Diet-related composition of the gut microbiota of Lumbricus rubellus as revealed by a molecular fingerprinting technique and cloning

Interactions between earthworms and microorganisms are essential for the functioning of soil ecosystems as they affect organic matter degradation and nutrient cycling. This is also true for the alpine region, where socio-economic changes lead to the increasing abandonment of pastures, which in turn, causes a considerable shift in the diet of saprotrophic invertebrates and thus impacts food web and decomposition processes. To enhance our understanding of how this diet shift influences earthworms and associated microorganisms, we studied the gut content and cast microbiota of Lumbricus rubellus (Lumbricidae, Oligochaeta), a key macrodecomposer on alpine pastureland in the Central Alps. A feeding experiment with L. rubellus and three different food sources that represent the vegetation shift from an alpine pasture to an abandoned site was set up. Earthworms were collected in the field, transferred to a climate chamber and fed with cow manure, dwarf shrub or grass litter for six weeks. PCR-DGGE (Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) analysis of the DNA extracted from the substrates, the earthworms' gut contents and casts revealed that the gut and cast microbiota was strongly influenced by the food source ingested. Cloning of bacterial 16S rRNA gene fragments demonstrated that the intestinal content was dominated by Proteobacteria, especially from the Gamma-subclass, followed by members of the phyla Bacteroidetes, Actinobacteria and Firmicutes. In contrast, Actinobacteria were detected abundantly in all samples types when a cultivation approach was used. In conclusion, the gut microbiota of L. rubellus was shown to be substantially affected by the food source ingested, suggesting that this essential macrodecomposer is exposed to the diet shift resulting from a land-use change in the alpine area.     

土壤与基质栽培系统对生菜(Lactuca sativa)根际细菌群落的影响

以生菜（Lactuca sativa）“申选5号”与“罗莎红”为材料,采用PCR-DGGE 和Real-Time PCR 技术,分析了土壤栽培系统和基质栽培系统根际细菌群落的差异。Real-Time PCR 检测结果表明,基质栽培的两个生菜品种根际细菌数量均显著高于土壤（P<0.05）;PCR-DGGE图谱条带结果表明,根际细菌群落多样性基质高于土壤。栽培系统是造成多样性差异的主要原因,但也与品种有关：“申选5 号”基质的Shannon-Wiener 指数（H）,Simpson 指数（D）和均匀度（E）均显著高于土壤（P<0.05）;“罗莎红”基质的H 显著高于土壤,而D和E 无显著差异。结合土壤和基质理化性质的RDA 分析结果,土壤和基质具有不同的细菌群落,pH 值与硝态氮是塑造根际细菌群落的主要因子,含水量、碳氮比和有效磷与细菌群落的形成呈正相关。     

罗非鱼-鱼腥草共生养殖池塘沉积物菌群结构与功能特征

为探究鱼腥草浮床对罗非鱼池塘沉积物中细菌群落的影响,采用Biolog-Eco和PCR-DGGE技术,对比分析了2013年9—11月鱼腥草浮床(试验塘)和常规养殖(对照塘)2种模式下,罗非鱼养殖池塘沉积物中菌群的结构和功能多样性特征。Biolog-Eco结果显示:9月份试验塘沉积物微生物代谢强度和菌群多样性指数均低于对照塘;但10—11月份则明显高于对照塘,且不同月份丰富度指数与对照塘相比均差异显著(P0.05),说明鱼腥草浮床在养殖中、后期能有效增加细菌生物量和提高种群丰富度。主成分分析(PCA)显示:试验塘和对照塘不同月份沉积物中菌群对羧酸类碳源的相对利用率差异较大,且不同月份利用碳源的差异程度为10月11月9月;DGGE结果显示:试验塘和对照塘沉积物主要的菌群结构组成相似,分属于6个门,包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和梭杆菌门(Fusobacteria),其中变形菌门(54.17%)均为优势菌群,但同一月份试验塘菌群多样性均明显多于对照塘。结果表明,鱼腥草浮床具有增加罗非鱼池塘沉积物菌群功能多样性和优化菌群结构的作用。     

烟草成熟期根际硝化细菌种群的结构及其多样性

 【目的】研究烟草成熟期的根际及非根际土壤硝化细菌群落结构和多样性。【方法】运用PCR-DGGE技术对攀枝花市盐边县主要烟区采集的5个烟草根际土样和5个非根际土样进行分析。【结果】所有样品的DGGE图谱表明：各个土壤的硝化细菌群落结构和多样性有较大差异。根际土壤的多样性指数（H）、丰度（S）及均匀度（EH）并非都高于非根际土壤,这可能与烟草成熟期根系分泌物对硝化细菌的抑制有关。不同的土壤类型间的硝化细菌结构有较大的差异。回收的DGGE条带序列结果显示,大部分与冰川、溶岩等极端环境中非培养硝化螺菌属（Nitrospira sp.）相近,而小部分与目前尚未可知的非培养硝化细菌相近。【结论】成熟期的烟草根际土壤中硝化细菌多样性程度总体优于非根际土壤。     

应用PCR-DGGE技术比较绵羊瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃菌群的多样性

本研究采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术结合DGGE图谱条带的克隆和测序比较了绵羊瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃菌群的多样性,同时对菌群进行了聚类分析和主成分分析。结果表明:绵羊瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃内容物DGGE图谱的平均条带数分别为18、13、16和15条;瘤胃和瓣胃内菌群的多样性指数、均匀度和丰富度均较高,分别为2.83、0.79、17.00和2.82、0.79、16.80,而网胃和皱胃内容物较低,分别为2.52、0.70、12.60和2.73、0.76、15.40;聚类分析结果显示不同胃的内容物菌群具有一定差异,但不同动物个体相同胃的内容物相似性系数均高于0.63;PCR-DGGE图谱中测序的条带大多数归为拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes),优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes)细菌、拟杆菌门(Bacteroidetes)细菌、未培养瘤胃细菌(uncultured rumen bacterium)、未培养细菌(uncultured bacterium)和韦荣球菌科(Veillonellaceae)细菌,特异性细菌为不动杆菌属(Acinetobacter sp.)细菌和瘤胃球菌属(Ruminococcaceae)细菌。结果提示,绵羊4个胃中均含有种类丰富和数量巨大的细菌,且随着消化道部位由前往后的顺序,菌群的多样性呈现先高后降低再升高的趋势。     

种植水稻和长期施用无机肥对红壤氨氧化细菌多样性和硝化作用的影响

以中国科学院红壤生态试验站发育于第四纪红黏土的植稻红壤为研究对象,研究了长期种植水稻和施用无机肥对土壤β-变形杆菌纲中氨氧化细菌多样性和硝化作用的影响。原始红壤改种水稻13年后,氨氧化细菌16SrDNA的DGGE条带数量增加,条带谱与原始红壤的差异较大,相似性为61%,说明种植水稻后土壤氨氧化细菌群落结构发生了变化。PCR-DGGE方法研究结果也显示,长期施用无机氮肥的处理(NP、NPK和NK),DGGE带谱相似性较高,达到73%,硝化率和硝化势均高于未施用氮肥的处理。逐步回归分析显示硝化率和硝化势均随着土壤脲酶活性的提高而显著增加。推测尿素可提高土壤水解氮含量,使土壤脲酶活性提高,促进硝化细菌的生长,进而提高硝化率和硝化势。     

不同施肥处理对毛竹根际微生物影响及其PCR-DGGE分析

采用PCR-DGGE技术对不同施肥处理毛竹根际微生物多样性特征进行研究.结果表明:采用改进的蛋白酶K-CTAB法提取的毛竹土壤DNA经PCR扩增的产物经DGGE检测后得到的电泳条带清晰且分离效果好,可以明显反映出毛竹根际微生物多样性的变化.根际微生物种群组成特征受施肥量、肥料种类影响很大,施肥能够增加毛竹根际微生物的多...     

不同种植年限宁夏枸杞根际微生物的群落多样性

为了解长期人工种植宁夏枸杞根际土壤微生物群落结构特征及其与AM真菌侵染率的关系,本研究分析测定了种植5、10、15 a和24 a宁夏枸杞根际AM真菌的定殖情况和土壤理化性质,并利用PCR-DGGE技术分析了不同种植年限宁夏枸杞根际土壤微生物多样性。结果表明,不同种植年限宁夏枸杞根际土壤pH、速效磷、速效钾、硝态氮存在显著差异,速效磷、速效钾、硝态氮含量在10 a达到最大,这可能与长期施肥及植物对氮磷钾的利用率有关。测序结果表明,随着种植年限的增长,宁夏枸杞根际土壤的微生物多样性呈一定程度的下降趋势,宁夏枸杞根际AM真菌的香农指数在种植5 a时最高,条带数最多,为11条,在种植10 a时显著降低（与种植5 a枸杞相比）,在种植24 a时达到最低。根际细菌的香农指数在种植5 a时最高,条带数最多,为31条,说明5 a生宁夏枸杞根际根中细菌种类最多,在种植15 a时显著降低（与种植10 a相比）。通过相关性分析发现,孢子密度差异显著,孢子密度与铵态氮显著正相关,菌根侵染率与铵态氮呈负相关。AM真菌物种丰度与速效钾、硝态氮显著正相关,与土壤pH显著负相关,均匀度指数与pH正相关,与速效磷、铵态氮显著负相关。由此可见,树龄和土壤因子在一定程度上影响根际微生物群落结构。     

应用PCR-DGGE指纹技术研究真空包装火腿切片贮藏过程中的微生物动态变化

应用16S rDNA变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图谱和系统发育分析方法,揭示了火腿切片在真空包装、4 ℃贮藏条件下主要微生物的动态变化.直接从火腿中提取总的细菌DNA,用巢式PCR和降落PCR扩增16S rDNA V3可变区序列,再通过DGGE得到动态变化指纹图谱.DGGE图谱表明,产品在贮藏初期具有丰富的微生物群落,说明污染微生物的多样性,但经过一段时间后,只有少数种类细菌存活并最终成为主导菌群.DGGE优势条带经DNA序列分析表明,代表最相似菌为清酒乳杆菌(Lactobacillus sakei)和弯曲乳杆菌(Lactobacillus curvatus),其次是长膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)和非培养的明串珠菌(uncultured Leuconostoc).     

脱脂蚕蛹替代日粮中鱼粉对建鲤肠道菌群的影响

利用免培养的16S rDNA梯度凝胶电泳技术(DGGE)研究脱脂蚕蛹替代鱼粉对建鲤(Cyprinus carpio var. jian)肠道菌群的影响。6个饲养组分别饲喂6种等氮等能饲料, 分别为含10%鱼粉的基础饲料、3种替代饲料(脱脂蚕蛹替代鱼粉蛋白, 替代水平分别为25%、50%和75%)及2组分别在50%和75%替代基础上分别再添加0.6%和0.7%晶体赖氨酸的饲料 (分别记为DSP0、DSP25、DSP50、DSP50-Lys、DSP75、DSP75-Lys)。饲养结束后采集肠道样品, 分析建立指纹图谱, DSP0、DSP25、DSP50、DSP50-Lys、DSP75、DSP75-Lys组分别产生了19、15、11、12、8和12条可鉴别条带, 各组均存在优势种群条带。DSP0和其他各组(DSP25、DSP50、DSP50-Lys、DSP75、DSP75-Lys)的相似性指数为50.7%、50.6%、69.0%、42.4%、66.7%。对PCR-DGGE指纹图谱主要条带进一步回收、克隆和测序, 共得到19条序列, 将得到的序列在NCBI数据库中进行同源分析, 发现建鲤肠道菌群归为芽孢杆菌纲、螺旋体纲、β-变形菌纲、梭菌纲、放线菌纲、γ-变形菌纲、蓝藻纲、拟杆菌纲、梭杆菌纲等, 大部分为不可培养细菌。研究发现, 脱脂蚕蛹替代鱼粉对建鲤肠道菌群组成产生显著影响, 随着脱脂蚕蛹替代水平的提高, 肠道菌群多样性下降, 细菌种类从19种锐减至8种, 而饲料中补充赖氨酸可减弱这种影响, 本研究可为蚕蛹在鲤配合饲料中的开发应用提供参考资料。