油井采出液中微生物群落结构的T-RFLP分析

应用末端标记限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP)和克隆文库分析,以微生物群落16SrRNA基因(16S rDNA)为目标,对大庆油田过渡带油井采出液(于2005年7月和10月取样)中的微生物群落结构进行了解析和比较。T-RFLP分析表明,2005年7月和10月油井采出液中古菌群落结构较为单一,随时间变化不大;而细菌群落结构较为复杂,不同时间群落中的优势菌有明显的差别。古菌和细菌16S rDNA片段测序和系统发育分析表明,大庆油田过渡带油井采出液古菌群落中的优势菌均为产甲烷菌;细菌群落中的优势菌则与β、γ、δ、ε变形杆菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacte-roidetes)和脱铁杆菌(Deferribacteres)有较高的相似性,细菌群落中检出了大量的未培养微生物(Deep-branching lineages)。     

微生物菌剂对菠菜生长特性及土壤微生物多样性的影响

通过化肥减量20%和40%并配施微生物菌剂试验,研究菌剂对菠菜营养生长的影响,并通过提取土壤微生物总DNA,进行16S rDNA的PCR-DGGE研究微生物多样性。结果表明:在菠菜生长后期,配施菌剂处理的叶绿素含量(SPAD值)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)较高,其中,T5(化肥减量40%+菌剂减量40%)处理SPAD为52.856,T3(化肥减量20%+菌剂减量40%)处理Fv/Fm为0.797,而在生长前期则表现为T1(全量化肥)处理较高;菠菜可食部分硝酸盐含量以对照(CK,不施肥)处理最高,为1 009.21 mg.kg-1,添加微生物菌剂处理(T2~T5)都明显少于CK和T1处理;对氮、磷、钾养分的吸收利用率以T2(化肥减量20%+全量菌剂)处理最好;菠菜产量化肥减量处理(T2~T5)较T1处理均增产,T4(化肥减量40%+全量菌剂)处理的增产量最大,平均产量达到277.73 g.盆-1,增加170%;常规化肥(T1)处理的土壤微生物丰富度指数最低,香农-威尔指数(Shannon-Wierner index)为0.398,较CK 0.498有所下降,而施用微生物菌剂的各处理(T2~T5)为0.547~0.983,土壤微生物多样性指数明显提高。微生物菌剂对菠菜起到显著促生作用,以T4处理最好,对提高菠菜土壤微生物多样性方面以T3处理最好。     

丁草胺和毒死蜱复合污染对稻田土壤细菌群落多样性的影响

采用PCR—RFLP法研究了丁草胺和毒死蜱复合污染对土壤细菌多样性的影响。应用试剂盒提取土壤样品总DNA,以细菌的16SrDNA通用引物27F／1492R扩增16SrDNA片段,将扩增产物与T－载体酶连,转化大肠杆菌,建立16SrDNA克隆文库。阳性克隆子用限制性内切酶HhaI-RsaI消化,获得酶切指纹图。结果表明,通过双酶切分型,对照产生带型最多,有70种类型,其余处理OTU种类均比对照有所减少,分别减少了10、30和41种。在不同处理中其多样性存在差异。对照土壤环境中细菌种类最丰富,多样性最高,且基因型中无明显的优势类群,说明农药的外源喷施会引起土壤细菌多样性降低。处理Ⅲ的Shannon—Wiener指数、Simpson指数和丰富度都低于单一农药的处理,而均匀度非常高,说明这2种农药的复合施用对一些细菌的丧失会起协同作用,造成某些土壤细菌的富集。     

有机堆肥PCR-DGGE的微生物分子多态性分析

目前,利用有机固体废弃物生产生物有机肥料已成为一门产业[1]。生物有机肥料具有的优越性是任何一种化肥都不能代替的。因为生物有机肥中的有机质不但可以作为N、P、K等作物营养元素的主要来源,而且还能促使土壤团粒结构形成,提高土壤保水、保肥的能力,进而提高作物的产量[2]。     

小叶满江红内生细菌DGGE及EM多样性分析

摘要：用16S rDNA-PCR-DGGE技术、电子显微镜和平板培养的方法系统地揭示小叶满江红（Azolla microphylla）中内生细菌的遗传多样性和表型多样性,根据16S rDNA-PCR-DGGE的指纹图谱,作者认为在小叶满江红－蓝藻共生体内存在一个以蜡质芽孢杆菌及其变种为优势种群的复杂、多样的微生物区系,内生细菌在体内呈现的各异的超微结构特征和体外培养生成的不同大小、形态和色素的菌落便是证明。文中也讨论了应用DGGE研究遗传多样性的优点、不足以及内生细菌在满江红－蓝藻共生体的系统发育和协同进化中的可能作用。     

多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acids,PLFAs）方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌（16：1w9、cy17：0等）和厌氧微生物（18：1w7）的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌（如i15：0、i17：0等）、放线菌（16：0（10Me））及真菌（18：2ω6,9）和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

PCR-RFLP技术分析沼气池厌氧活性污泥细菌的多样性

应用PCR-RFLP和rRNA分析法研究了户用沼气池厌氧活性污泥细菌的多样性。采用直接提取法提取了户用沼气池微生物宏基因组DNA,构建了细菌的16S rDNA克隆文库。随机挑取了144个准确含有16S rDNA的阳性克隆进行PCR-RFLP分析,聚类得到46个OTUs（operational taxonomic units）,其中3个OTUs是优势类群,分别占14％,10％和9％,21个OTUs只含有单个克隆。随机挑取了26个克隆进行测序,并构建了系统发育进化树。结果表明：农村户用沼气池中细菌种类较为丰富,占优势的类群分别为Firmicutes（28％）、Delta-proteobacteria（18％）和Bacteroidetes（17％）,大多数16S rDNA序列与GenBank数据库中未培养细菌相似性最高（91％～99％）,为进一步研究、利用沼气池能源提供了基础资料。     

有机物料对污染土壤微生物碳和磷的影响

施用不同的有机物料对污染土壤微生物量及其磷素的固定作用的研究发现 ,有机物料施入污染土壤之后 ,土壤微生物碳 (C)在第 3d即达到高峰 ,土壤微生物磷 (P)在第 10d达到高峰 ,腐熟的牛粪对该土壤磷的活化作用很大 ,而葡萄糖的处理显著地降低了污染土壤磷的有效性 ,并不同程度地增加了对土壤磷的生物固定。     

沙漠微生物群落功能多样性分析

以宁夏回族自治区沙坡头地区的沙漠微生物群落为研究对象,采用Biolog方法研究了已固定沙丘结皮(J1)及结皮下层(J2),半流动沙丘上层(L1)和下层(L2)中微生物群落的功能多样性。结果表明,J1的微生物群落活性最高,J2的微生物群落次之,再次为L2的微生物群落,最后为L1的微生物群落;J1,J2,L1和L2的微生物群落对羧酸类、聚合物类和氨基酸类碳源的利用表现一致,对糖类、胺/氨类和双亲化合物类碳源的利用表现不同;利用ECO板上31种碳源进行主成分分析得出,PC1,PC2和PC3特征值的贡献率为分别为70.16%,19.23%,10.61%。研究结果表明:(1)经过固沙后的微生物群落活性明显高于半流动沙漠微生物群落的活性;(2)微生物群落结构上的差异致使其对6类碳源的利用方式不同;(3)主成分分析表明沙漠微生物群落对羧酸类、糖类和氨基酸类碳源的利用最高,主要利用碳源有22种。     

长江口崇明东滩湿地微生物群落结构研究

以长江口发育最完善的河口型滩涂湿地-崇明东滩湿地为对象,采用高通量测序平台和定量PCR技术对光滩区和植被区沉积物的微生物群落结构进行研究,考察滩涂湿地自然演替过程中微生物群落变化规律及其环境驱动机制。结果表明,植被区沉积物表层的细菌16S rRNA基因拷贝数为光滩区表层的6.4倍,其Chao1指数与土壤有机碳、总氮和铵态氮呈显著负相关。植被区和光滩区沉积物中相对丰度大于1%的微生物门类有12个,占到总微生物群落的87%～90%。在属水平上,与光滩湿地相比,植被区湿地中相对丰度发生显著变化的优势属( 0.1%)为25个,占到所有属的8.3%和所有优势属的64.1%;显著增加的优势属( 0.2%)为10个,其增幅范围为0.22%～1.39%;其中,植被区沉积物中以脱硫球菌属和硫杆菌属微生物增加占主导,Cylindrospermopsis属为特有属。冗余分析表明,绿弯菌门微生物对土壤TOC、TN和NO3-等较为敏感,而酸杆菌门和拟杆菌门微生物对SO2-4、EC值和pH值等敏感。     

西北半干旱荒漠草原与耕地土壤可培养微生物多样性及分布特征比较

采用稀释涂布平板、分离培养和16S r DNA序列分析法对我国甘肃白银地区半干旱荒漠草原土壤可培养细菌、放线菌、真菌数量及群落分布特征进行了分析,比较了荒漠草原和耕地土壤微生物多样性。发现荒漠草原土壤可培养细菌、放线菌、真菌数量分别为1.23×106、0.19×106、0.18×106cfu·g-1,耕地三类微生物数量分别是3.03×106、0.53×106、0.05×106cfu·g-1。荒漠草原可培养细菌、放线菌数量明显低于耕地,而真菌数量高于耕地。从荒漠草原分离出14株细菌,分别属于γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)噬冷杆菌属(Psychrobacter),放线菌门(Actinobacteria)皮球菌属(Kytococcus),厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌属(Bacillus)、亮氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)、土壤芽孢杆菌属(Solibacillus)、气球菌属(Aerococcus),优势菌为芽孢杆菌属和噬冷杆菌属。耕地分离出可培养细菌19株,分别属于ɑ-变形菌纲(ɑ-Proteobacteri)根瘤菌属(Rhizobium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium),γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)假单胞菌属(Pseudomonas),厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌属(Bacillus),放线菌门(Actinobacteria)微杆菌属(Microbacterium)、节杆菌属(Arthrobacter)、微球菌属(Micrococcus)、考克氏菌属(Kocuria),以放线菌门细菌为主(占57.9%)。从荒漠草原分离放线菌共8株,分别属于链霉菌属(Atreptomyces)、小单孢菌属(Micromonspora)、间孢囊菌属(Intrasporangium),而耕地主要为链霉菌属(Atreptomyces)、小单孢菌属(Micromonspora)。荒漠草原真菌主要是交链孢霉属(Alternaria)、芽枝霉属(Cladosporium),耕地土壤真菌包括青霉属(Penicillium)、交链孢霉属(Alternaria)、曲霉属(Aspergillus)、毛霉属(Mucor)、链孢霉属(Coniothecium)。试验结果表明,荒漠草原与耕地土壤微生物都具有较丰富的多样性,但微生物群落结构存在一定差异,同一区域不同深度土壤中微生物数量和种类也存在差异,耕地土壤微生物多样性明显高于荒漠草原。     

黄河三角洲退化湿地微生物群落特性研究

Five different sites with a soluble salt gradient of 3.0--17.7 g kg-1 dry soil from the coast to the inland were selected, and the microbial population size, activity and diversity in the rhizospheres of five common plant species and the adjacent bulk soils (non-rhizosphere) were compared in a degraded wetland of the Yellow River Delta, Shandong Province, China to study the effects of soil environment (salinity, seasonality, depth, and rhizosphere) on microbial communities and the wetland’s ecological function, thus providing basic data for the bioremediation of degraded wetlands. There was a significant negative linear relationship between the salinity and the total number of microorganisms, overall microbial activity, or culturable microbial diversity. Salinity adversely affected the microbial community, and higher salinity levels resulted in smaller and less active microbial communities. Seasonal changes were observed in microbial activity but did not occur in the size and diversity. The microbial size, activity and diversity decreased with increasing soil depth. The size, activity and diversity of culturable microorganisms increased in the rhizospheres. All rhizospheres had positive effects on the microbial communities, and common seepweed had the highest rhizosphere effect. Three halophilic bacteria (Pseudomonas mendocina, Burkholderia glumae, and Acinetobacter johnsonii) were separated through BIOLOG identification, and common seepweed could be recommended for bioremediation of degraded wetlands in the Yellow River Delta.     

含油污泥的堆肥处理对微生物群落结构的影响

采用堆肥方法处理含油污泥,评价堆肥处理对含油污泥中石油烃的去除效果,并采用Biolog方法和构建16SrRNA基因克隆文库的方法对处理过程中微生物碳源利用特征和微生物群落结构进行了研究。结果表明,含油污泥经过90d的堆肥处理,石油烃降解率达53.3%±9.5%,显著高于对照处理。堆肥处理可以显著促进石油烃降解,是一种处理含油污泥的有效措施。Biolog分析结果表明,堆肥处理的孔的平均颜色变化率（AWCD）显著高于对照处理,堆肥处理提高了土壤微生物代谢活性。主成分分析结果表明,对照处理和堆肥处理的微生物碳源利用特征明显不同,堆肥处理改变了含油污泥中微生物的代谢功能特征。对照处理和堆肥处理的16SrRNA基因克隆文库之间存在显著差异,对照处理的优势类群是γ-Proteobacteria,堆肥处理的优势类群是Bacteroidetes,堆肥处理显著改变了含油污泥中的微生物群落结构。Marinobacter和Alcanivorax是对照处理中的优势菌,可能与石油烃的自然降解过程有关,而Pusillimonas和Agrobacterium可能对堆肥处理中石油烃的降解起一定作用。     

指纹图谱技术在动物肠道微生物多样性研究中的应用

随着分子生物技术的发展,不可培养微生物多样性研究的难题得到了解决。肠道微生物处于特殊的生态环境条件下,分子生物学技术的应用使得肠道微生物多样性的研究进入了一个崭新的阶段。本文主要介绍了基于16S rRNA基因片段的一些肠道微生物研究工作中常用的分子生物学分析方法,主要包括变性梯度凝胶电泳(DGGE),温度梯度凝胶电泳(TGGE),单链构象多态性(SSCP),限制性片段长度多态性(RFLP),放大片断长度多态性(AFLP)和随机扩增多态性DNA(RAPD)等指纹图谱技术。     

Functional Diversity and Size of Soil Microbial Communities Induced by Different Land Management Systems

Abstract

Soil microorganisms drive nutrients cycling to a great extent, and they play an essential role in maintaining a stable soil ecosystem and ensuring sustainable forestry development. Land management has been proven to be a real factor in influencing soil quality. The purpose of this study was to investigate the effects of different land management techniques on soil microbial communities. There were four types of land management systems selected for this study: natural masson pine, Phyllostachy pubescens, Phyllostachys praecox, and vegetable. Soils were sampled from these four systems and assayed for soil microbial biomass carbon (MBC), community level substrate utilization pattern, functional diversity, and principle component analysis. Values of MBC were significantly different (P<0.05) from one another in the order of masson pine>Phyllostachy pubescens>Phyllostachys Praecox>vegetable. Analysis of community level substrate utilization pattern indicated that carbon source utilization and total activity by soil microorganisms were greater under the masson pine system than the other three systems (P<0.01). The functional diversities of soil microbial communities characterized as Shannon and McIntosh indexes were much richer in soil under masson pine system; Shannon index was 4.483, 4.241, 4.224, and 3.938 and McIntosh index was 13.51, 7.332, 6.272, and 6.261 for natural masson pine, Phyllostachy pubescens. Phyllostachys praecox, and vegetable systems, respectively. The results from the principle components analysis (PCA), based on the data of optical density (OD) at 120 h of incubation, showed that the value of the first principal component (PC1) of soil for natural masson pine was greater (P<0.05) than those for the other three systems. The difference in scores of the second principal component (PC2) between Phyllostachy pubescens, Phyllostachys praecox, and vegetable were not statistically different. The size and activity of soil microbial communities generally decreased with soil depth, with significant differences in soil MBC, community level substrate utilization pattern, and functional diversity indexes found between A and C horizons (P<0.01). It was concluded that land management systems had a great influence on soil microbial biomass, activity, and functional diversity.     

黄河三角洲长期人工林地对土壤有机碳库的影响

[目的]探讨黄河三角洲长期人工林对盐碱土壤有机碳库的作用效果,为充分发挥其生态功能与经济效益提供科学依据与技术参考。[方法]以刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林以及刺槐—白蜡、刺槐—白榆和刺槐—臭椿混交林等近30a的7个长期人工林为研究对象,并分别设置标准池,采用多点混合采样法,研究土壤活性有机碳、碳库管理指数的变化规律。[结果]3个混交林地土壤的微生物量碳含量较高,并显著高于其他林地,其中刺槐—白蜡混交林较未造林荒地、刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林分别提高26.16%,17.62%,88.41%,47.99%和21.64%。与未造林荒地相比,长期人工林地的水溶性有机碳含量均明显升高,而在各个不同造林措施中,刺槐—白蜡混交林的水溶性有机碳含量显著高于其他措施。各人工林地较荒地均显著提高了土壤总有机碳含量,其中3种混交林模式的土壤总有机碳含量明显高于对应纯林;同时,林地土壤不同活性有机碳含量的总体变化规律为:惰活性有机碳中活性有机碳高活性有机碳,其中刺槐—白蜡混交林更利于惰性有机碳的积累。此外,各人工林地土壤碳库指数较未造林荒地明显上升,其中刺槐—白蜡混交林的碳库管理指数达最高值,与刺槐—白榆、刺槐—臭椿混交林无显著性差异,但分别较刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林明显高出46.51,34.88,27.55,33.38。[结论]混交林模式较纯林对林地土壤有机碳库的改善效果更显著,对土壤具有较好的培肥作用,并处于良性管理状态,有利于林木的生长发育。     

苯系物(BTEX)长期污染对土壤和地下水微生物群落及代谢潜能的影响

苯、甲苯、乙苯和二甲苯统称为苯系物(BTEX)，是化工污染场地检出率最高的芳香族有机污染物。为研究BTEX长期污染对土壤和地下水微生物群落结构和代谢潜能的影响，采集了江苏省某搬迁化工厂的浅层土、地下水和深层土样品，利用16S rRNA基因扩增子测序和宏基因组测序技术对BTEX长期污染场地展开分析。结果表明：相比较未受污染的土壤样品，长期BTEX污染显著改变了微生物群落结构和多样性，其中以变形菌门改变最为显著。共现性网络分析表明，污染场地中随着样品取样深度的增加，微生物网络复杂性和群落稳定性降低。BTEX代谢功能基因注释表明，地下水样品中污染物代谢基因丰度和多样性更高，并且在地下水和浅层土中同时存在完整的好氧降解途径，但在地下水中厌氧降解基因的丰度更高。BTEX降解途径中benABC和bcrCBAD基因簇在浅层土中更完整，但通过构建BTEX开环的关键基因bamA的系统发育树表明，地下水中可能存在新的BTEX开环基因。这些结果证明BTEX长期污染的不同生境中存在高度多样的微生物群落与降解途径，为相关污染场地的微生物修复提供了科学依据。     

不同干扰程度下黄河三角洲植被群落有机碳分布特征

为研究不同干扰程度下滨海湿地有机碳分布特征,选择黄河三角洲干扰程度较小的一千二管理站和黄河口管理站及干扰程度较大的东营港和五号桩4个研究区,对不同植被群落下的土壤有机碳含量、密度及单位面积储量进行研究。结果表明:植被生长初期(5月)一千二管理站、东营港、五号桩和黄河口管理站土壤有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量分别为3.504,3.433,3.698,3.815g/kg、4.84,4.58,5.02,5.56kg/m2和4 237.00,3 807.42,4 272.77,4 917.63t/km2。植被生长旺期(8月份)一千二管理站、东营港、五号桩和黄河口管理站土壤有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量分别为3.90,3.63,3.45,3.62g/kg、5.32,4.83,4.46,5.25kg/m2和4 588.02,4 010.10,3 614.95,4 623.12t/km2。人为活动干扰较大的五号桩和东营港地区,有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量较小;光滩有机碳含量比有植被生长的湿地低;互花米草湿地有机碳含量和有机碳密度在植被生长初期高于其他湿地类型,但这种优势在生长旺期不显著,与黄河口管理站和一千二管理站芦苇湿地单位面积有机碳储量相比较,互花米草湿地单位面积有机碳储量要低。由此可见,人为干扰对滨海湿地有机碳含量、密度及储量产生较大的影响,保护湿地完整性对于减少碳排放、维护滨海湿地的碳汇功能具有重要的作用。     

不同施肥方式对灌漠土土壤有机碳、无机碳和微生物量碳的影响

利用武威市白云试验站18a长期定位试验资料,研究了不同施肥条件下,土壤有机碳、无机碳和微生物量碳在0-40 cm土层的变化状况.结果表明,氮肥与有机肥长期配合施用和长期施用农肥可以在0 20 cm土层增加土壤有机碳含量,减少土壤中的无机碳含量,增加土壤微生物量碳含量;单施秸秆可增加土壤有机碳,而对无机碳和微生物量碳影响无明显差异;长期施用氮肥对土壤的有机碳、无机碳和微生物量碳均无明显差异.土壤有机碳与土壤无机碳含量呈显著负相关关系,而与土壤微生物量碳呈显著正相关关系.     

沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究

以富营养化类型不同的乌梁素海和岱海为对象,根据水域面积及生态类型进行采样及分析测试,开展了湖泊沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究,对比分析了2个湖泊沉积物微生物量的分布特征及其差异性,初步探讨了2个湖泊沉积物微生物量与含水率、pH及有机碳各形态间的相关性。结果表明,乌梁素海表层沉积物中微生物量介于5.59×10^8～32.46×10^8个·g^-1dw,平均16.36×10^8个·g^-1dw;岱海表层沉积物微生物量介于4.76×10^8～43.66×10^8个·g^-1dw,平均25.04×10^8个·g^-1dw;乌梁素海微生物量的高值区位于湖区东南部,岱海微生物量的高值区位于湖心区;2个湖泊沉积物柱芯中的微生物量均随深度增加而减少,沉积物微生物量与含水率、总氮和活性有机碳呈显著相关性。