基于宏病毒组测序技术的苹果病毒病鉴定与分析

采用宏病毒组测序技术（Virome Sequencing Technology）对河南地区染病苹果树进行病毒检测与分析,从建库测序的苹果叶片中共检测出13种病毒,其中有5种苹果病毒：苹果茎沟病毒（apple stem grooving virus,ASGV）、苹果茎痘病毒（apple stem pitting virus,ASPV）、苹果褪绿叶斑病毒（apple chlorotic leafspotvirus,ACLSV）、苹果坏死花叶病毒（applenecroticmosaicvirus,Ap NMV）和苹果绿皱缩相关病毒（apple green crinkle associated virus,AGCa V）。对病毒检测结果中的5种苹果病毒进行RT-PCR验证,扩增后均获得目的条带,与宏病毒组测序检测结果一致,表明宏病毒组测序检测结果精准可靠。根据测序结果设计特异性引物对ASPV全长进行扩增,得到1条长度为9 246 nt的ASPV-HN分离物基因组,与NCBI数据库中已报道的19个ASPV分离物的基因组核苷酸序列一致性为75.48%～79.85%;宏病毒组测序拼接所得的两条长度均...     

不同土地利用方式下典型黑土区土壤微生物群落演替规律

利用先进的分子生态学技术,针对中国科学院海伦农业生态试验站长期定位实验,研究了典型黑土区经过长期（32年）裸地、农田和草地三种土地利用后,土壤微生物区系的演替规律及其环境驱动机制。结果表明：与裸地相比,32年玉米-大豆-小麦轮作种植或自然草地恢复后,土壤有机质含量从52.07 g?kg-1显著增加至54.83 g?kg-1和61.54 g?kg-1,增幅分别为8.0%和27.5%,土壤氮磷钾养分有效性也显著增加。同时,每克干燥土壤中微生物丰度从2.25×107拷贝数增加至8.08×107拷贝数和1.69×108拷贝数,分别增加了2.58倍和6.51倍。裸地、农田和草地土壤的优势微生物菌门均为变形菌、酸杆菌和放线菌,其相对丰度均高于19%,且三者无显著差异（P > 0.05）。然而,所有检测到的228个微生物属中,高达54个微生物属有显著差异（P ＜ 0.05）,但绝大多数为相对丰度较低的微生物。分析表明土壤养分含量是微生物群落分异的主要环境驱动力,Granulicella微生物属可作为指示类群评估黑土环境的变化。上述研究结果表明,植被覆盖是土壤微生物群落演替的重要影响因素,未来应深入研究原位条件下黑土微生物的功能及其农业环境意义,为维系土壤养分元素循环和发展可持续农业生态管理模式提供理论参考。     

基于磁性纳米颗粒分选的土壤活性纤维素降解微生物富集研究

磁性纳米粒子介导分离（magnetic nanoparticle-mediated isolation, MMI）技术是从复杂微生物群落中鉴定分离具有特定代谢功能活性物种的有力工具。针对我国江西鹰潭水稻土三种不同施肥模式（不施肥CK、化肥NPK和有机肥OM）,利用MMI技术定向富集活性纤维素降解细菌。结果表明,与不施肥相比,施肥可提高微生物数量和活性,增加拟杆菌门与厚壁菌门（特别是紫单胞菌科与类芽孢杆菌科）等活性纤维素降解细菌的占比,同时降低活性微生物种间依赖性,进而加速羧甲基纤维素钠的降解;此外,有机肥还增加了微生物生态网络中的潜在生态功能模块数量,因而效果好于化肥。以上结论与基于DNA稳定性同位素核酸探针（DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP ）技术的结论一致,进而证明了MMI技术用于鉴定分离活性纤维素降解菌的可行性,同时本结果也为农田秸秆的资源化管理提供理论依据和实际指导。     

基于整合高通量绝对定量法的土壤微生物多样性分析

目前,常用的高通量测序技术只能得到微生物群落结构的物种种类和相对丰度,而整合高通量绝对定量法（iHAAQ）结合了高通量测序技术和qPCR技术,可以进一步计算得到微生物群落结构的绝对含量。相对丰度和绝对含量均是描述微生物群落结构的必备指标,其中相对丰度适合描述和评价微生物群落结构在单个样本内微生物之间的关系,而绝对含量更适于描述和评价微生物群落结构真实的数量变化以及在样本间微生物之间的关系。本研究基于发表的香蕉土传病害、再造沙地农业生态系统和微生物抑制剂作用3篇文献的高通量测序和qPCR数据,通过整合高通量绝对定量法获得3篇文献中古菌域、细菌域和真核生物域的真菌三类微生物群落结构的绝对含量数据,并进一步计算出这三类微生物整体（简称三域微生物）的绝对含量和相对丰度,从而对土壤微生物群落结构不同物种的相对丰度和绝对含量进行分析,旨在更加深入、准确地揭示土壤微生物群落及其生态功能。结果表明：（1）土壤中细菌的物种丰度和绝对含量高于古菌和真菌,在三域微生物中占据主导地位,缺乏绝对含量指标可能造成对微生物群落结构变化理解的偏差;（2）基于相对丰度和绝对含量数据分析,微生物群落结构α多样性指数结果相同,但β多样性指数结果不同;（3）在香蕉土传病害和再造沙地农业生态系统研究中,三域微生物的PCoA结果与细菌的结果较为相似,表明这两项研究中三域微生物群落结构主要受细菌的影响,但在微生物抑制剂的研究中未发现类似结果。整合高通量绝对定量法可以应用于所有同时进行高通量测序和qPCR测序的研究,在未来的土壤微生物群落结构研究中,采用高通量绝对定量法开展三域微生物群落的物种种类、相对丰度和绝对含量的整体评价,具有重要的生态学意义。     

长期施肥对土nirS型反硝化细菌的影响及其与N2O排放的关系

土壤反硝化作用是土壤N₂O产生的重要过程,亚硝酸盐还原酶(NIR)催化的亚硝态氮(NO^-₂)还原为一氧化氮(NO)是反硝化作用的关键环节,研究长期施肥对反硝化微生物的影响及其与N₂O排放的关系对于全面理解土壤反硝化过程具有重要意义。基于28年的旱作雨养长期施肥试验,通过常规监测、定量PCR和高通量测序等探讨了长期不同施肥(不施肥CK、偏施肥的单施氮肥N和氮钾配施NK、以及氮磷钾平衡施肥NPK)下土N₂O排放和nirS反硝化细菌群落特征及两者之间的关系。结果表明:长期化肥施用(N,NK和NPK)均显著提高了N₂O累积排放量,其中平衡施肥(NPK)最高。长期化肥施用对nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌的α-多样性无显著影响,但长期平衡施用化肥提高了uncultured_bacterium_2303和Rhodanobacter_sp._D206a的相对丰度,降低了unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_p_Proteobacteria的相对丰度,从而改变了nirS型反硝化细菌的群落结构组成。雨养旱作条件下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和pH等土壤性质是土nirS型反硝化细菌群落结构组成变化的主要影响因素。土nirS型反硝化细菌群落结构组成对土壤N₂O排放具有显著影响,而nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌多样性并没有显著影响。     

长期不同养分缺乏对冬油菜土壤微生物群落组成及多样性的影响

为探明长期不同养分缺乏对冬油菜根际与非根际土壤细菌和真菌群落组成结构及多样性的影响,以江汉平原中稻 -冬油菜田间定位试验为研究对象,选取施磷钾肥不施氮肥(-N)、施氮钾肥不施磷肥(-P)、施氮磷肥不施钾肥(-K)和施用氮磷钾肥(NPK)4个处理,于成熟期采集各处理冬油菜非根际土壤(标记为 0)和根际土壤(标记为 1)。基于 Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤样本的细菌 16S rDNA和真菌 ITS进行扩增、测序,并结合生物信息学分析根际和非根际土壤中细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:长期养分的投入缺乏造成土壤 pH和养分含量均有不同程度的降低。相比非根际土壤,冬油菜根际土壤的有机质、有效磷和速效钾含量有富集的趋势,而缓效钾差异不显著。长期平衡施肥(NPK处理)条件下,油菜根际土壤的细菌多样性比非根际土壤高,而根际真菌多样性低于非根际土壤。门分类水平上,各处理土壤中的细菌优势物种是绿弯菌门、酸杆菌门和变形菌门,平均相对丰度分别为 30.9%、25.7%和 17.6%;真菌优势物种是子囊菌门和担子菌门,平均相对丰度分别为 52.0%和 6.3%。相比 NPK处理,-N、-P和 -K处理对冬油菜根际和非根际细菌、根际真菌群落分布有显著影响,但对非根际真菌群落分布无明显作用,从而导致各处理的优势属种类型和相对丰度差异显著。冗余分析结果表明,pH、速效钾和有效磷含量对土壤细菌群落结构的影响最为显著,而有机质和碱解氮含量对真菌群落结构的影响最为明显。可见,长期不同养分缺乏会显著改变冬油菜根际细菌和真菌群落的组成结构及其多样性,尤其是缺磷、缺氮,其次是缺钾。因此,平衡施肥仍是维持农田微生物生态系统平衡与稳定的重要措施。     

侵染贵州火龙果的仙人掌X病毒基因组序列分离与变异分析

[目的]分析侵染贵州火龙果的仙人掌X病毒(Cactus virus X,CVX)及其NTU株系的基因组序列遗传变异,为建立分子检测和防控体系奠定理论基础.[方法]对感染病毒的样品采用宏转录组测序和生物信息学分析,分离病毒基因组序列并分析分子变异和系统进化.[结果]获得4条CVX(CVX-LW、CVX-RF、CVX-ZN...     

苹果茎痘病毒在山楂中的首次鉴定与序列分析

 山楂是我国重要的果树,但山楂病毒的相关研究较少。本研究通过高通量测序及生物信息学分析首次在山楂样品中发现苹果茎痘病毒(apple stem pitting virus,ASPV)。利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术对ASPV山楂分离物全长序列进行扩增,结果表明,ASPV山楂分离物基因组全长由9 290个核苷酸组成,包含5个开放阅读框(open reading frames,ORFs)。ORF1编码与病毒复制相关的蛋白-RNA依赖的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase,RdRp),其在氨基酸水平上与ASPV苹果和梨分离物的RdRp序列相似性分别为72.8%~80.9%和81.7%~92.8%;ORFs 2~4表达与病毒移动相关的三基因块(triple gene block 1~3,TGB 1~3),其与印度苹果N分离物(LM999967)的氨基酸序列相似性最高,为92.9%~98.2%;ORF5编码外壳蛋白(coat protein,CP),与苹果和梨分离物CP的序列相似性较低,分别为64.8%~88.4%和69. 8%~92.2%,高于目前凹陷病毒属病毒新种的划分界限。将ASPV山楂分离物的全长核苷酸序列与其他ASPV分离物的全长序列进行比对,构建系统发育树,结果表明,ASPV山楂分离物与巴西苹果分离物BR-Brae2的亲缘关系最近,但两者核苷酸序列相似性较低(81.5%),说明与其他分离物相比该分离物具有较大的变异性。综上,本研究初步验证了山楂是ASPV的重要自然寄主,并首次获得了ASPV山楂分离物的全长基因组序列,为山楂病毒病诊断和防控策略的制定提供参考。     

ITS片段作为轮枝菌DNA条形码的评价研究

以轮枝菌属中的重要植物病原性轮枝菌及其近似种共13种35个菌株为材料,探讨ITS片段作为轮枝菌DNA条形码的可行性。结果表明,ITS 成功区分了研究涉及的10个种,其 PCR 扩增和测序成功率为97.1%,序列鉴定成功率为94.5%,但对个别亲缘关系较近种的物种鉴别能力较弱。     

新疆核桃'新露'与'新萃丰'全基因组重测序分析

新疆是我国核桃重要的产区之一,核桃果皮发育不全(露仁)不利于核桃的运输与储存,为清晰新疆核桃露仁机理,对新疆核桃薄壳露仁品种'新露'与薄壳不露仁品种'新萃丰'进行全基因组重测序分析,获得2种核桃SNP和InDel的变异位置及注释,筛选两者的差异基因并富集分析.结果表明:'新露'的总SNP数量为4700220个,编码区内...