马尾松叶表微生物多样性

为发掘对林木生长发育有利的优良微生物资源,并筛选适合叶表微生物的收集方法,以马尾松针叶为试验材料,分别用悬摇法和超声波法收集马尾松叶表微生物,用扩增子高通量测序技术、MUSCLE和Qiime软件研究马尾松叶表微生物的多样性。结果表明:扫描电镜观测结果显示,马尾松针叶表面定殖有大量微生物,包括真菌(菌丝及孢子)和细菌。扩增子高通量测序结果表明,马尾松叶表微生物物种丰富,包含细菌运算分类单位(OTUs)490个,真菌OTUs 1273个。马尾松叶表细菌以未分类的蓝细菌属(unidentified_Cyanobacteria)(36.53%)、未分类的拜叶林克氏菌属(unidentified_Beijerinckia)(28.60%)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(2.35%)为优势属;叶表真菌以枝孢属(Cladosporium)(2.45%)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)(0.92%)、无头孢菌属(Capnobotryella)(0.91%)为优势属。针对叶表细菌多样性的研究表明,悬摇法和超声波法均有较高的物种检出度;在叶表真菌多样性的研究中超声波法优于悬摇法,但超声波法样品间数据变异性较大,测定结果不稳定。     

Improvement,identification, and target prediction for miRNAs in the porcine genome by using massive,public high-throughput sequencing data

Despite the broad variety of available microRNA (miRNA) research tools and methods, their application to the identification, annotation, and target prediction of miRNAs in nonmodel organisms is still limited. In this study, we collected nearly all public sRNA-seq data to improve the annotation for known miRNAs and identify novel miRNAs that have not been annotated in pigs (Sus scrofa). We newly annotated 210 mature sequences in known miRNAs and found that 43 of the known miRNA precursors were problematic due to redundant/missing annotations or incorrect sequences. We also predicted 811 novel miRNAs with high confidence, which was twice the current number of known miRNAs for pigs in miRBase. In addition, we proposed a correlation-based strategy to predict target genes for miRNAs by using a large amount of sRNA-seq and RNA-seq data. We found that the correlation-based strategy provided additional evidence of expression compared with traditional target prediction methods. The correlation-based strategy also identified the regulatory pairs that were controlled by nonbinding sites with a particular pattern, which provided abundant complementarity for studying the mechanism of miRNAs that regulate gene expression. In summary, our study improved the annotation of known miRNAs, identified a large number of novel miRNAs, and predicted target genes for all pig miRNAs by using massive public data. This large data-based strategy is also applicable for other nonmodel organisms with incomplete annotation information.     

High-throughput screening reveals small molecule modulators inhibitory to Acidovorax citrulli

Acidovorax citrulli is a seed-transmitted gram-negative bacterium that can cause substantial economic yield loss in watermelon and melon production worldwide. Four small-molecule libraries containing 4,952 compounds were selected for high-throughput screening against A. citrulli wild-type strain Xu3-14 by evaluation of growth inhibition. One hundred and twenty-seven molecules (2.5% hit rate) were identified as bactericidal or bacteriostatic against A. citrulli at 100 μM. Secondary screens indicated that 27 candidate compounds were more effective against A. citrulli Group II strains than Group I strains (classified using repetitive element PCR). Several compounds were inhibitory to other pathogenic bacteria, including Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis and Xanthomonas campestris pv. campestris, but did not affect the growth of plant beneficial bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis. More than half of the compounds did not inhibit germination of Arabidopsis or watermelon seeds. The effect of small molecules on A. citrulli seed-to-seedling transmission was evaluated by applying each compound to inoculated watermelon seeds and assessing seedling infection. Nine compounds were chosen for further investigation based on their reduction of percentage seedling infection and compiling scores on their specificity, sensitivity, and phytotoxicity obtained in the secondary screens. The five best compounds were selected (thiamphenicol, nadifloxacin, pipemidic acid, ciclopirox, and zinc pyrithione) for greenhouse tests and were found to effectively reduce the seed-to-seedling transmission of A. citrulli in both artificially and naturally infested seeds. These top five compounds provide a basis for future development of an A. citrulli-specific bactericide.     

基于高通量测序的技术检测梨树病毒

【目的】 研究运用基于高通量测序的技术检测梨树病毒,为梨树病毒的检测提供新方法。【方法】 于2014年、2017年、2018年4月中旬采集库尔勒香梨花朵若干,分别进行转录组测序,将得到的序列经过转录本拼接、层次聚类和基因功能注释,筛选出注释为植物病毒的序列作为候选病毒序列。利用RT-PCR方法检测随机采集的香梨枝条样品,验证高通量测序结果的可靠性。【结果】 根据3组转录组测序数据的生物信息学分析结果,分别对注释为来源于植物病毒的66、202和921条基因序列进行分析。3种梨树中已报道的病毒,分别是苹果茎痘病毒、苹果茎沟病毒和苹果褪绿叶斑病毒,以及梨树中未报道的芸薹黄化病毒。采用设计的特异性引物,通过RT-PCR技术对筛选出的4种病毒进行扩增验证,结果扩增出苹果茎痘病毒和苹果茎沟病毒的目的片段。【结论】 高通量测序技术可作为检测梨树病毒的一种快速、有效手段。     

东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

南京地区斑点叉尾鮰养殖池塘水体微生物群落结构研究

微生物群落在水产养殖中起着重要作用,深入了解微生物群落组成及其构建机制对了解池塘生态功能具有重要意义。本研究采用高通量测序技术对南京地区斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)养殖池塘水体中细菌群落结构特征进行了分析。结果显示,斑点叉尾鮰养殖池塘水体细菌群落结构呈现出明显的季节性变化,整个年度水体细菌群落呈现出连续的演替特征,冬季与春季、夏季与秋季的细菌群落结构较为相似。优势菌群主要为蓝藻门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。环境因子中,总溶解性悬浮物(TDS)、水温(Temp)、酸碱度(pH)、亚硝酸盐(NO_2~--N)和总有机碳(TOC)与斑点叉尾鮰养殖池塘水体细菌群落结构有显著相关(P0.05),对细菌群落结构的塑造影响也最大(r~20.6)。     

辽河干流河岸带植物及微生物多样性研究

为明确辽河保护区河岸带生物多样性恢复现状以促进河岸带生态系统的健康管理,本研究通过植被现场调查和土壤微生物高通量测序分析,对辽河干流23个采样点的植物多样性和微生物多样性进行测定,结果表明:辽河干流23个采样点的植被Shannon-Weiner多样性指数平均为1.227,平均植被覆盖率达到74.19%;河岸带土壤微生物Shannon-Weiner多样性指数平均为9.55;其优势度大于1%的细菌属于11个门、32个纲、40个属;人类活动干扰、放牧情况以及土地利用类型是影响河岸带植物和微生物多样性的关键因子。目前辽河保护区河岸带生物多样性恢复状态较好,但日渐增多的人类活动对河岸带生物多样性的恢复产生不利影响,因此建议尽量减少封育区内的人类活动、放牧情况等,以加快辽河保护区河岸带植物及土壤微生物多样性的恢复进程。     

间作木薯对橡胶树根际土壤真菌群落结构的影响

研究间作木薯对橡胶树根际土壤真菌群落多样性变化规律,为判断胶园间作木薯的可行性提供理论支撑。以橡胶与木薯间作为处理,橡胶单作为对照,采用传统方法和高通量测序技术分析橡胶树根际土壤理化性状及真菌群落结构。结果表明：（1）间作模式下橡胶树根际土壤的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量和真菌Shannon指数显著降低,真菌Simpson指数显著提高,pH和Chao1指数虽有降低,但差异未达到显著水平;（2）门分类水平上,2个处理的橡胶树根际土壤真菌群落结构组成相近,共有的3大优势菌门均为Ascomycota、Zygomycota和Basidiomycota。间作木薯降低了橡胶树根际土壤中Zygomycota和Basidiomycota的相对丰度,但提高了Ascomycota相对丰度,达到91.54%;（3）属分类水平上,2个处理中相对丰度比例前10的优势菌属占所有检测出菌属的61.30%~65.59%,间作木薯提高了橡胶根际土壤中Phyllosticta、Gibberella和Lecythophora的相对丰度;（4）土壤碱解N、速效P和速效K含量对橡胶树根际土壤中真菌群落α-多样性产生影响,土壤真菌多样性变化与土壤有机质含量有关。因此,间作木薯增加了植物对土壤矿质营养元素的吸收,导致橡胶树根际土壤肥力下降,进一步降低了橡胶树根际土壤真菌的群落多样性,同时增加了病原真菌的丰度。     

磁处理改善豌豆根际土壤生物学性状

采用盆栽的方法,分析磁处理对豌豆根际土壤生物学性状的影响,旨在探究磁处理对豌豆根际土壤肥力及健康状况的影响。试验设置无处理（对照CK）,添加铁粉（A）、磁化铁粉（B）、场强为0.2特斯拉（T）磁铁+铁粉（C）以及0.2 T磁铁（D）的处理,基于高通量测序技术分析磁处理对豌豆根际土壤生物学性状的影响。结果表明：C处理显著增加豌豆根际土壤中可培养细菌和真菌数量,同时微生物生物量C、N、P与CK相比分别增加了34.0%、46.0%、44.2%;β-葡萄糖苷酶、氨肽酶、磷酸酶酶活性分别增加了24.6%、23.7%、31.8%;另一方面,C处理中土壤细菌丰富度和多样性指数Ace、Chao1、Shannon指数显著高于CK;属（Genus）分类水平韦恩图分析中上,CK处理特有的属细菌主要有3个：Sneathiella、Desulfurispora、nannocystaceae;A处理特有的属细菌有7个;B处理特有的属细菌亦有7个;C处理特有的属细菌有11个;D处理特有的属细菌有8个。综上所述,C处理能够显著提高豌豆根际土壤中可培养微生物数量、微生物生物量（C、N、P）、酶活性和细菌多样性等多项指示土壤肥力和健康状况的生物学指标,表明磁场强度为0.2 T的磁铁+5 g磁化铁粉处理具有提高土壤肥力抵御土传病害的能力。     

苹果花脸病田间病情发展及ASSVd在组培条件下的传播

为了明确苹果锈果类病毒（apple scar skin viroid，ASSVd）引起的苹果花脸病在田间的病情发展情况以及ASSVd在组培条件下的传播方式，2012—2015年对河北省顺平南神南村3个果园进行持续调查和检测。结果显示，果园A、B、C的显症率分别从3.00%、19.35%和10.00%上升至10.00%、34.41%和22.00%，带毒率分别从11.00%、20.43%和14.00%上升至23.00%、37.63%和30.00%，带毒率和显症率都逐年增加，而且带毒率大于显症率，即有些带毒果树不显症。发病果树田间分布有明显的发病中心。通过高通量测序发现显症果树ASSVd vsiRNA reads数是带毒未显症reads数的4.08倍，同时实时荧光定量PCR检测发现显症树ASSVd病毒积累量显著高于带毒未显症树。以携带ASSVd的组培苗和无毒组培苗为试材，利用RT-PCR检测明确了ASSVd可通过伤口沾染带毒汁液、组培剪污染、含毒培养基、根系接触进行传播，其中根系接触传染率较高。