Proteobacteria 70.20%)、拟杆菌(Bacteroidetes 13.38%)、放线菌(Actinobacteria 10.33%)和Marinimicrobia_SAR406_clade 2.81%。压载舱中沉积物的优势类群为变形菌(Proteobacteria 95.45%)、厚壁菌(Firmicutes 2.23%)。     

用高通量测序技术分析红皮云杉梢枯病前后叶围微生物多样性

采用Illumina Miseq高通量测序技术来探究红皮云杉(Picea koraiensis)梢枯病(Dothiorella gregaria)病叶与健康叶之间共生真菌和细菌群落结构的差异。结果表明：红皮云杉叶片感病前后细菌的OTU变化巨大，真菌的OTU变化也偏大。两组样品共有的细菌种类45个，占细菌总数的16.13%,真菌种类73个，占真菌总数的29.32%。两组样品中菌落结构基本相同，但相对丰度差异较大，在门水平下，细菌中变形菌门(Proteobacteria)在两组样品占据绝对优势，真菌中子囊菌门(Ascomycota)在两组样品占据绝对优势。在属水平下，克雷伯菌属(Klebsiella)是健康叶中的优势细菌，马赛菌属(Massilia)在病叶中占据绝对优势；亚隔孢壳属(Didymella)是健康叶及病叶中的优势真菌，在健康叶及病叶中优势真菌种类未有太大变化，小穴壳菌属(Dothiorella)及Naganishia属仅存在于病叶组。     

不同贮藏条件下羊肉菌群多样性分析

为了解不同温度下贮藏羊肉细菌群落结构,明确温度条件对羊肉细菌多样性的影响,本试验利用高通量测序技术,分析冷藏(0±4)℃和冰温(-1.2±1)℃贮藏条件下羊肉菌群的多样性变化。结果表明,14个样品共获得优质序列591 754条,在6个分类学水平上共获得17 306个分类操作单元(OUT);不同贮藏条件下,羊肉样品细菌的丰富度和多样性随贮藏时间的延长均呈下降趋势,冰温贮藏细菌群落的改变更明显;贮藏后期,羊肉优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中冷藏条件下分别占细菌总数的99.6%和0.4%,冰温条件下为75.5%和24.5%。     

岩扇贝原种和繁育后代肠道和内脏团细菌多样性分析

为研究岩扇贝Crassadoma gigantean的生物学特性和消化代谢机能,采用传统培养方法分离培养加拿大原种岩扇贝内脏团(JN)和肠道(JC)及中国育种得到的子一代岩扇贝内脏团(YN)和肠道(YC)4种样品中的细菌,测定分离到的可培养细菌的16S rRNA基因并确定其分类地位;提取上述样品中的总DNA,运用Ion S5~(TM)XL高通量测序平台,对样品中细菌群落多样性进行分析。结果表明:用传统方法获得可培养菌株83株,选取代表菌31株测序并比对,其分别属于嗜冷杆菌属Psychrobacter、动性球菌属Planococcus、弧菌属Vibrio、假单胞菌属Pseudomonas、假交替单胞菌属Pseudoalteromonas、芽孢杆菌属Bacillus、库克菌属Kocuria和副球菌属Paracoccus;高通量测序结果显示,4种样品中有效序列群落结构可分为9个门,分别为变形菌门Proteobacteria、异常球菌-栖热菌门Deinococcus-Thermus、拟杆菌门Bacteroidetes、厚壁菌门Firmicutes、蓝细菌门Cyanobacteria、软壁菌门Tenericutes、放线菌门Actinobacteria、浮霉菌门Planctomycetes和疣微菌门Verrucomicrobia;加拿大原种岩扇贝肠道样品中的优势菌门为变形菌门(占80%),次优势菌门为拟杆菌门(占15%),内脏团样品中的优势菌门为变形菌门(占52%),次优势门为拟杆菌门(占18%);中国育种得到的子一代岩扇贝肠道样品中的优势菌门为变形菌门(占61%),次优势菌门为拟杆菌门(占26%),内脏团样品中的优势菌门为变形菌门(占73%),次优势菌门为拟杆菌门(占17%)。研究表明,岩扇贝的肠道和内脏团微生物具有丰富的多样性,加拿大原种岩扇贝和国内子一代岩扇贝的肠道和内脏团细菌群落结构存在一定差异。     

锦鲤肠道不同部位菌群组成结构及多样性分析

【目的】研究锦鲤（Cyprinus carpio var.koi）肠道的菌群组成结构及多样性,为深入研究锦鲤肠道菌群的功能及肠道不同部位的生理功能的分化提供参考。【方法】收集锦鲤前肠、中肠和后肠的肠道细菌,通过传统培养技术,采用细菌微量生化鉴定管对肠道细菌进行各项生理生化指标的测定;分别提取3个肠段的肠道菌群基因组DNA,进一步采用16S rDNA高通量测序技术,分析3个肠段的菌群组成和生物多样性。【结果】前肠、中肠和后肠样本测序后分别得到48659、47013和47819条有效序列,按97%相似性水平划分OTU后,分别得到1555、1294和1423个OUTs。α多样性分析结果显示,后肠菌群样本的Shannon指数、Chao1指数最高。在门水平上,前肠、中肠和后肠丰度最高的5个菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、梭杆菌门（Fusobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和黏胶球形菌门（Lentisphaerae）,推测这些菌门是锦鲤肠道的核心细菌类群,但各菌门在不同部位的相对丰度有差异。构建的物种丰度热图显示相对丰度最高的前10类菌属相同,但某些菌属在肠道不同部位的相对丰度有较大差异,如代尔夫特菌属（Delft）、弓形菌属（Toxoplasma）。UniFrac分析显示中肠和后肠的肠道菌群聚为一支,表明这2个部位菌群组成结构相似度较高。【结论】锦鲤肠道不同部位具有独特的菌群结构,可能会影响肠道不同部位功能的分化。     

羊肚菌菌塘土壤细菌群落的结构及多样性

为了解野生羊肚菌的生境,研究其菌塘土壤细菌群落的结构与多样性,运用PCR–DGGE技术,对采集于凉山州冕宁县野生羊肚菌发生地的8个羊肚菌菌塘土样和2个非菌塘土样进行分析。结果表明:羊肚菌菌塘土壤与非菌塘土壤细菌群落的结构差异和多样性差异较大;菌塘土壤的多样性指数(H)和丰度(S)比非菌塘土壤的高;菌塘土壤中Thermosporotrichaceae、Myxococcaceae和Rhodospirillaceae等3科细菌在羊肚菌菌塘土壤中占据优势地位;羊肚菌菌塘土壤细菌多样性程度总体优于非菌塘土壤。     

柞蚕肠道菌群分析及产酶菌的筛选与鉴定

 【目的】研究柞蚕肠道菌群结构及产酶菌,探寻具有新的生理功能的微生物,用于研制微生态制剂,以提高柞蚕生产的叶丝转化率及抗病能力。【方法】采用培养法分离柞树叶饲喂的5龄柞蚕幼虫肠道细菌,通过生理生化特性结合16S rDNA系统发育分析,对其肠道细菌群落类型进行鉴定,采用筛选培养基筛选产纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶的菌株。【结果】获得的柞蚕肠道菌有芽孢杆菌、葡萄球菌、肠杆菌,其中以芽孢杆菌为主要菌群。芽孢杆菌是肠道菌中产纤维素酶、蛋白酶的主要菌群;葡萄球菌产蛋白酶能力较弱;肠杆菌不产酶。【结论】柞蚕肠道菌与家蚕肠道菌群结构相似,筛选出的产酶菌活性较高,可以制备微生态制剂用于蚕业生产。     

外源耐镉菌对水稻镉吸收和积累及内生细菌群落结构的影响

以水稻品种黄华占为试材,大棚盆栽水培水稻,添加耐镉内生细菌R3(Pantoea sp.)和R5(Stentrophomonas sp.)菌悬液(未施内生细菌菌悬液的为CK),研究外源耐镉菌对水稻植株Cd吸收和积累的影响,幵利用16S rDNA测序研究水稻植株内生细菌群落结构的变化。结果表明:与CK相比,在水稻分蘖盛期,R5菌株和R3菌株处理均能显著降低水稻植株各部位的Cd含量;R5菌株和R3菌株处理后的水稻植株内生细菌群落结构均发生了显著变化,水稻地上部内生细菌群落的多样性增加,根部内生细菌群落的多样性降低,Escherichia/Shigella和Acinetobacter属在水稻植株内的相对丰度显著提高;R5菌株能够成功定殖到水稻的地上部。     

稻田土壤nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平的响应

【目的】基于水稻田间定位试验,利用nirS功能基因研究不同氮肥水平对稻田土壤反硝化细菌群落多样性的影响。【方法】运用PCR-DGGE（聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳）结合DNA克隆测序和荧光定量PCR（Real-time PCR）技术对反硝化细菌nirS基因进行检测,分析田间定位试验第4年不同氮肥水平下稻田nirS型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。【结果】依据DGGE图谱计算的群落多样性指数显示,与不施肥对照处理（CK）比较,施用氮肥处理（N1：75 kg N•hm-2,N2：150 kg N•hm-2和N3：225 kg N•hm-2）可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌群落多样性指数提高,尤其在水稻生长的齐穗期和成熟期后者均显著高于前者（P＜0.05）。但群落多样性指数在N1、N2 和N3处理间的差异主要表现在水稻分蘖期和齐穗期的表层土壤中,N3可显著高于N1（P＜0.05）。冗余分析结果显示水稻生育时期对稻田土壤nirS型反硝化细菌群落结构的影响较大,表层和根层土壤的群落结构都与生育时期存在显著相关性（P=0.002,0.002）;而不同氮肥水平对群落结构的显著性影响仅表现在稻田表层土壤中（P=0.002）。荧光定量PCR结果显示氮肥水平提高可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度增加,在水稻分蘖期和齐穗期内表层和根层土壤的nirS基因拷贝数均存在CK＜N1＜N2＜N3的趋势,且以齐穗期时在表层土壤中的差异最大,不同处理间的差异都达到显著水平（P＜0.05）。同时,本研究获得稻田反硝化细菌nirS基因片段序列8条登录GenBank（登录号：JX997923、JX997924、JX997926—JX997931）。此外,本试验中N1、N2和N3处理比CK处理分别增产59%、92%和107%,表层和根层土壤中NO3--N含量也随氮肥用量提高而增加。【结论】氮肥用量增加促进了稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度及群落多样性指数的提高,尤其在稻田表层土壤中。氮肥水平提高还可改变稻田表层土壤nirS型反硝化细菌的群落结构。综合分析表明稻田表层土壤的nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平提高的响应程度更明显。     

长期不同施肥对黄土旱塬黑垆土氨氧化细菌多样性的影响

【目的】通过分析长期不同施肥制度下土壤氨氧化细菌的群落结构及多样性,认识土壤氨氧化细菌对不同施肥制度的响应,以期明确氨氧化细菌对环境质量变化的指示作用。【方法】构建氨氧化细菌amoA基因克隆文库,利用PCR-RFLP方法研究无肥(CK)、有机肥(M)、氮肥+有机肥(NM)、磷肥+有机肥(PM)、氮磷肥+有机肥(NPM)等5种不同施肥处理对土壤氨氧化细菌多样性及群落结构的影响。【结果】5种施肥处理分别得到59、56、83、71、42个RFLP酶切类型。α多样性指数表明不同施肥处理的多样性存在差异,NM处理多样性最高,NPM处理多样性最低。β多样性指数表明M与NPM处理之间Sorenson指数为0.61,群落相似性最高;NM、PM与CK之间Sorenson指数均为0.15,群落相似性最低;其余均介于0.23-0.38。基于amoA氨基酸序列建立的系统进化树表明,各处理均以Nitrosospira cluster3为优势种群,但不同处理间属于Nitrosospira cluster3a和3b中克隆子所占的比例大小不同,同时发现有Nitrosospira cluster4种属。【结论】长期施肥改变土壤中氨氧化细菌的多样性,不同施肥环境可导致土壤中氨氧化细菌种属间的显著差异。     

转胱硫醚-γ-合酶基因高蛋氨酸大豆对土壤细菌群落结构的影响

采用16S rDNA V3区PCR-DGGE技术,对转胱硫醚-γ-合酶基因高蛋氨酸大豆根际土壤细菌群落结构进行研究。结果表明:与非转基因大豆相比,转胱硫醚-γ-合酶基因高蛋氨酸大豆对土壤中部分酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的细菌有一定的抑制作用,对部分变形杆菌门(Proteobacteria)和蓝菌门(Cyanobacteria)的细菌有一定的促进作用,从而改变了土壤细菌群落结构;时间变化是影响土壤细菌群落结构的主要因素,细菌群落多样性指数分析显示,转胱硫醚-γ-合酶基因高蛋氨酸大豆对细菌群落多样性有一定的降低作用,但这一作用随大豆生长时间的延长而逐渐减弱,到成熟期已完全消失。     

东北山樱根际细菌群落结构多样性分析

利用PCR- DGGE技术研究了野生与栽培两种生境下东北山樱的表层和根际土壤细菌群落结构的差异,以及野生东北山樱根际与其周围优势植物根际细菌群落结构的区别.用细菌的16S rDNA特异引物,对东北山樱和相邻其他优势植物根区土壤中提取的总DNA进行PCR扩增,通过DGGE技术对PCR产物进行分析.结果表明:无论在栽培条件...     

外加光合细菌对养殖水体水质及微生物群落的影响

以自行设计的养殖水体微宇宙模型为基础,研究不同浓度下外加光合细菌对养殖水体的影响,结果表明,该菌株能明显有效地去除养殖水体微宇宙模型中积累的NO2-、NO3-、CODMn,浓度为104CFU/mL时NO2-、NO3-的去除率分别达到58.4%和89.6%,为最佳投菌浓度.此外,用PCR-DGGE的方法验证了用光合细菌治...     

转Pal基因拟南芥对根际土壤细菌群落的影响

利用 Miseq测序技术研究了转苯丙氨酸解氨酶基因(Pal)拟南芥对其根际土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,转Pal基因拟南芥土壤细菌Chao指数显著高于突变体和野生型;从Shannon和Simpson指数来看,转Pal基因拟南芥根际土壤细菌的群落多样性显著高于野生型和突变体;转Pal基因处理与突变体相比,在门水平上变形菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加,在纲水平上α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)的相对丰度增加;转Pal基因拟南芥起作用的主要类群为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、粘球菌目(Myxococcales)等。转基因拟南芥根系可能促进或抑制具有某些特定生理特征的根际微生物种群,从而改变了土壤细菌群落的结构和多样性。     

好氧堆肥中amoA硝化细菌群落动态变化

为减少堆肥氮素损失,优化堆肥工艺,以牛粪和玉米秸秆为材料进行高温好氧堆肥,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和产物序列分析法,研究了堆肥不同阶段amoA硝化细菌群落结构组成和多样性的动态变化及与堆肥理化因子的相关性。结果表明:经高温期amoA硝化细菌类群发生明显演替,降温期检测到前期不存在的硝化类群,属于β-变形菌纲(β-Proteobacteria)中的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)。堆肥过程始终存在的优势菌群属于β-变形菌(β-Proteobacteria)中的亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和不可培养细菌(Uncultured bacteria)。堆肥不同时期amoA硝化细菌多样性指数发生变化,升温至高温期减小,降温期增大,腐熟期减小。冗余分析(RDA)结果表明,铵态氮含量和温度与amoA硝化细菌群落结构组成显著相关(P0.05),是影响其动态变化的关键理化因子。