基于高通量测序分析青贮玉米微生物多样性

青贮饲料发酵质量好坏很大程度上由其微生物组成决定。为了解青贮玉米微生物的多样性,利用高通量测序技术结合传统的纯培养技术,对31个青贮饲料样本进行微生物多样性分析。结果表明,青贮玉米微生物群落组成的共享核心菌属41个,占总样本微生物组成的87. 7%,丰度较大的(≥1%)有10个菌属,其中乳杆菌属、克雷伯菌属及魏斯氏菌属分别占42. 9%、12. 1%、10. 3%;真菌主要有念珠菌属、黑粉菌属、半乳糖霉菌属等。比较乳熟期组与蜡熟期组青贮的微生物群落,发现玉米的成熟度不同,青贮发酵产品中某些属微生物在数量上存在差别,但微生物群落组成无明显差异。本研究可为青贮饲料微生物群落结构及功能的研究提供参考。     

基于高通量测序技术的酿酒葡萄产区土壤微生物多样性

【目的】研究新疆4大酿酒葡萄产区土壤中的微生物群落结构及多样性,为构建新疆酿酒葡萄主产区的微生物菌库奠定基础。【方法】分别从新疆酿酒葡萄主产区采集土壤样品,提取总DNA,通过Illumina MiSeq高通量测序结合生物信息学分析,得到新疆酿酒葡萄主产区的土壤微生物群落结构及多样性。【结果】在12份土壤样品中,伊犁河谷土壤中细菌的群落多样性最高,天山北麓土壤中细菌群落多样性最低;吐哈盆地中真菌群落多样性最低,焉耆盆地中真菌的群落多样性最高。节杆菌属细菌和耐冷酵母属真菌是吐哈盆地和天山北麓葡萄园土壤中的优势菌属;芽单胞菌属细菌和刚毛四枝孢属真菌是伊犁河谷葡萄园土壤中的优势菌属;节杆菌属细菌和赤霉菌属真菌是焉耆盆地葡萄园土壤中的优势菌属。土壤pH值对细菌群落组成的影响最显著,Mn元素含量对真菌群落组成的影响最显著。【结论】揭示了新疆酿酒葡萄主产区土壤中细菌和真菌群落组成,新疆酿酒葡萄产区的微生物多样性存在差异。     

基于高通量测序的魔芋根际土壤真菌多样性分析

【目的】探究不同地区魔芋根际土壤真菌群落多样性情况。【方法】通过Illumina Miseq高通量测序技术对昆明、南平、南阳地区魔芋根际土壤真菌群落的多样性进行高通量测序和比较分析。【结果】测序共获得3770个OTUs,平均长度231 bp,南阳地区样品的香农指数较高,辛普森指数较低,说明该样品的真菌群落多样性较高,南阳地区样品的Chao1指数和ACE指数均高于其他两地区样品,说明南阳地区样品真菌群落丰富度较高。昆明地区样品真菌群落在属水平上共有13个真菌优势菌属,主要包含被孢霉属(Mortierella)20.13%、赤霉属(Gibberella)6.07%、截盘多孢霉属(Truncatella)3.91%、镰刀霉属(Fusarium)3.245%等。南平地区样品真菌群落在属水平上共有22个真菌优势菌属,主要包含赤霉属(Gibberella)17.77%、亡革菌属(Thanatephorus)7.79%、隐囊菌属(Aphanoascus)4.22%、节担菌属(Wallemia)3.96%等。南阳地区样品真菌群落在属水平上共有25个真菌优势菌属,主要包含Paraboeremia属6.4...     

高通量测序解析微生物肥料对红壤有机农田 土壤微生物群落的影响

高通量测序技术可用于精确分析土壤微生物群落,从微生物群落结构和多样性的角度阐释微生物肥料对有机农田根区土壤微生物群落的影响。在红壤有机农田轮作种植条件下,施用微生物肥料后利用Illumina MiSeq高通量测序技术结合相关生物信息学分析土壤细菌和真菌的多样性指数及群落结构。结果表明,从6个有机农田根区土壤样本中获得7 729个细菌分类操作单元(operational taxonomic units,简称OTU)和3 271个真菌OTU,细菌和真菌文库测序覆盖率均在99%以上。微生物肥料会显著降低土壤细菌和真菌种群多样性,且可在一定程度上降低细菌群落丰富度,显著降低真菌群落丰富度;并减少根区土壤特有细菌和真菌物种数量。放线菌门、变形菌门和酸杆菌门是优势细菌,子囊菌门是优势真菌;微生物肥料会提高放线菌门、变形菌门、厚壁菌门和担子菌门的相对丰度,分别比对照组提高29. 46%、9. 17%、129. 33%、165. 73%;但会降低酸杆菌门、绿弯菌门、子囊菌门、接合菌门的相对丰度,分别比对照组降低30. 14%、33. 50%、17. 27%、86. 33%。因此,施用微生物肥料可改变红壤有机农田根区土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,有助于控制作物病害发生。     

基于高通量测序技术的林下三七土壤微生物多样性研究

为探究林下三七根际土壤微生物多样性对三七品质的影响,本试验以林下三七为材料,设置不施肥对照和施用生物菌有机肥处理,通过扩增16S rDNA序列对两种处理下林下三七根际土壤微生物进行高通量测序、微生物多样性分析、OTU分析、菌群分析;运用UPLC-MS/MS技术分析林下三七的次生代谢物差异。结果表明：(1)施用适量生物菌有机肥有利于林下三七土壤微生物多样性的提高。在门水平下,处理组菌群主要由变形菌门(Proteobacteria, 55.576%)、放线菌门(Actinobacteria, 19.509%)、酸杆菌门(Acidobacteria, 12.267%)组成。在属水平下,处理组菌群主要包括罗河杆菌属(Rhodanobacter, 10.185%)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium, 4.816%)、节杆菌属(Arthrobacter, 5.133%)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas, 3.249%)。(2)对三七的次生代谢物进行主成分分析(PCA),处理组和对照组样本第一主成分明显分离,与三七根际土壤的结果相似;三七的酚酸类次生代谢产物有4种上调,29种下调。...     

高通量测序技术在土壤微生物方面的研究进展

高通量测序技术是现今针对土壤微生物研究的主要生物技术。本文从物种多样性、结构多样性、功能多样性以及遗传多样性4个方面来对目前高通量技术在土壤微生物多样性分析研究中的进展进行阐述。并对其显露出的一些问题进行总结和展望。     

袋料种植淮山药根际土壤细菌多样性的高通量测序分析

[目的]比较淮山药袋料种植方法与常规定向结薯种植方法的根际土壤微生物种群多样性,为利用微生物多样性指导淮山药袋料种植提供科学依据.[方法]采集常规淮山药定向结薯种植的根际土壤样品(记为CK3)和袋料种植的根际土壤样品(记为A3),对土壤样品中细菌的16S rDNA序列V4高变区进行PCR扩增,并对扩增产物进行高通量测序,分析土壤样品中细菌群落的多样性及其分布规律.[结果]CK3的pH为6.21,有机质含量为32.2 g/kg;A3的pH为5.98,有机质含量为30.0 g/kg.2种不同种植方法下淮山根际土壤样品中共检测出细菌41门100纲147目292科530属.淮山药根际土壤细菌在门水平上的主要优势类群有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes);在纲水平上的主要优势类群有α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、放线菌纲(un-identified-Actinobacteria)和δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)等.在门和纲分类水平上,2种种植方法淮山药根际土壤样品中细菌的优势菌群相似,相对丰度差异不显著(P>0.05),CK3的细菌多样性高于A3.[结论]淮山药袋料种植方法可行,可在旱坡地和石山地等非耕地应用.     

基于高通量测序的甜高粱青贮饲料中微生物群落分析

【目的】研究甜高粱青贮饲料的微生物多样性,为青贮饲料的生产和贮藏提供理论基础。【方法】以甜高粱青贮饲料为研究对象,利用高通量测序技术分析甜高粱青贮饲料中微生物群落结构和多样性,研究添加剂对甜高粱青贮饲料中微生物群落的影响。【结果】甜高粱青贮饲料中细菌优势菌门为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、酸杆菌门,优势菌属主要为乳酸杆菌属、肠杆菌属、乳球菌属、棒状杆菌;真菌群落优势菌门为子囊菌门。【结论】不同处理的甜高粱青贮饲料之间微生物菌群组成相近,但相对丰度存在明显差异,青贮菌剂降低了甜高粱青贮饲料中微生物的相对丰度。     

基于高通量测序的淮山根际土壤真菌多样性分析

[目的]分析不同种植方式下淮山根际土壤的真菌群落结构,为利用微生物多样性指导淮山科学种植提供参考依据.[方法]以淮山品种桂淮2号为试验材料,设定向结薯栽培(DX)和袋料种植(DL)方式两个处理,采用高通量测序(High-throughput se-quencing)技术在门、纲、目和属水平上分析其根际土壤的真菌群落结构...     

北艾根际与非根际土壤微生物多样性的高通量测序分析

为研究北艾根际和非根际土壤微生物群落结构和多样性,利用Illumina高通量测序技术对汤阴北艾根际和非根际的土壤样品进行对比分析。结果表明,北艾根际土壤真菌、细菌序列数分别比非根际土壤多16 813条和3 972条,北艾根际土壤微生物的Shannon指数、Chao1指数、Ace指数都大于非根际土壤。从真菌组成分析,2种土壤真菌优势门均为子囊菌门(Ascomycota),主要优势属种类存在较大差异;北艾根际土壤中的优势属是unclassified_Xylariales和柄孢壳菌属(Podospora),非根际土壤中的优势属是unclassified_Dothideomycetes和镰刀菌属(Fusarium);此外,北艾根际土壤中具有特有的球囊菌门(Glomeromycota),而非根际土壤中发现有白蘑科(Tricholomataceae)。从细菌组成分析,2种土壤细菌的优势门均为变形菌门(Proteobacteria),优势属均为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)。主成分分析表明,土壤微生物多样性及其丰富度受北艾的种植作用影响较大,北艾根际土壤微生物群落结构与非根际土壤存在一定差异,其多样性和丰富度大于非根际土壤。     

微生物有机肥在露地蔬菜瓜果上的试验效果

大田试验结果表明,施用微生物有机肥能明显促进蔬菜瓜果的生长发育,减少病虫害的发生,改善蔬菜瓜果的产品品质,提高产量和经济效益。     

基于高通量测序的山羊卵巢基质、卵泡转录组分析

【目的】比较山羊Capra hircus卵巢基质、大卵泡和小卵泡间的m RNA表达图谱,为探究卵泡发育机制提供一定的研究基础。【方法】采用高通量测序技术对发情期川中黑山羊的卵巢基质、大卵泡和小卵泡进行转录组测序,利用生物信息学方法检测mRNA表达谱,筛选差异基因,对其进行GO和KEGG通路分析,最后随机抽取5个差异基因进行荧光定量PCR验证。【结果】卵巢基质vs大卵泡、卵巢基质vs小卵泡和小卵泡vs大卵泡的差异表达基因分别为524、180和403个。筛选出INHA、TNFRSF19等15个与卵泡发育相关的基因,其主要富集在内质网蛋白质加工、类固醇生物合成、卵母细胞减数分裂等信号通路。通过q RT-PCR验证,定量结果与测序结果基本一致。【结论】川中黑山羊卵巢基质、大卵泡和小卵泡的基因表达模式不同,小卵泡与卵巢基质的基因表达模式更相近。     

基于高通量测序的橡胶林土壤真菌多样性及群落组成分析

[目的]分析不同林龄橡胶林中土壤真菌的多样性及群落组成,为橡胶林土壤生态系统的健康发展和可持续利用提供参考依据.[方法]采用高通量测序技术测定海南大丰农场不同林龄(5、10、13、18、25和30年生)橡胶林中土壤真菌的ITS序列,观测真菌多样性和群落组成随种植年限的变化情况,并分析其与土壤环境因子的关系.[结果]从6个林龄橡胶林的18份土壤样本中获得563658条ITS序列,在97%序列相似性基础上可划分为10943个可操作分类单元(OTU).真菌群落的丰富度指数(Ace和Chao1)以25年生橡胶林最低,而多样性指数(Shannon-wienner和Simp-son)在不同林龄橡胶林间差异不明显.Ascomycota(子囊菌门)、Zygomycota(接合菌门)和Basidiomycota(担子菌门)是海南大丰农场橡胶林土壤真菌的主要优势类群;不同林龄橡胶林间的真菌群落组成差异主要体现在Zygomycota、Basidiomycota、Glomeromycota(球囊菌门)和Rozellomycota类群相对丰度的不同.冗余分析(RDA)结果表明,橡胶林的土壤真菌多样性与土壤养分含量(尤其是钾元素含量)密切相关.[结论]高通量测序技术测定的不同林龄橡胶林间土壤真菌群落多样性无明显差异,而真菌群落丰度以25年生橡胶林最低,5、10、13、18和30年生橡胶林间差异不明显;真菌群落组成的优势类群为子囊菌门、接合菌门和担子菌门;土壤养分含量(尤其是钾元素含量)是影响橡胶林土壤真菌多样性的重要因素.     

基于家系基因组测序对骡基因组结构多样性分析

为分析马(Equus caballus)和驴(Equus asinus)杂交后两套结构和功能完善的独立基因组在骡基因组中整合后的结构多样性,本研究以马属动物三成员家系的全基因组序列为研究对象,分别以纯血马基因组和驴基因组为参考,识别驴、马和骡的InDel、SNP和CNV;通过生物信息分析,分析骡的de novo SNP及其突变频率、识别骡特异性CNV,并进行功能分析。结果显示:1)驴、马和骡分别获得100.01、103.78和114.36 Gb 的高质量Illumina基因组测序数据。2)以纯血马基因组为参考,识别的InDels、SNPs和CNVs分别为402 533~2 110 786、5 012 403~23 819 055和2 126~3 761;以驴基因组为参考,识别的InDels、SNPs和CNVs分别为527 351~2 279 875、3 212 499~23 549 224和3 572~7 812。3)骡de novo SNPs分别为555和419,其突变频率为1.72×10^-7~2.21×10^-7。4)获得骡特异性CNVs分别为396和859,总长度分别为2.15和3.77 Mb。5)变异相关基因主要和机体的免疫及癌症过程相关。综上,骡基因组发生了高频率的de novo SNPs和特异性CNVs,这些结构变异可能对马和驴异种杂交不相容以及骡的遗传适应性具有重要意义,为进一步开展马和驴异种杂交的遗传基础及其分子机制的研究提供候选遗传位点。     

基于高通量测序的穿心莲连作根际土壤细菌群落多样性分析

目的 研究穿心莲Andrographis paniculata连作对土壤细菌多样性及种群结构的影响。方法 通过16S rRNA 基因高通量测序对连作组(连作5年穿心莲的根际土壤)和对照组(连作5年穿心莲周边相同土质的未耕作自然土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌的丰富度、多样性和群落结构差异。结果 α 多样性指数分析结果显示,连作组土壤中细菌丰富度指数Chao1指数、Observed species指数显著低于对照组(P<0.05),连作组土壤中的多样性指数Shannon指数和Simpson指数均低于对照组,但差异不显著。主坐标分析及分子方差分析进行组间群落结构差异显著性分析结果显示,穿心莲连作显著改变了土壤细菌群落结构(P<0.05)。从2个处理组土壤样品中共检测到2769个可操作分类单元,分属于47门885属,穿心莲连作明显改变了土壤细菌在门和属水平上的结构分布。在门分类水平上,酸杆菌门Acidobacteria、变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和Patescibacteria等11个细菌门是2个处理组的主要细菌类群,连作组土壤中变形菌门和酸杆菌门的相对丰度较对照组分别增加了21.97%和46.33% (P<0.05),而Patescibacteria较对照组减少了68.99% (P<0.05);在属分类水平上,有10个优势菌属的相对丰度变化显著(P<0.05),其中连作组土壤中有益生防细菌黄杆菌属Flavobacterium和Haliangium的相对丰度较对照组分别减少了78.40%和54.55%,而植物病原细菌伯克氏菌属Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia的相对丰度较对照组增加了804.17%。结论 穿心莲5年连作降低了土壤细菌丰富度和多样性水平,使土壤微生态系统稳定性降低,同时有益菌相对丰度显著降低,而病原菌相对丰度显著增加造成细菌群落结构改变。上述变化打破了原有的土壤微生态平衡,可能是穿心莲连作障碍的重要原因之一。     

基于高通量测序的动物基因组研究进展

动物基因组学研究是进行动物遗传资源保护和利用以及分子育种的一项重要基础工作,高通量测序技术的出现为动物基因组学研究带来了革命性飞跃。文章对基于高通量测序技术的动物基因组从头测序、重测序、简化基因组测序等基因组学研究进行了综述,总结了相关的生物信息分析内容,并对不同分析工具及方法进行了比较分析。最后,讨论了当前高通量测序技术存在的问题,对该技术未来发展方向进行了展望。     

外源磺胺二甲嘧啶对施用粪肥的菜地土壤中微生物群落多样性的影响

【目的】明确磺胺二甲嘧啶(SM2)随粪便施入土壤对土壤微生物群落造成的影响,为合理进行养殖场周围土壤环境质量评估和施肥管理提供参考依据。【方法】收集养殖场附近未经抗生素污染的粪便和土壤,构建粪便–土壤模型,设置不同SM2添加剂量的处理,分别为对照组(0)、低剂量组(5μg·kg~(-1))、中剂量组(500μg·kg~(-1))和高剂量组(5 000μg·kg~(-1)),并分别于粪便和SM2施入1、7、14和50 d后采集土壤样品,采用Biolog技术以及磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)标记法对比分析不同处理组土壤微生物群落的碳源利用能力、菌群结构和功能多样性变化。【结果】SM2的施入提高了土壤微生物群落的总体碳源利用能力,中、高剂量组在施入50 d时对除酯类以外的其他碳源利用能力均强于对照组。低剂量组在施入7 d内对各类碳源利用能力增强,中、高剂量SM2的施入可能会影响土壤群落某些优势物种的繁殖和数量分配。随施入时间的延长,土壤微生物群落对不同剂量SM2反应不同,革兰阳性菌、革兰阴性菌以及真菌数量变化显著,放线菌变化不明显。【结论】SM2的施入将长期影响土壤微生物群落的结构与功能多样性。养殖场应及时处理动物排泄物以消除抗生素残留,减少粪肥对土壤环境造成的生态破坏。     

基于分子标记和高通量测序的基因精细定位

水稻斑点叶突变体Spl34是自然获得的突变体,在研究其形态学和生理生化等方面的基础上,利用粳稻Francis和Spl34杂交构建F_2基因定位群体进行精细定位研究,遗传分析表明Spl34的斑点叶表型受单个显性基因Spl34(t)调控;利用SSR/InDel标记对无斑点叶隐性单株进行连锁分析,将Spl34(t)精细定位于第11号染色体23.483～23.530 Mb之间,定位区间长度为46.99 kb,筛选出8个候选基因。另外,利用高通量测序技术对F_2(Francis/Spl34)有斑点个体混合池、无斑点个体混合池以及双亲进行重测序,利用基因组SNP对有斑点和无斑点混合池进行关联分析,将Spl34(t)定位于第11号染色体23.223～23.791 Mb之间,区间大小约568 kb;进一步利用单分子测序技术对Spl34突变体进行测序,通过从头组装、关联分析,在两个重叠群tig00001409和tig00003011检测到紧密连锁。通过对两个重叠群之间序列进行Sanger测序并产生的新重叠群长度达到233.95 kb,其中Spl34(t)定位区间大小约40 kb。将斑点叶基因Spl34(t)精细定位于第11号染色体约40 kb的区间,为进一步开展该基因的功能研究奠定了良好基础。