瘤胃古菌的多样性研究进展

反刍动物瘤胃内由古茼驱动的甲烷生成不仅消耗了6%～10%的日粮能量摄入,而且生成甲烷气体是重要的温室效应气体.在全球气候变化的背景下,瘤胃古茵甲烷代谢调控成为关系畜牧业可持续性发展的重要课题.全面认识瘤胃中古菌多样性是寻找广谱、长效的瘤胃产甲烷调控方法的基础.通过对公共数据库中收录的3 112条瘤胃古茵16S rRNA基因序列进行分类和多样性预测分析,发现现有的古茵特异性引物与一些古菌种属的16S rRNA基因序列之间存在许多错配.瘤胃古茵群落在种属水平上的多样性较低,甲烷短杆茵(Methanobrevibacter)占到总数的70.1%,嗜酸球茵(Picrophilus)和甲烷球形茵(Methanosphaera)分别占13.5%和5.8%.瘤胃产甲烷古菌群落的组成也因受到宿主类型、日粮和环境等多重因素的影响而表现出较大的差异.这些结果拟为寻找一种高效、广谱的瘤胃古菌产甲烷活性的调控方法提供依据.     

长期施氮对酸性紫色土氨氧化微生物群落及其硝化作用的影响

[目的]研究长期施氮对酸性紫色土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落特征的影响,揭示氨氧化微生物群落的驱动因子及其调控硝化作用的微生物学机制.[方法]依托四川雅安玉米体系施氮长期定位试验(始于2010年),试验处理包括5个供氮水平,即0(N0)、90(N90)、180(N180)、270(N270)和36...     

Application of the consortia of nitrifying archaea and bacteria for fish transportation may be beneficial for fish trading and aquaculture

The growing popularity of the aquarium trade is greatly increasing the demand for many ornamental fish. While shipping technology has made the worldwide transportation of ornamental fish possible, a significant portion of the fish caught for the aquarium trade perish in transport before being sold to hobbyists. One of the major causes of fish death in transport is ammonia building up to toxic levels in the shipping bags. In order to solve this problem, we investigated the effectiveness of using nitrifying consortia in reducing the ammonia build‐up in marine fish bags during transport. A pre‐activated nitrifying consortium was effective in safely maintaining low ammonia levels during a three‐day experiment. We found that both ammonium chloride and urea can activate nitrifying consortia. Activation of nitrifiers by urea is not only novel but also beneficial due to being less harmful to fish in comparison with ammonia. We also discovered that unexpectedly one nitrifying consortium examined mainly contained ammonia‐oxidizing archaea. The confirmation of the concept of the use of activated nitrifying consortia and the usefulness of nitrifying archaea for fish transportation may be beneficial for the fish trading and aquaculture.     

海水氨氧化细菌菌种保存方法的研究

将筛选得到的—株海水氨氧化细菌,振荡培养至氨氧化细菌对数增长期末期,去除珊瑚砂后对菌液进行分装保存,以研究其在室温、4℃、-18℃及-80℃的保存条件下存活率的变化.试验结果表明,该氨氧化细菌菌液不宜于-18℃保存,室温下保存不宜超过3个月,4℃和-80℃,保存不宜超过6个月.10％的甘油对该氨氧化细菌有抗冻保护作用....     

土壤氨氧化古菌适应酸性胁迫的ATPase基因分子进化研究

摘 要：分子生态研究发现,中性/碱性土壤中常见的氨氧化古菌DNA序列也存在于pH酸性土壤中,我们最近的研究发现中性氨氧化古菌可能通过V-ATPase适应性进化获得了耐酸或嗜酸生理生长能力。但这一现象是否具有普适性,尚不清楚。针对5个不同种植年限的马尾松人工林酸性土壤（15年、24年、45年、55年、63年）为研究对象,通过深度宏基因组测序获得7360亿碱基对,重构了氨氧化古菌AOA氨单加氧酶amoA基因和ATPase基因,研究了不同生态型氨氧化古菌AOA的嗜酸机制。结果表明,基于amoA基因的系统发育分析发现,AOA主要包括嗜酸Ca. Nitrosotaleales生态型、中碱性Nitrososphaerales生态型。所有酸性森林土壤中均存在pH中性的生态型AOA（Nitrososphaerales）,并且ATPase主要是V-ATPase,其分类结果及变化规律与amoA基因相同,表明ATPase可能是马尾松森林土壤中AOA适应酸性胁迫的分子进化机制。随林龄的增加,Ca. Nitrosotaleales丰度先减少后增加,而Nitrososphaerales丰度先增加后减少,速效钾是显著影响AOA群落结构的重要环境因子。这些结果表明,人工林种植极可能促进了酸性AOA的种群分化,目前尚未获得纯培养的Nitrososphaerales生态型极可能在马尾松林原位土壤硝化过程中发挥了重要作用。     

石灰和双氰胺对红壤酸化和硝化作用的影响及其机制

施用石灰是改良酸性土壤的重要措施,但其对土壤硝化作用的增强不仅加速土壤酸化,也增加硝态氮流失风险.传统的硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide,DCD)能否在石灰改变pH的条件下始终有效抑制硝化是当前红壤区生产中亟需解决的问题.采用短期土壤培养试验,探讨了不同用量石灰与DCD配合施用对土壤酸化和硝化作用的影响及其...     

长期施肥对黄土旱塬黑垆土氨氧化古菌群落多样性和丰度的影响

 【目的】研究长期不同施肥制度下黄土旱塬黑垆土氨氧化古菌群落多样性和丰度的变化,为提高黄土高原地区氮素利用效率、检测土壤质量变化提供重要依据。【方法】 利用PCR-RFLP技术和Real-time PCR技术分析无肥（CK）、有机肥（M）、氮肥+有机肥（NM）、磷肥+有机肥（PM）、氮磷肥+有机肥（NPM）等5种长期施肥处理对土壤氨氧化古菌群落结构和丰度的影响。【结果】从5种施肥处理的氨氧化古菌氨单加氧酶A（amoA）的克隆文库中分别得到25、18、29、20、30种RFLP酶切类型。α多样性指数表明各施肥处理土样之间氨氧化古菌多样性差异显著,NPM处理产生的氨氧化古菌多样性最多,而M处理多样性最少。欧氏距离聚类结果表明各施肥处理与对照（CK）处理土壤中氨氧化古菌群落类型趋同性系数最大,说明长期施肥处理使氨氧化古菌群落类型产生了较大变化。各施肥处理土壤中氨氧化古菌amoA基因拷贝数不同,NPM处理的氨氧化古菌丰度最高,与其它施肥处理呈显著性差异。基于amoA氨基酸序列构建的系统发育树将5种施肥处理的主要的优势氨氧化古菌与来自土壤/淡水沉积物的未培养氨氧化古菌聚为一类。【结论】长期不同施肥改变了土壤中氨氧化古菌群落多样性和丰度。     

氟磺胺草醚及其降解菌对大豆生长及生物固氮的影响

从生长于氟磺胺草醚污染土壤的大豆根瘤中筛选出的Sinorhizobium sp.W16菌株,能高效降解氟磺胺草醚并能缓解氟磺胺草醚的生物负效应。以大豆（苏C1008）为研究对象,采用盆栽试验,探究Sinorhizobium sp.W16对大豆生长、氮累积量、根瘤固氮酶活性及根际土壤氮循环相关微生物功能基因丰度等的影响。结果表明：氟磺胺草醚的施用量（以有效成分计）超过450 g·hm^-2时显著降低了大豆生物量,抑制了大豆根瘤固氮酶活性和土壤脲酶活性,降低了土壤固氮细菌（nifH）、氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）基因丰度,限制了植物-根际系统的生物固氮及有机氮素转化;接种Sinorhizobium sp.W16降解菌显著提高土壤中氟磺胺草醚的降解率至81.97%,且显著提高了大豆根瘤干质量、根瘤固氮酶活性和土壤nifH基因丰度,增强了大豆的固氮作用,同时刺激了脲酶活性,提升土壤AOA和AOB的基因丰度,增加了土壤有效氮素的供应,从而使大豆植株氮含量提高了15.85%~24.93%。研究表明,氟磺胺草醚的施用抑制了大豆-根际系统的生物固氮作用,但接种Sinorhizobium sp.W16降解菌不仅能有效降低土壤中氟磺胺草醚的残留量、缓解氟磺胺草醚对大豆的持续药害,还增强了植物-根际系统中生物固氮能力、土壤有效氮素供应及大豆的氮素累积,对修复氟磺胺草醚污染土壤、增强大豆固氮具有较好的应用价值和市场前景。     

牛场肥水灌溉冬小麦对不同土层中氨氧化细菌群落多样性的影响

以河北省徐水县长期定位试验田为试验对象,利用末端限制性酶切片段多态性分析(T-RFLP)与构建氨单加氧酶基因(amo A)克隆文库的方法,探究了不同灌溉制度(CK:清水灌溉;CF:无机肥灌溉;T1、T2、T3、T4、T5、T6:不同浓度的牛场肥水灌溉)下,0~20 cm与20~40 cm两个土层中氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的群落结构和多样性。根据AOB的末端限制性酶切片段多态性结果显示,在两个不同的土层中,T1处理(N 105 kg/hm~2,P2O539 kg/hm~2,清水∶沼液=2∶1)的Shannon-Wiener指数和Pielou指数均为最高,T4处理(N 420 kg/hm~2,P2O5156kg/hm~2,清水∶沼液=2∶1)的均为最低,且0~20 cm土层的多样性指数比20~40 cm土层的多样性指数高。表明牛场肥水的浓度同为2∶1时,多次灌溉会降低AOB的群落多样性,且表层土的AOB群落多样性要高于深层土的AOB群落多样性。基于amo A基因的系统发育树显示,0~20 cm土层中AOB主要属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomanas);20~40 cm土层中AOB则全部属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira),说明不同土层之间的氨氧化细菌群落结构存在差异。     

循环海水养殖系统硝化滤器中氨氧化微生物分析

研究循环水养殖硝化滤器载体上附着生物膜的微生物群落结构可以为提高其处理速率和效率,并为特异性工程菌构建提供依据。采用改良的AFLP方法分析了循环水养殖硝化滤器载体上附着的氨氧化细菌16S rRNA基因和氨单加氧酶amoA基因片段及其系统发育情况。结果表明:分析16S rRNA基因得到的序列片段比分析amoA基因片段得到了更多信息,准确度较高,可作为分析循环水养殖硝化滤器氨氧化菌群组成的有效方法。克隆测序所得序列与网上公布数据比对,可见存在于循环水养殖硝化滤器载体上的氨氧化细菌与Nitrosomonas cryotolerans、Nitrosomonas oligotropha、Nitrosospira tenuis、Nitrosomonas marina相似度达100%,与Nitrosomonas aestuarii相似度为87%。大部分属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),仅少数序列属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)。采用16S rRNA基因和amoA片段分析方法得到的附着于封闭循环海水养殖硝化滤器载体上的氨氧化细菌主要为变形菌(Proteobacteria)的β-亚类的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和少量的亚硝化螺菌属(Nitrosospira)氨氧化细菌,以及一定数量的γ-亚类氨氧化细菌。