新疆地震断裂带泉水微生物群落功能多样性

[目的]通过对地震断裂带这一特殊地质构造所形成的泉水理化指标及泉水中微生物群落代谢功能多样性的研究,考察泉水理化条件动态变化对微生物群落结构的影响.[方法]对乌鲁木齐10号泉泉水样品定期采样,使用BIOLOG ECO微孔板培养,分析泉水微生物群落功能多样性.[结果]样品的平均吸光度曲线呈现差异性;硫化氢含量显著影响该泉水微生物群落结构,其他理化指标作用不显著.[结论]该泉水微生物群落结构呈现动态变化过程并且该环境样品中的微生物对碳源利用具有偏嗜性.     

乌鲁木齐10号泉水体细菌群落结构的动态变化及响应模式初析

[目的]了解乌鲁木齐10号泉水体细菌多样性及其对水文地球化学指标的响应.[方法]利用末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment length polymorphism,T- RFLP),对不同日期水体细菌多样性进行分析,所获信息与水文地球化学指标进行典型相关分析.[结果]通过各样品水体细菌类群的多样性指数计算和样品间相似性分析共同显示,乌鲁木齐10号泉不同日期水体细菌呈现随机性动态变化;典型相关分析(Canonical correspondence analysis,CCA)显示水体细菌群落结构与H2S、CH4、F-三项水文地球化学指标呈显著正相关,并且受多种水文地球化学指标的共同影响.[结论]乌鲁木齐10号泉水体细菌类群表现为随机性动态变化,且可对水文地球化学元素产生响应.     

新疆两冷泉菌藻席细菌组成及多样性分析

[目的]通过对含硫冷泉和非含硫冷泉菌席多样性的研究,为开展低温微生物资源的开发利用以及生物修复和活性物质生产提供参考.[方法]利用末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragmentlength polymorphism,T-RFLP),对冷泉菌席多样性进行分析,所获信息与Mica数据库比对,获得各环境下菌席群落组成.[结果]两菌席共包含细菌6门10纲,其中γ-变形菌类群为两个菌席中最为优势类群,分别占乌鲁木齐4号泉和沙湾冷泉菌席的23.71;和40.48;;芽孢杆菌纲类群和梭菌纲类群为各自菌席中第二大类群,分别占22.73;和29.49;;梭菌属(Clostridium)为两菌席共有类群.[结论]菌席群落组成受环境类型影响而差异较大,乌鲁木齐4号泉(含硫冷泉)细菌物种多样性较高.     

乌鲁木齐10号冷泉细菌群落密度实时荧光定量PCR检测体系的建立

[目的]初步建立乌鲁木齐10号冷泉泉水细菌群落的定量分析体系.[方法]选用地震前与地震后的乌鲁木齐10号冷泉水样,以及无震时期的水样做为三种处理方式,利用构建克隆子的方法制作标准样品,并对实时荧光定量PCR标准曲线的线性(R2)、斜率(S)、扩增效率(E)等相关参数进行优化.[结果]标准曲线的线性R2=0.993、以及斜率S=-3.415,E=1.963均基本符合参数要求.震前冷泉水体细菌16 S rDNA片段拷贝数达到1.893×105 cop/mL,震后冷泉水体细菌16 S rDNA片段拷贝数达到1.43×106 cop/mL无震时期水体细菌16 S rDNA片段拷贝数达到9.931×106 cop/mL.[结论]建立的实时荧光定量PCR检测体系符合参数要求,并且可以灵敏地、快速地定量未知模板的乌鲁木齐10号泉细菌数.     

乌鲁木齐10号泉水体细菌群落的映震分析

[目的]对乌鲁木齐10号泉定期采样,并监测水体中细菌总DNA含量变化,结合水文地球化学数据,探究细菌群落与地震的关系.[方法]采用克隆子转化法,制作检测10号泉水体细菌总DNA含量变化的绝对定量PCR标准曲线,采用实时荧光定量PCR技术进行精确定量、定性地监测乌鲁木齐10号泉水体细菌总DNA含量的变化.[结果]乌鲁木齐10号泉水体细菌总DNA含量的标准曲线为Cp=-3.2624 LgC+25.075,相关系数为r=0.999 8;监测期内10号泉水体细菌群落密度与CO2呈显著正相关,与HCO3-呈显著负相关.[结论]乌鲁木齐10号泉水体细菌总DNA含量与地震的发生确实存在一定的响应规律:泉水细菌总DNA含量变化基本符合震前高于震后,且随震级的增加其最大恢复值也随之而递增;此外,在地震发生后的5～17 d内,泉水体细菌总DNA含量变化出现极大值;乌鲁木齐10号泉水体细菌群落与该泉水文地球化学因子HCO3-与CO2的含量变化关联紧密,可作为后期重点观测研究对象;10号泉水体细菌总DNA含量变化规律可作为地震预测的参考因素之一.     

新疆彩色丘陵地貌岩石层细菌多样性研究

[目的]了解新疆彩色丘陵地貌中不同颜色岩石层的细菌多样性及其优势种群.[方法]利用末端限制性片段长度多态性(Teminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP),对5种不同颜色岩石层细菌多样性进行分析.[结果]T-RFLP图谱和聚类分析结果显示,2号(粉红色)岩石层细菌多样性最高,2号(粉红色)和3号(红灰色)样品中细菌群落结构相似性最高,而5号(橙棕色)样品与其他样品间相似性最低,各样品间细菌群落结构相似性介于5.6;～60;;所得结果与RDP数据库比对,推测出5种岩石样品的优势微生物种群分别为Ruminococcaceae,Burkholderiaceae,iron-reducing bacterium,Shewanella,Frateuria和一些免陪养菌群.[结论]新疆彩色丘陵地貌岩石层样品随着颜色由浅至深,其末端限制性片段(Terminal Restriction Fragments,TRFs)的数量由多到少,除5号(橙棕色)外,其余岩石层细菌多样性较高;由分析结果可以推测,新疆彩色丘陵地貌岩石层中可能存在一些潜在新种.     

乌鲁木齐10号冷泉水中可培养细菌群落结构组成

[目的]了解乌鲁木齐10号冷泉水中可培养细菌群落结构组成,以及嗜盐微生物的分离鉴定.[方法]梯度稀释乌鲁木齐10号冷泉水,采用TSA、2A、0.1 ×LB、HM等4种培养基进行分离纯化.其中采用0.1;、0.5;、1;、2;、5;和10; NaCl的HM培养基分离嗜盐微生物.CTAB法提取所得菌株DNA,用细菌通用引物27F/1492R扩增16SrRNA基因,构建系统发育树.[结果]分离得到33株不同基因型细菌,16SrRNA测序、BLAST比对及系统发育分析将其归为假单胞菌属、金黄杆菌属、红杆菌属、芽孢杆菌属等,其中假单胞菌属占优势.R2A培养基分离效果较好,HM培养基在NaCl 5;～20;区间分离到的菌株数较多.[结论]乌鲁木齐10号冷泉水可培养细菌多样性较低,而中度嗜盐菌数量较丰富.     

不同生长年限桔梗根部内生细菌种群结构分析

[目的]分析不同生长年限桔梗根部内生细菌种群结构及多样性,为深入理解植物—微生物互作和挖掘可培养细菌资源,建立功能细菌资源库提供理论支持.[方法]采用Illumina MiSeq高通量测序技术,对1~3年生桔梗根部内生细菌的16S rDNA V3~V4区进行PCR扩增,对PCR产物进行高通量测序.使用QIIME软件统计不同样本的群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)及多样性(Shannon指数和Simpson指数),运用R软件计算各样本共有OTU数量,并通过Venn图呈现各样本共有和独有OTU数量.同时,借用热图和LEfSe进行不同样本间的差异显著单元分析,共同阐述不同生长年限桔梗根部内生细菌种群的多样性变化规律.[结果]不同生长年限桔梗根部内生细菌种群结构及多样性存在一定差异.随着生长年限的增加,桔梗根部内生细菌的丰富度及群落多样性持续降低,桔梗根部内生细菌特有的OTU数量持续减少.1~2年生样本的优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),3年生桔梗根部以变形菌门、厚壁菌门、蓝细菌门和栖热链球菌门(Deinococcus-Thermus)为优势菌群.变形菌门的相对丰度在3个样本中最高,分别为76.35%、82.38%和86.46%.1年生桔梗根部内生细菌中变形菌门的相对丰度显著低于2年生和3年生样本(P<0.05),2年生与3年生桔梗样本间差异不显著(P>0.05).芽孢杆菌属(Bacillus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)及Dyella的相对丰度在1年生桔梗中最高,假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度在3年生桔梗样本中最高.[结论]桔梗根部内生细菌具有丰富的多样性,不同生长年限桔梗根部内生细菌的群落结构不同,随着生长年限的增加,桔梗内生细菌的特有OTU、丰富度和群落多样性持续降低.生长年限是造成桔梗内生细菌种群结构及多样性变化的因素之一.芽孢杆菌属、慢生根瘤菌属、假单孢菌属及Dyella可作为可培养细菌资源进行深入研究.     

水旱轮作模式下马铃薯根际土壤细菌群落多样性分析

[目的]比较水旱轮作与旱地轮作两种种植模式下的马铃薯根际土壤及病株块茎的细菌群落多样性,为利用土壤细菌多样性优化马铃薯种植模式和防治马铃薯病害提供科学依据.[方法]分别采集前作为水稻的水旱轮作和前作为玉米的旱地轮作模式下马铃薯根际土壤样品(旱地轮作和水旱轮作健康马铃薯根际土壤样品分别记为HD.J和SH.J,旱地轮作和水旱轮作发病马铃薯根际土壤样品分别记为HD.B和SH.B)及马铃薯病株块茎样品(旱地轮作和水旱轮作发病马铃薯块茎样品分别记为P.HD.B和P.SH.B),基于高通量测序技术对样品中细菌16S rDNA的V3~V4区域进行测序,分析2种种植模式下的马铃薯根际土壤样品和病株块茎样品的细菌种类及丰度差异.[结果]对马铃薯根际土壤样品及病株块茎样品的细菌多样性分析结果显示,HD.J、HD.B、SH.J和SH.B的细菌种类(OTU数目)、丰富度(Chao1指数)及多样性(Shannon指数)均高于P.SH.B和P.HD.B,且健株根际土壤细菌群落丰富度高于病株土壤.马铃薯种植模式是影响根际土壤细菌群落变化的最主要因素,贡献率为39.1%,而马铃薯植株健康状况是影响根际土壤细菌群落变化的第二大因素,贡献率为34.7%.病株根际土壤样品中,HD.B无丰度在1.00%以上的优势种,而SH.B特有的优势种中包含软腐病果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum)、雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)和不动杆菌(Acinetobacter rudis),相对丰度分别为2.03%、1.46%和1.22%,其中软腐病果胶杆菌和雷尔氏菌是马铃薯的主要病原细菌,可分别导致马铃薯黑胫病和青枯病发生.病株块茎样品中,P.SH.B除了包含P.HD.B检测到的23个属,还有5个属是其所特有;P.SH.B特有的5个属中有3个优势属在SH.B中未检测到.HD.B特有的优势功能是产甲烷作用,相对丰度为1.18%;SH.B特有的优势功能包括硝酸盐呼吸作用、氮呼吸作用、亚硝酸盐呼吸作用、亚硝酸盐氨化作用和硝酸盐氨化作用,均属于氮利用及代谢功能,相对丰度为1.48%~1.95%.[结论]与旱地轮作模式相比,水旱轮作模式可提高马铃薯根际土壤的细菌群落多样性,但在该种植模式下要重点预防马铃薯发生细菌性病害.     

草莓不同生育时期根区微生物多样性及动态变化

[目的]探明草莓在整个生育期根系的微生物变化,为防治草莓土传病害提供理论依据.[方法]采用平板培养与PCR产物的变性梯度凝胶电泳技术相结合的方法,研究了草莓在开始生长期、现蕾期、开花和结果期、盛果期、生长末期根区土壤微生物群落数量及结构的变化.[结果]结果表明,在草莓整个生长时期内,根区可培养微生物总量从开始生长期到盛果期逐渐增多,在盛果期时最多.细菌、放线菌和真菌数量在盛果期时都达到最高.细菌群落多样性指数(H)和丰度(S)在生长末期达到最高.真菌群落多样性指数(H)和基因型丰富度(S)在现蕾期达到最高.[结论]草莓根区土壤微生物数量及结构随生育期的变化而变化,为适时使用生防菌及有机肥提供了理论基础.     

高温闷棚对设施蔬菜根结线虫的防治效果及土壤微生物群落结构的影响

【目的】研究高温闷棚对蔬菜根结线虫和根际土壤微生物群落的影响。【方法】采用田间小区试验和高通量测序技术方法。【结果】高温闷棚后,灌水+覆膜处理和灌水+覆膜+药剂处理10 cm深土壤温度在60℃以上,持续时间50 min,根结线虫虫口减退率为100%,显著高于灌水未覆膜处理。高温增加了真菌和细菌物种丰度和多样性,但灌水+覆膜+阿维菌素处理的真菌物种丰度和多样性下降。生菜采收期,真菌物种丰度增加,多样性下降,细菌物种丰度和多样性均增加。高温促进了链格孢属、枝孢属真菌和uncultured_bacterium_c_S0134_terrestrial_group细菌繁殖,抑制了鞘氨醇单胞菌属繁殖。【结论】灌水+覆膜的闷棚方式可有效防治根结线虫且可影响土壤中微生物群落结构,下茬生菜生长期,土壤中微生物群落逐步恢复,该闷棚方式适宜在新疆温室蔬菜应用。     

施用生物菌剂对棉田土壤细菌群落多样性及种群结构的影响

目的 研究生物菌剂对棉田土壤细菌群落多样性及种群结构的影响,分析生物菌剂对新疆棉田土壤微生态的改善效应,为提高棉花土传病害的生物防治与化肥减施技术提供依据。方法 采集施用生物菌剂及对照棉田10~20 cm土壤,检测土壤理化性质并利用Illumina Hiseq 2500 PE250高通量测序平台分析土壤细菌多样性。结果 施用生物菌剂且停施头水肥后,土壤中全氮、有机质、速效钾含量分别下降28.7%、27.5%和31.9%,全磷、速效氮含量没有下降,全钾含量变化不大。施用生物菌剂后土壤中细菌的ACE、Chaol、Shannon指数与对照相比均无显著差异,与常规管理棉田相比停施头水肥后土壤细菌的ACE、Chaol丰富度指数显著降低。施用生物菌剂与对照相比能够影响土壤微生物群落组成,在减施化肥的情况下影响程度降低。施用生物菌剂且停施头水肥与常规管理棉田的土壤细菌种群之间没有显著差异标记。生物菌剂处理中芽孢杆菌属的丰度均高于对照,呈现出逐年增加的趋势,而假单胞菌属的丰度在生物菌剂处理中均低于对照,溶杆菌属、链霉菌属的丰度在不同处理中无一致规律。结论 棉田停施头水肥显著降低了土壤细菌的丰度,施用生物菌剂未对棉田土壤细菌的多样性和种群结构造成显著影响,增加了棉田土壤中有益细菌芽孢杆菌属的丰度。在新疆棉花耕作系统中,持续施用生物菌剂以形成作物根际微生物保护层,维持作物根际的健康。     

开垦对盐渍化弃耕地土壤细菌群落组成和结构的影响

【目的】新疆盐碱弃耕地开垦后用于棉花的种植,研究比较开垦前后土壤细菌群落的变化,分析开垦对土壤质量和功能的影响。【方法】通过Illumina MiSeq测序,比较弃耕地与开垦后种植棉花的土壤细菌群落的组成和多样性;探索菌群所具有的特定功能。【结果】开垦显著地降低了土壤电导率和速效钾含量,显著地增加了土壤有机质、碱解氮和速效磷含量。弃耕地开垦为棉田后增加了细菌物种的丰富度和多样性。Proteobacteria和Firmicutes是弃耕地土壤中主要的细菌门。开垦降低了Firmicutes的相对丰度,但是增加了Chloroflexi, Acidobacteria和Actinobacteria的相对丰度。聚类分析显示弃耕地与开垦后农田的细菌群落有明显的差异性。【结论】开垦后进行棉花生产提高了土壤理化特性,改变了土壤细菌群落组成和结构。     

基于高通量测序的有机种植蔬菜地土壤微生物多样性分析

【目的】从微生物角度探究有机种植方式的优越性,揭示影响微生物群落多样性的环境因子,为建立合理的种植制度提供理论依据。【方法】以有机种植与常规种植方式的0~15和15~30 cm土壤为研究对象,采用高通量测序技术分析土壤微生物群落结构的差异,基于db RDA分析明确影响微生物群落结构的关键土壤环境因子。【结果】2种种植方式下土壤微生物的丰富度指数和多样性指数均以细菌高于真菌。有机种植表层0~15 cm土壤细菌和真菌群落的多样性、丰富度和物种的均匀度均较高,且与其他土层有显著差异(P<0.05,下同)。2种种植方式均表现为细菌以变形菌门、真菌以子囊菌门为优势菌门。有机种植方式显著提高细菌群落中放线菌门和绿弯菌门、真菌群落中担子菌门和球囊菌门的相对丰度,其中15~30 cm土层中放线菌门的相对丰度显著高于0~15 cm,而真菌2个菌门的相对丰度在不同土层间未表现出明显差别;常规种植则明显增加细菌中变形菌门和酸杆菌门及真菌中被胞菌门、壶菌门和捕虫霉门的相对丰度。有机种植能增加土壤中Haliangium和Mortierella等有益微生物类群的数量,常规种植则显著提升土传病害致病菌Ralstonia及植物病原菌Fusarium、Colletotrichum的数量和丰度。dbRDA分析表明,土壤环境因子对细菌群落的影响依次为全氮>全磷>有机质>pH>全钾,土壤环境因子对真菌群落的影响依次为全氮>全磷>pH>有机质>全钾。pH、有机质、全氮和全磷是显著影响土壤微生物群落结构的关键因子。【结论】不同土层起核心作用的微生物群落存在明显差异;有机种植能增加土壤中有益微生物菌群的丰度,降低土传病害及致病微生物的丰度。土壤全氮、全磷、有机质和p H是影响微生物群落结构的主要驱动因子。     

不同盐碱胁迫对土壤细菌群落结构的影响

【目的】 研究盐碱胁迫对土壤细菌群落多样性及群落组成的影响。【方法】试验设置(NaCl、Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃)三种盐碱胁迫类型和盐(碱)度。【结果】不同盐碱胁迫对土壤细菌群落α-多样性Shannon和Simpson指数影响不大,Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃胁迫土壤Chao1和Ace丰富度指数显著降低。NaCl轻度盐化土壤细菌群落β-多样性与对照无明显差异,其它盐碱胁迫土壤细菌群落结构变化显著。各处理土壤细菌优势门类均为变形菌门、芽单胞菌门、放线菌门、酸杆菌门和拟杆菌门。盐碱胁迫土壤细菌的拟杆菌门、浮霉菌门增加;而放线菌门、硝化螺旋菌门减少。NaCl胁迫土壤绿弯菌门、厚壁菌门相对丰度增加,Na₂SO₄胁迫土壤芽单胞菌门、热微菌门增加,Na₂CO₃+NaHCO₃碱胁迫土壤酸杆菌门、疣微菌门增加。【结论】土壤细菌群落通过调节物种组成来适应盐碱胁迫,不同盐碱类型和盐碱度胁迫下,土壤细菌群落会形成显著差异的物种。     

烟草根黑腐病不同发病程度与土壤养分及微生物群落的关系

【目的】分析烟草根黑腐病发病程度对土壤养分及微生物群落结构的影响,探究不同病害发生条件下土壤环境、微生物群落间的关系,为烟草根黑腐病防控提供理论依据。【方法】以贵州省安顺烟区为调查区域,收集烟草根黑腐病不同发病程度(0、1、3、5级)烟株根际土壤,测定土壤理化性质;采用16S rDNA和ITS基因测序技术进行分析,探讨不同发病程度下烟株根际土壤养分、细菌及真菌群落结构差异。【结果】与正常土壤相比,随着病害程度的加重,土壤细菌群落的均匀度和丰富度降低,而真菌群落的均匀度和丰富度升高。与正常土壤相比,发病土壤中细菌群落鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Candidatus_Udaeobacter、苔藓杆菌属(Bryobacter)和芽单胞菌属(Gemmatimonas)相对丰度下降,而芽孢杆菌(Bacillus)丰度上升;同时真菌群落镰刀菌属(Fusarium)、柱孢属(Cylindrocarpon)、毛霉属(Mucor)丰度下降,而Nicotiana、茎点霉属(Setophorna)、亡革菌属(Thanatephorus)、锥毛壳属(Coniochaeta)、织球壳菌属(Plectosphaerella)和四枝孢属(Tetracladium)丰度上升。指示物种分析结果表明,芽单胞菌属、织球壳菌属和四枝孢属可能是不同发病程度土壤细菌、真菌群落属水平差异的主要物种。冗余分析(RDA)和方差分解分析(VPA)结果表明,土壤铵态氮(NH-N)和有机质(SOM)是细菌、真菌群落结构发生变化的主要驱动因子。【结论】根际土壤中细菌芽单胞菌属丰度的下降和真菌四枝孢属丰度的上升是烟草根黑腐病严重发生的关键微生物因素,提高土壤SOM和NH-N含量能有效降低烟草根黑腐病发病程度。