一种直接用于PCR的土壤微生物DNA提取方法

以橡胶林土壤为材料,直接提取土壤微生物DNA。研究表明,本实验介绍的方法不仅可以获得大片段,并且不需要纯化即可直接用于PCR扩增和DNA酶切等后续操作,每克土壤DNA提取量约为2.1～4.6μg。此方法操作简单、快捷、为土壤宏基因组文库的构建和土壤微生物群落结构的多样性分析提供基础。     

耕作方式对燕麦田土壤微生物群落多样性的影响

为探究不同耕作方式对燕麦田土壤微生物群落多样性的影响,丰富土壤微生物的种类与数量,设置机械免耕和传统翻耕2种耕作方式,分别于燕麦拔节期和灌浆期取0~20cm土壤样品,用16S rRNA测序技术和ITS测序技术分别对土壤细菌和真菌进行测序,分析微生物群落多样性与差异性。结果表明,在免耕处理下,土壤微生物的种类更多,丰度更高。优势度分析显示,真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门;细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门和酸杆菌门。因此,免耕处理较传统翻耕处理提高了土壤微生物多样性,为燕麦田耕作方式的选择提供理论依据。     

Functional Microbial Diversities in Wastewater Biological Treatment

Molecular biotechnology as one of culture-independent methods has been increasingly used in the studies of wastewater microorganisms, and many uncultured populations have been revealed, which have changed many views of microbial ecology. This paper gives a succinct review of recent studies in wastewater microorganisms. Some novel, in many cases yet not cultured bacteria were identified to be responsible for filamentous bulking and foaming as well as phosphorus and nitrogen removal in wastewater treatment systems ; however, some predominate population recognized previouslY were proved unimportant. The data give some insights about microbial diversity, population dynamics, terns stability and specific microbial population activity, and they will be helpful to optimize plant design and parameter control. ecosysprocess     

植物覆盖对蕉园土壤微生物群落功能多样性的影响

蕉园地表裸露造成土壤肥力下降是阻碍香蕉产业可持续发展的重要因素之一。植物覆盖是缓解蕉园土壤肥力下降的有效措施,土壤微生物群落功能多样性能够敏感反应土壤的质量变化,是土壤质量变化的重要衡量指标。本研究以香蕉园常规种植方式（行间地表裸露）为对照,以行间自然生杂草覆盖和人工种植大翼豆[Macroptilium atropurpureum (DC.) Urb.]覆盖为处理,利用微生物Biolog鉴定技术研究植物覆盖措施对蕉园土壤微生物功能多样性的影响。结果表明：不同植物覆盖处理下,蕉园土壤微生物对碳源的利用能力有显著差异,结果表现为大翼豆覆盖(CP)>自然生杂草覆盖(NW)>无覆盖(CK)。与行间地表裸露对比,植物覆盖显著(P<0.05)提高了蕉园土壤微生物的Richness Index、Shannon-Wiener和Simpson指数;蕉园土壤微生物对糖类、氨基酸类和羧酸类的利用率高,其中自然生杂草覆盖下土壤微生物偏向利用羧酸类碳源,大翼豆覆盖土壤微生物偏向利用糖类及氨基酸类碳源。不同覆盖植物对土壤微生物功能多样性影响差异显著,大翼豆覆盖较自然生杂草更能改善土壤微生物群落多样性,在蕉园裸露行间人工种植大翼豆的方法可有效减轻土壤退化程度,以植物多样性促进土壤微生物多样性的提高,可促进香蕉园土壤健康可持续利用。     

普洱茶发酵样品细菌和真菌DNA同时提取方法研究

本研究的目的是建立提取普洱茶发酵样品中微生物DNA的方法。首先比较了3种发酵样品中菌体收集方法,其次改进了omega小量植物DNA提取试剂盒的提取方法,以DNA的纯度、提取率和细菌16S rDNA、真菌?-微管蛋白基因PCR扩增为指标,评价提取DNA质量。实验发现茶样（5 g）加Tween-NaCl缓冲液（50 mL）,静置30 min,超声波振荡10 min,离心（10 min,12000 r/min）的菌体收集方法和在omega小量植物DNA提取试剂盒中引入液氮研磨、溶菌酶和破壁酶联合裂解细胞的方法提取的DNA纯度好,可以分别扩增出细菌16SrDNA和真菌?-微管蛋白基因。建立了普洱茶发酵样品细菌和真菌DNA同时提取方法,为开展普洱茶固态发酵过程微生物多样性的分子生物学研究奠定了基础。     

有机肥对土壤微生物群落特征影响的研究进展

土壤微生物是评价土壤健康的关键指标，农业生产中，施肥提高土壤肥力和粮食产量的同时也深刻地改变着土壤微生物的生存环境。在农业生产发展和推广有机肥的基本政策下，研究有机肥料对土壤微生物的影响有利于全面、客观评价有机肥对土壤健康的意义。中国自20世纪70、80年代，布局了一批长期定位施肥试验，基于这些研究结果，对土壤微生物研究发展变化趋势及环境影响因素进行研究，阐述了有机肥在提高土壤微生物生物量和构建群落结构方面的积极效应，探讨了有机培肥对土壤微生物群落功能多样性的影响。总的来说，有机肥改变土壤微生物群落多样性和碳源利用特征，提高土壤细菌真菌比，增加古菌、固氮微生物和氨氧化微生物等功能微生物菌群丰度，抑制土壤病原菌的活性，从而起到提高土壤碳氮代谢活性和维护土壤健康的作用。有机肥构建土壤微生物群落结构的途径主要是引起土壤pH、养分含量、团聚结构、酶的活性等理化性质的改变，以及自身携带的外源微生物、抗生素、重金属等对土壤微生物群落特征的影响。施用有机肥时应综合考虑土壤条件、作物类型和肥料种类等因素。今后，可以通过新的生物技术深入挖掘微生物功能特性及作用机制，同时开发安全高效的新型微生物肥料，充分发挥微生物在农业绿色发展中的作用。此外，还要重视土壤健康微生物指标的开发和验证，深入开展土壤健康评价体系研究。     

不同强化处理措施对铜污染土壤微生物多样性的影响

通过探究不同强化处理措施对铜污染土壤微生物多样性的影响,以期为解释土壤微生物影响植物吸收累积重金属的机理以及提高植物-微生物联合修复重金属污染效率提供了基础数据和参考。研究采用田间小区试验,基于高通量测序技术对不同强化处理措施下的土壤微生物进行16SrDNA测序,揭示其微生物群落组成和差异。结果表明：5种处理下微生物群落共覆盖42个门,145个纲,359个目,562个科,1060个属,2290个种。在门水平上,不同处理土壤微生物群落组成较为相似,优势物种相同,丰度较大的门类为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、绿弯菌门和厚壁菌门。在OTU水平上,不同处理土壤微生物群落组成具有显著差异,对微生物群落影响排序为：铜胁迫>螯合剂>有机物覆盖;不同处理出现了特异物种,空白对照和其他处理差异性最大,铜胁迫处理和有机物覆盖处理土壤微生物群落组成最为相近。铜胁迫均增加了土壤微生物群落的丰富度;螯合剂处理下土壤微生物群落的多样性和丰富度均最大,且群落多样性和有机物覆盖处理的差异达到了显著水平。     

健康与根结线虫病烟田根际土壤微生物群落对比分析

为了研究烟草根结线虫病与根际土壤微生物群落的关系,通过高通量测序研究了健康烟田和根结线虫病发病烟田根际土壤的微生物多样性、组成结构和功能变化。结果表明：健康烟田根际土壤微生物群落的Alpha多样性与发病烟田差异不显著,Beta多样性分析表明健康烟田样本与发病烟田样本分布基本一致。健康烟田与根结线虫发病烟田根际土壤细菌与真菌微生物群落在门水平上组成相似,但物种丰度存在差异,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)在健康烟田中占优势,而变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、子囊菌门(Ascomycoda)、球囊菌门(Mortierellomycota)在发病烟田中占优势。在属水平上,根际土壤细菌与真菌微生物群落组成也基本一致,但健康烟田与根结线虫发病烟田微生物物种丰度存在显著差异,Cylidrocapon、镰刀菌属(Fusarium)等致病菌在发病烟田中占显著优势。种水平上,健康烟田中的Actinoallomurus spadix和分枝节杆菌(Arhrobacter ramosus)与发病烟田组存在显著差异。通过根际土壤微生物功能预测分析发现,发病和健康烟田土壤真菌、细菌功能组成相似,但发病烟田样本功能丰度大于健康烟田。因此,烟草根结线虫病的发生与根际土壤微生物群落的组成和多样性无直接关系,而是可能与物种丰度及样本功能丰度密切相关。研究结果可为通过调控根际微生物群落结构来防治烟草根结线虫病提供理论依据。     

堆肥微生物分子生态学研究方法及其进展

堆肥是处理有机固体废弃物有效的方法之一。微生物在堆肥过程中发挥重要作用,研究堆肥过程中微生物群落结构及其动态变化对于实现有机固体废弃物快速腐熟具有重要意义。本研究综述了堆肥微生物研究的传统方法：微生物培养方法、显微直接计数法和特定功能微生物研究法,现代分子生物学方法：现代生物化学方法、现代分子生物学技术和高通量测序技术以及其他分子生物学技术,深入分析了堆肥微生物研究的传统方法和现代分子生物学方法各自的优缺点,并针对堆肥微生物群落结构及其动态变化研究方法的选择提出了建议。     

不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性初探

旨在研究不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性差异。利用Biolog 技术对不同摄食状态下罗非鱼养殖水体微生物群落对六大类碳源利用情况及其微生物群落功能多样性与环境因子间的关系进行研究。结果显示：不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物对醇类和胺类的利用强度均存在显著性差异,对其他类碳源利用情况基本相同;RDA分析表明,NH4+-N、NO2--N、NO3--N是影响不同摄食状态罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性差异的主要因素。结果表明：不同摄食状态的罗非鱼养殖水体微生物群落功能多样性存在一定差异。     

不同施肥对农田土壤微生物功能多样性的影响

为了研究华北农区施肥管理对农田（玉米-小麦轮作）土壤微生物群落功能多样性的影响。应用Biolog-ECO技术,借助中国农业科学院武清农田生态系统野外观测站,对农田（玉米-小麦轮作）土壤微生物群落功能多样性进行研究。结果表明：（1）单施有机肥(A1)土壤微生物对碳源利用率明显高于对照不施肥(A0)处理。（2）单施有机肥土壤微生物群落丰富度(H)和优势度指数(D)分别为2.413和0.902,显著高于推荐施肥(A2)与不施肥处理;均匀度指数(E)在推荐施肥处理下最高,显著高于单施化肥处理(A4)与其他处理间无显著差异。（3）主成分分析结果表明,推荐施肥与习惯施肥处理土壤微生物群落碳源利用方式相似,单施有机肥和单施化肥处理下土壤微生物碳源利用方式独特。糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物为土壤微生物主要利用的碳源。总之,有机肥的添加有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性。     

石油污染土壤总DNA的提取

寻找一种可获得高浓度、大片段的石油污染土壤微生物总DNA的提取方法。分别采用SDS的细胞裂解法、溶菌酶和SDS裂解法、实验室改进法、试剂盒法提取石油污染土壤总DNA。研究结果表明4种方法都可获得石油污染土壤微生物总DNA,但每种方法在提取量和纯度上有一定差异;实验室改进法提取的DNA产率是最高的,试剂盒法提取DNA纯度最高。实验室改进法获得的微生物总DNA,稀释20倍可直接用于PCR扩增。土壤样品经过一定的预处理后提取的DNA片段大小在23100 bp,实验室改进法提取土壤微生物总DNA产率、纯度较好,不经过纯化可直接用于PCR扩增及其他分子生物学实验的操作。     

基于高通量测序技术研究栽培苍术根际土壤微生物变化

苍术为多年生草本植物,传统的种植方式是连续多年在同一地块种植,这往往导致其生长发育受阻和土传病害的发生,根际微生物被认为是植物的第二基因组,对植物的生长发育具有重要作用。为分析栽培苍术对根际土壤微生物的影响,探讨苍术病害发生与微生物变化间的关系,以陕西省柞水县下梁镇种植过3年苍术的根际土壤,以及从未种植过苍术地块的土壤为试验材料,利用高通量测序方法对微生物群落进行扩增子测序分析。结果表明,栽培3年后,苍术根际土壤细菌和真菌结构发生变化,细菌群落多样性和丰富度下降,真菌群落多样性下降、丰富度上升,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是细菌中的优势菌群,子囊菌门、被孢霉门、担子菌门是真菌中的优势菌群。栽培3年后,苍术的根际土壤微生物呈有益菌下降、病害菌增加的趋势。     

植物根际促生菌的研究进展及其应用现状

为了解植物根际促生菌(PGPR)的作用机理及定殖动态,综述了植物促生菌的种类和研究进展、影响微生物在植物根部定殖的主要因素、定殖微生物的检测方法、植物促生菌的促生机制包括产生铁载体、固氮、解磷、产生植物生长素等。得出结论应加强PGPR菌株的筛选及适应能力的研究,并将分子生物学技术应用到PGPR的研究中,充分利用传统培养方法与分子生物学技术相结合,跟踪植物根际菌群的变化、演替规律,对今后研究方向进行了分析和展望。     

氮沉降对北方森林土壤微生物的影响研究进展

大气氮沉降导致土壤有效氮含量增加,将改变作为陆地生态系统重要组成部分的土壤微生物群落结构,尤其在高纬度氮限制地区,土壤微生物对这种变化更为敏感。北方森林地处高纬度地区,氮沉降将改变其土壤微生物的结构、功能和动态。为全面了解近年来氮沉降对北方森林土壤微生物的影响,笔者综述了氮沉降对北方森林土壤微生物量、群落结构和生物多样性、功能和酶活性等方面的影响。结果表明:(1)氮沉降减少了土壤微生物量;(2)氮沉降改变土壤中真菌与细菌,革兰氏阴性细菌(G-)与革兰氏阳性细菌(G+)之间的比值,而这种改变大多数是趋向于减小;(3)氮沉降加剧,将导致土壤微生物群落中贫营养微生物处于劣势地位,富营养微生物处于优势地位,间接地影响了微生物群落结构和生物多样性;(4)氮沉降抑制了微生物呼吸,但对于土壤酶的影响尚无统一规律;(5)氮沉降改变了微生物底物利用模式,导致土壤微生物对复杂有机物质的分解能力下降;(6)氮沉降导致固氮基因等功能基因相对丰度下降。     

甜菜抗病品种产生抗性的土壤微生物机理

本研究以甜菜和根腐病为研究对象,分析了不同品种以及不同发病程度甜菜中土壤微生物群落组成、结构以及功能的变化,以期获得抗性品种、发病程度和根际微生物相互间的关系,揭示抗病品种的土壤微生物机制。利用抗病型和感病型两种甜菜品种作为研究对象,并从2种品种中分别选取了发病轻和发病重的甜菜根际土壤样品,通过Illumina MiSeq高通量测序技术对根际土壤细菌和真菌群落进行测定。结果发现：发病较轻的甜菜根际土壤微生物（细菌和真菌）和抗病型甜菜根际土壤真菌的多样性相对较高。NMDS分析表明甜菜品种能显著影响土壤真菌的群落结构,而发病程度则能同时明显改变细菌与真菌的群落结构。在根际微生物富集方面,抗病型甜菜根际富集了假单胞菌(Pseudomonas)、节杆菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)等有益细菌,而感病型甜菜中则富集了较多的病原微生物-尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。另外,发病较轻样品中富集了较多的未分类的酸杆菌纲属、芽孢杆菌(Bacillus)、红色杆菌属(Rubrobacter)、未分类的放线菌纲属、链霉菌属(Streptomyces)、类诺卡氏属(Nocardioides)等有益细菌。除此以外,FUNGuild功能预测表明,感病型甜菜和发病较重样品中检测到更多的植物病原菌。抗病品种和健康植株根际微生物虽然在种类上不同,但是其根际均聚集了大量的有益微生物,而感病型品种和发病严重植株则更容易在根围定殖病原微生物。抗病品种的抗病机理之一是植物生长过程中招募了更多的有益细菌作为抵御病原菌的侵染第一道防线。本研究从土壤微生物组的角度对抗病品种抗性机制进行了阐明,充实了抗病品种抗性产生的理论机制。     

岩溶地区不同植物群落土壤主要微生物分布及其特征

为了给岩溶地区土壤中主要微生物是否有利于植物群落的恢复提供一定的理论基础和科学依据,通过比较分析岩溶地区不同植物群落类型土壤中主要微生物分布及其特征,了解土壤中主要微生物的数目及其呼吸强度特征。采用野外调查和室内分析相结合的方法,对滇中岩溶地区华山松次生林、华山松疏林、灌木丛和荒草地4类典型植物群落土壤中的主要微生物含量及特征进行研究。结果表明,随着群落恢复进程的累积,其土壤中养分物质随之增多,其内所含的微生物数目增多,而且三大类微生物群在土壤中数量占其总数的比例各有异同。此外,由于微生物的呼吸对整个土壤呼吸的影响最为强烈,通过其呼吸作用先对碳酸盐岩溶蚀速率造成影响,进而影响岩溶地区土壤中各植物群落类型的恢复进程。     

土壤微生物多样性的研究方法

为了更加全面有效地研究土壤微生物多样性,笔者通过对于当前国内外研究土壤微生物多样性的研究方法,包括微生物稀释平板记数法、Biolog微平板法、PLFA分析法、分子生物学方法进行了阐述,说明了几种方法操作性的优缺点,重点说明了在实验过程中应该选取的方法,为研究者选取研究方法时提供基本信息及建议。     

4种周年轮作模式对耕作层土壤微生物的影响

为明确不同轮作模式下耕作层土壤微生物群落的变化,揭示水旱轮作有益于蔬菜可持续生产的潜在机理。本文设计4种常见的轮作模式,在同一地理区域固定试验田块进行长期轮作试验,并利用高通量测序技术测定土壤中真菌的ITS1区域序列和细菌的16S rDNA的V3-V4可变区序列,进行土壤微生物多样性分析。结果表明：Alpha多样性分析表明,在4种周年轮作模式下,耕作层土壤真菌群落多样性发生了显著变化,水旱轮作模式(SH)的Shannon指数显著高于嫁接模式(JJ)和蔬菜轮作LZ模式(LZ)的,而与蔬菜轮作LD模式(LD)的无显著差异。耕作层土壤细菌群落多样性和丰富度均发生显著变化,SH模式的Shannon指数和ACE指数均显著高于LD模式的,且SH模式的Shannon指数显著高于其他模式的。主坐标分析表明,4种周年轮作模式间,耕作层土壤微生物群落发生显著分化,SH模式和LZ模式均各自成组,JJ模式与LD模式聚为一组。组间物种差异显著性分析表明,SH模式有7个属真菌和26个属细菌的丰富度显著高于其他模式的,LD和LZ模式分别有4个属真菌和7个属细菌的丰富度显著高于其他模式的,JJ模式只有1个属细菌的丰富度显著高于其他模式的。不同轮作模式长期周年轮作下耕作层土壤微生物群落发生了显著变化。长期水旱轮作提高了土壤微生物群落多样性,增加了有益菌种类和相对丰度,更有利于蔬菜可持续生产。     

长江下游水体微生物群落代谢多样性及影响因素研究

研究旨在对长江下游微生物群落代谢多样性以及环境因子对它的影响进行分析,以期为长江下游地区生态环境的改善及修复做参考。通过Biolog-ECO技术分析了长江下游各江段水体微生物代谢多样性,探究各江段水质理化因子变化与微生物群落代谢多样性的关系。研究发现长江下游水质指标除TP、TN外,其他指标均符合Ⅱ类以上标准;微生物群落的整体代谢能力南京江段最强;微生物群落丰富度指数在南京江段最高;多样性指数与均匀度指数由高到低排列顺序为安庆江段、南京江段、靖江江段、铜陵江段、芜湖江段;RDA分析表明,水体理化因子TP、Pb对长江微生物代谢六大类碳源呈现正相关关系。综合水质指标和各江段微生物代谢多样性分析,长江下游水体安庆江段和南京江段的富营养化程度较高,TP、Pb对长江下游水体微生物群落代谢多样性具有促进作用。