第二代高通量测序技术用于进口细菌型微生物肥料菌群分析

[目的]分析细菌型微生物肥料菌群结构。[方法]采用第二代高通量测序技术对细菌型微生物肥料菌群结构进行分析。[结果]产品中测序出的111个OUT具体分属于24个属的细菌,其中共有21个OUT鉴定到种;植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和短乳杆菌(Lactobacillus brevis)占菌群的主要位置,分别是96.29%和0.66%,其他菌占3.05%;该样品中含有假单胞菌属(Pseudomonas sp.),这提示样品中可能含有植物病原细菌。[结论]将第二代高通量测序技术用于微生物肥料菌群分析,为进出口微生物肥料产品的快速分析提供了一种方法。     

基于高通量测序技术的冠心病患者肠道菌群多样性研究

为了分析冠心病人群肠道菌群结构和多样性特征,探究冠心病人群与健康人群肠道菌群结构差异。研究共采集50例冠心病患者和35例健康人粪便样本,提取粪便样本总DNA;根据细菌16SrDNA V3~V5区设计引物进行扩增,利用Illumina Miseq平台进行高通量测序;测序结果经过Reads拼接,OTUs(operational taxonomic units)聚类,物种注释,α多样分析,主成分分析,最终得到样品物种信息。在冠心病组和健康组中,拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度最高,其中拟杆菌门分别占到46.94%和61.96%,厚壁菌门分别占到41.51%和30.58%;丰度较高的是变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)。此外,两组菌群结构差异性表现为:冠心病组的拟杆菌门明显低于对照组(P=0.0150.05);而冠心病组的厚壁菌门显著高于对照组(P=0.0090.01)。α多样性分析结果显示,两组人群各样本在细菌种群多样性方面没有明显差异。OTUs比对结果表示,Veillonella、Veillonella dispar、Scardovia、Mogibacterium致病菌在冠心病组显著增高,而Bacteroidetes门下Parabacteroides、Bacteroides uniformis、Bacteroides caccae等有益菌则显著降低。主成份分析显示,综合PC1、PC2、PC3因素冠心病组和对照组样本被较好的区分开,表明健康组和冠心病组菌群结构存在显著差异。这些结果表明,冠心病患者与健康人群在肠道菌群多样性方面没有明显差异,但在菌群结构上存在较大差异;同时冠心病人肠道菌群致病菌数量多于健康人群,而拟杆菌类有益菌低于健康人群。     

高通量测序分析鞣花酸对大鼠肠道菌群的影响

[目的]采用高通量测序技术分析鞣花酸对大鼠肠道菌群组成和多样性的影响。[方法]采集持续灌胃鞣花酸SD大鼠的粪便,运用高通量测序技术对粪便肠道菌群进行分析,通过生物信息学方法分析大鼠肠道菌群的多样性和结构组成。[结果]通过高通量测序发现灌胃鞣花酸使SD大鼠肠道菌群的多样性增加(P<0.05),灌胃期间菌群的组成也发生了明显的波动,在门水平菌群变化中,拟杆菌门丰度增高(P<0.05),变形菌门丰度则降低到较低水平(P<0.01);在属水平菌群变化中,Bacteroidales S24-7 group、Lachnospiraceae NK4A136 group和拟杆菌属所占比例显著升高(P<0.05、0.01)。[结论]鞣花酸对大鼠肠道菌群具有调节作用。     

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藏系绵羊瘤胃与粪便微生物群落结构差异分析

为探究藏系绵羊瘤胃和粪便的微生物群落结构特征及差异,以5只6月龄体况相近及体质量为(21.50±0.59)kg的藏系绵羊为研究对象,分别采集其瘤胃液和粪便样品,利用高通量测序技术对16S rRNA基因V3-V4区段进行测序和生物信息学分析。结果表明,从藏系绵羊瘤胃液和粪便10个样品中共获得729 326条原始序列,经过滤后平均每个样品产生(64 145±320)条优化序列,平均长度(435.20±2.78) bp,聚类后共得到1 207个OTU。藏系绵羊瘤胃微生物的Chao 1指数和ACE指数显著高于粪便微生物,而Simpson指数和Shannon指数在两组之间差异均不显著,且两组的菌群结构有显著分化。在门分类水平上,瘤胃中相对丰度最高的优势菌门为拟杆菌门,粪便中相对丰度最高的优势菌门为厚壁菌门;在属分类水平上,瘤胃中相对丰度最高的属为细菌和普雷沃氏菌属₁,粪便中相对丰度最高的属为瘤胃球菌科Ruminococcaceae_UCG₀10。对瘤胃和粪便的微生物群落进行功能预测,发现有显著性差异的代谢通路34个,主要富集在代谢、...     

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。     

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。     

高通量测序技术在农业研究中的应用

随着高通量测序技术的不断发展和测序成本不断降低,高通量测序近几年在现代农业研究领域中得到了充分应用,为新品种选育和品质改良带来了新的科研方法和解决方案,加快了新品种的育种进程。高通量测序技术的主要应用方向包括对农作物和栽培品种进行全基因组从头测序和深度重测序、遗传差异分析、分子标记开发、遗传连锁分析、表观遗传分析和转录组分析等。本文系统阐述了近几年高通量测序技术在农业研究中的应用进展,展示高通量测序在现代农业研究领域的广泛应用前景。     

高通量测序技术在林木育种中的应用

林木不仅是重要的可再生资源,为人类提供了衣食住行等最基本的原材料,也是陆地生态系统最重要的组成部分。传统育种方法已在很大程度上促进了林木育种学的发展,但难以满足人类对林木资源需求。新一代的高通量测序技术为这个传统学科带来了技术和方法的革命,这一技术能有效地研究表型和基因型之间的关系,特别是在复杂性状研究中很有优势。利用此技术可以通过新一代遗传作图策略发掘功能基因并对其进行精确定位。综述了国际上林木基因组与遗传育种研究的现状与新发展,并对后基因组时代的林木育种研究的预期成果进行了展望,以为从事该领域研究的科研人员提供参考。     

Effect of Aspergillus niger NBC001 on the soybean rhizosphere microbial community in a soybean cyst nematode-infested field

Soybean cyst nematode (SCN, Heterodera glycines Ichinohe) is one of the most important pests causing considerable damage to soybean (Glycine max (L.) Merr.) around the world. Biocontrol provides a strategy for sustainable nematode control. Previously, Aspergillus niger NBC001 was isolated from the cysts of Heterodera spp. and able to control H. glycines and promote the growth of soybean in a pot experiment. In this study, the effects of NBC001 on H. glycines density and on the soybean rhizosphere microbial community in a soybean cyst nematode-infested field were studied. The results showed that NBC001 could suppress H. glycines by 31.7% in the field. High-throughput sequencing analysis showed that NBC001 had no significant influence on soybean rhizosphere microbial community structure, indicating that seed coat-dressing with the concentrated culture filtrate of NBC001 was safe for the soil ecological environment. In addition, high-throughput sequencing results demonstrated that at 10 days post transplantation, NBC001 increased the abundances of Actinobacteria and Acidobacteria, but decreased the abundances of Bacteroidetes and Gemmatimonadetes at the phylum level. Meanwhile, the abundances of Phyllobacterium, Ralstonia and H16 were increased, while the abundances of Adhaeribacter, Gemmatimonas, Sphingomonas, Flavisolibacter were suppressed by application of NBC001. However, at 90 days post transplantation, NBC001 only increased the abundances of Aeromicrobium and RB41 whereas it decreased the abundance of H16. The results indicated that application of NBC001 increased the relative abundances of the beneficial microorganisms such as Actinobacteria, Acidobacteria, Aeromicrobium and Phyllobacterium in the soil. In summary, NBC001 is an eco-friendly biocontrol agent for H. glycines control.     

Characterization of the microbial community response to replant diseases in peach orchards

This study attempted to monitor the development of microbial communities and reveal the correlation between the soil microbial community and soil nutrient factors over different years following the replanting of peach trees.The replanted soil (RS) and nonreplanted soil (NRS) were collected from peach orchards with different growth years (1,3,5,7,9,11,and 13 years) in the same region.The soil bacterial and fungal community diversities were analyzed by high-throughput sequencing technology.Redunda...     

设施生菜种植与T1菌肥处理对土壤微生物群落的影响

为研究生菜的种植(种菜)与混合菌肥T1对设施生菜生长土壤中微生物结构影响,设计菌肥(T1)处理与空白对照处理,利用16SrRNA基因与ITS基因高通量测序解析生菜生长土壤中微生物的物种组成和结构,同时测定生菜产量及病株率。结果表明:1)种菜可以显著提高土壤中细菌与真菌Shannon指数,而T1处理不明显改变土壤中Shannon与Sobs指数。2)T1处理降低由种菜提高的假霉样真菌属、烟草镰刀菌属、丝孢菌属与赤霉菌属在土壤中丰度,同时提高毛壳菌属、支顶孢菌属、粪壳菌目Sordariales中未分类属、鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)中未分类属、火丝菌科(Pyronemataceae)中未分类属与拟盐杆菌科(Halobacteroidaceae)中未分类属在土壤中丰度。3)种菜对土壤中细菌真菌OTU总量改变不明显,但T1处理可以明显改变土壤中真菌OTU总数。4)T1处理后生菜产量增加11%,生菜病株率降低2.5%(P0.05)。因此,设施生菜种植时用T1菌肥处理,在不明显改变土壤微生物生物多样性情况下,能够富集部分有益菌属,改善土壤微生物结构,提高生菜产量,降低生菜病株率。     

冷鲜鸡冷藏保存过程中菌群结构变化分析

为了探索冷鲜鸡冷藏保存过程中微生物菌群结构的变化,于华东地区一家禽定点屠宰场随机采集25只冷鲜鸡样品,置于4 ℃冷藏保存,在第0、1、3、5、7 天,分别取5只冷鲜鸡,检测挥发性盐基氮、菌落总数、大肠埃希菌数量的变化,并进一步通过高通量测序技术分析菌群结构的变化。结果显示,随着冷藏时间的延长,挥发性盐基氮由5.51 mg·(100 g)^-1 增至29.84 mg·(100 g)^-1(P<0.05),菌落总数、大肠埃希菌总数分别由4.46×10⁶、1.48×10⁶ CFU·g^-1增至1.87×10⁸、5.18×10⁶ CFU·g^-1(P<0.05)。高通量测序分析表明,在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门,其相对丰度在各个试验组均超过99%,变形菌门的相对丰度随着冷蔵天数的增加而增加,厚壁菌门的相对丰度随着冷藏天数的增加而减少。在属水平上,乳酸杆菌属(Lactobacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、埃希氏菌属(Escherichia)为主要的优势菌属。随着冷藏天数的增加,在相对丰度大于0.1%的属中,有9个属的相对丰度显著增加,包括肉食杆菌属(Carnobacterium)、乳球菌属(Lactococcus)、巨球菌属(Macrococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、希瓦氏菌属(Shewanella)等典型的腐败菌;10个菌属的相对丰度显著降低,包括拟杆菌属(Bacteroides)、布劳特氏菌属(Blautia)、肠球菌属(Enterococcus)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)和SMB53等典型肉鸡肠道菌属。综上,冷鲜鸡肉的污染微生物起始阶段主要是肉鸡自身携带微生物,而后逐渐演替成腐败菌为优势菌群,导致鸡肉的腐败变质。     

基于高通量测序分析海带表面细菌群落结构

为研究大连登沙河湾和正明寺海带养殖区海带Saccharina japonica表面及其周围海域海水的细菌群落结构,分别于2015年1月、2月和4月,采用Illumina Miseq PE300高通量测序平台对样本基因组DNA的16S r RNA基因V3~V4区PCR扩增片段进行测序分析。结果表明:从两个海区健康海带和海水中获得优化序列分别为130 158条和124 658条,海带序列可归为8个门和99个属,海水序列可归为14个门和135个属;在门水平,海带首要优势门为厚壁菌门(69%),其次为变形菌门、蓝细菌门、放线菌门和拟杆菌门(1%),海水首要优势门为变形菌门(46%),其次为厚壁菌门、拟杆菌门、蓝细菌门和放线菌门(1%);在属水平,海带主要优势属为乳球菌属(40%)和芽孢杆菌属(10%),其次为Solibacillus、假单胞菌属和节杆菌属(3%),海水首要优势属为弧菌属(21.58%)和乳球菌属(28.29%),其次为科尔韦尔氏菌属、弓形杆菌属和亚硫酸杆菌属(2%)。研究表明,两个海区海带细菌群落组成相似,海带和海水细菌群落组成则明显不同。     

淀粉诱导奶牛乳脂下降后奶牛瘤胃细菌菌群变化

旨在阐释奶牛日粮添加淀粉对奶牛乳脂及瘤胃细菌菌群变化的影响。选取4头体况相近、健康的泌乳期中国荷斯坦奶牛,试验开始前以基础日粮饲喂并作为对照,饲喂7 d;试验期每头奶牛日粮中添加1.5 kg·d^-1玉米淀粉,饲喂15 d。结果表明,日粮中添加淀粉后,牛奶乳脂率极显著降低(P<0.01)。瘤胃细菌研究表明,在门水平上共检测到28个菌门,玉米淀粉导致瘤胃芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、软壁菌门(Tenericutes)丰度极显著降低(P<0.01),装甲菌门(Armatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)丰度显著降低(P<0.05),厚壁菌门(Firmicutes)丰度显著增加(P<0.05)。在属水平上共检测到383个菌属,其中90个菌属发生显著变化。玉米淀粉导致醋酸杆菌属(Acetobacter)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、小球菌属(Pediococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、毛螺旋菌属-1(Lachnoclostridium-1)、瘤胃球菌属-1(Ruminococcus-1)、普雷沃氏菌属-7(Prevotella-7)等丰度极显著增加(P<0.01),厌氧弧菌属(Anaerovibrio)、肠球菌属(Enterococcus)、栖水菌属(Enhydrobacter)等丰度极显著降低(P<0.01)。本试验结果表明,奶牛日粮中添加一定量的玉米淀粉对瘤胃细菌多样性和种类分布均匀度均无显著影响,但其促进了大部分产酸菌群的增殖。     

牛粪稻秸新型静态堆肥中真菌群落组成的动态特征

为克服传统静态堆肥的缺点,本研究设计了一种新型堆肥装置并进行了牛粪和秸秆静态堆肥试验。利用高通量测序技术研究堆肥中真菌群落组成的动态变化,并探讨真菌群落组成与理化指标以及种子发芽指数(GI)之间的相关关系。通过对堆肥过程中温度、p H、碳氮比(C/N)和种子发芽指数等指标进行分析判断,堆肥进行第17 d后达到腐熟。高通量测序结果显示,真菌群落结构在堆肥的不同时期发生了显著变化,堆肥初始期和升温期节担菌属(Wallemia)和毛孢子属(Trichosporon)占优势,高温期时嗜热链球菌属(Mycothermus)成为优势类群,鬼伞属(Coprinus)和未分类的子囊菌门(Unclassified Ascomycota)在腐熟期时相对丰度较大。Spearman相关性分析表明,节担菌属(Wallemia)、散孢霉属(Scedosporium)和毛孢子属(Trichosporon)与含水率、全碳、碳氮比和铵态氮之间呈显著正相关,与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著负相关;相反,鬼伞属(Coprinus)和毁丝霉属(Myceliophthora)与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著正相关,与含水率、全碳、碳氮比和铵态氮呈显著负相关;嗜热链球菌属(Mycothermus)和拟鬼伞属(Coprinopsis)与温度呈极显著正相关。本研究对堆肥微生物群落的深化理解及完善堆肥工艺具有一定的理论和实践意义。     

微生物发酵床不同深度垫料的细菌群落多样性

为了解微生物发酵床不同深度垫料细菌的多样性,明确不同深度的细菌群落组成,采用五点采样法,收集了发酵床表层10 cm、中层30 cm、深层50 cm的垫料,分别进行垫料宏基因组DNA的提取,原核生物16S rDNA基因V3～V4区的扩增及Illumina高通量测序。试验共获得1 045 225条序列,共包含32门、303科、609属和1834类OTUs。表层垫料细菌数量最多,中层垫料细菌种类最多。微生物发酵床不同深度垫料的细菌群落有所差异,在表层垫料中,变形菌门(25.9%)和放线菌门(10.2%)相对含量高;中层垫料中拟杆菌门(27.8%)、变形菌门(25.1%)和厚壁菌门(17.0%)相对含量高。发酵床垫料表层和中层细菌多为有机物降解菌,主要为异常球菌——栖热菌门的特吕珀菌科、变形菌门的黄单胞菌科和拟杆菌门的黄杆菌科细菌。随着垫料深度增加,拟杆菌门(33.3%)和螺旋体门(9.2%)含量升高,厌氧菌如螺旋体门的螺旋体科、拟杆菌门的腐螺旋菌科在深层垫料中达到峰值。研究表明,表层垫料中微生物含量最高,代谢最为活跃,是主要的有机质降解层;深层垫料厌氧菌含量高。     

Miseq测序分析围垦后海三棱藨草湿地土壤微生物群落多样性的季节变化

为探讨上海南汇东滩湿地围垦后海三棱藨草土壤微生物群落多样性的季节变化,应用Miseq高通量测序技术,分析藨草密集区与光滩区4个季度土壤微生物群落多样性以及相关的土壤环境因子。结果表明,藨草密集区与光滩区土壤微生物群落多样性及丰富度差异显著(P 0. 001),藨草密集区高于光滩区,同一区域样本微生物多样性及丰富度季节变化显著(P 0. 001),春夏2季低于秋冬2季。Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Chloroflexi(绿弯菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)是各样本中相对丰度较高的菌门,且样品优势菌季节性差异较大。RDA冗余分析表明,土壤盐分、干湿比、硝态氮是影响土壤微生物群落结构的主要因素。研究对弄清海三棱藨草湿地的空间扩张微观机制及促进海三棱藨草湿地快速修复具有理论意义。