黄土高原雨养区不同种植年限紫花苜蓿土壤细菌群落特征与生态功能预测

依托布设在黄土高原雨养农业区的长期田间定位试验,以农田土壤为对照,不同种植年限紫花苜蓿地(L2003,L2005,L2012)土壤为研究对象,采用细菌16S rRNA高通量测序技术探究以上3种土壤细菌群落分布格局与演替特征,并借助冗余分析等方法探讨土壤理化性质与细菌群落结构和多样性的关系,最后利用PICRUSt方法预测...     

城市生活垃圾堆放对土壤细菌群落结构和功能的影响

为了探究城市生活垃圾堆放对土壤细菌群落结构组成、多样性和功能的影响,通过高通量测序技术,哈尔滨市双城区垃圾堆放土壤和距离垃圾堆放50 m的土壤细菌群落结构进行分析及功能预测。结果表明：对照组和处理组分别得到85435和76432条有效序列;相较于未堆放土壤,堆放生活垃圾的土壤细菌Chao1指数降低14.47%,细菌Shannon指数降低15.01%;在细菌门分类水平上,2组土壤的优势门类均为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria),但相对丰度具有显著差异,其中绿弯菌门增加幅度最大,为7.0%;而拟杆菌门减少幅度最大,为12.6%;优势属类为黄单胞菌属和硫化细菌属的相对丰度最高。其中硫化细菌属(Bacillus)相对于对照组增加4.3%。PICRUSt预测结果表明,6个代谢通路中有41个KEGG二级功能群,其中氨基酸代谢、碳水化合物代谢为2组样品在二级功能群的优势功能,垃圾堆放对功能基因丰度影响显著。由此可见,垃圾堆放对土壤细菌丰度和多样性产生负面影响,对细菌群落的相对丰度具有显著影响,而且对功能产生显著影响,此结果对于阐明垃圾堆放后土壤质量提供理论数据。     

手性三唑类杀菌剂氟环唑对土壤微生物的立体选择性影响

为了研究土壤微生物对手性三唑类杀菌剂氟环唑的立体选择性响应,通过非靶向代谢组学和高通量测序联合技术探究了土壤代谢组和微生物群落对氟环唑外消旋体及对映体的响应机制。结果表明：氟环唑及其对映体处理4周后,土壤中氟环唑降解不显著,其残留能够引起土壤代谢组和土壤微生物群落组成的显著变化。土壤代谢组、细菌和真菌群落组成、PICRUSt基因功能预测的代谢途径均表现出由2R,3S-（+）-氟环唑驱动的立体选择性响应。PICRUSt基因预测表明,细菌中被显著影响的MetaCyc通路有10条,真菌中比对出22条。氟环唑外消旋体和（+）-对映体比（-）-对映体表现出对土壤微生物更显著的干扰作用（P<0.05）。氟环唑暴露引起了土壤环境中细菌和真菌群落、代谢、基因功能预测通路不同程度的立体选择性响应。鉴于土壤环境在农业生产中的重要性,土壤微生物组和代谢组的表征可以为暴露于手性三唑类农药顺式氟环唑及其对映体所带来的生态风险提供新的见解。     

鲥[鱼侯]淀不同基质附着细菌群落结构特征及PICRUSt功能预测分析

为了解湖泊生态系统中微生物群落的组成及其在生态系统中的作用和功能,实验基于高通量测序技术分析了鲥[鱼侯]淀芦苇、棕榈片、人工水草、网片四种不同基质附着细菌的群落结构组成,并采用PICRUSt对菌群功能进行了预测分析。结果显示:鲥[鱼侯]淀四种基质附着细菌群落组成丰富,共检测出38门91纲183目338科646属,优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(planctomycetes)。通过α-多样性分析发现四种基质附着细菌多样性指数大小依次为芦苇基质>棕榈片基质>人工水草基质>网片基质,丰富度依次为棕榈片基质>芦苇基质>网片基质>人工水草基质。进行PCoA分析和聚类分析,发现棕榈片基质与芦苇基质的附着细菌群落较为相似,而网片基质与人工水草基质较为相似。采用PICRUSt进行菌群功能预测分析,表明主要的COG功能包括氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成、能量产生和转换、信号转导机制、无机离子转运与代谢、碳水化合物的运输和代谢等共涉及22个功能基因家族。以上结果表明,生态修复中天然芦苇的微生物多样性最优且自我净化能力最强,其次是棕榈片。     

Correlation between gut microbial diversity and flatulence of silver pomfret (Pampus argenteus) during ontogenesis

Gut microorganisms play an important role in host health and have susceptibility to diseases, undergoing a distinct transformation at early stages of development. This study aimed to determine the regulation of gut microorganism development from fertilized eggs to 150 DAH (days after hatching) and the differences between flatulent and healthy silver pomfret (Pampus argenteus). High‐throughput sequencing was used to analyze the diversity and relative abundance of microorganisms. PICRUSt was used to predict functional alterations of dominant microorganisms. The results showed that from all 42 samples, a total of 3,746,895 reads were obtained, representing 6,081 operational taxonomic units (OTUs). Top 3 phyla were Proteobacteria, Firmicutes and Bacteroidetes. From 0 to 32 DAH, the relative abundance of Proteobacteria continuously increased and peaked at 94.99%. After that, the abundance of Proteobacteria decreased, but Bacteroidetes and Firmicutes increased instead. Alpha diversity is the lowest at 32 DAH, the difference is significant compared with others, p < .05. Comparing flatulent fish with healthy fish, the former has more specific OTUs, higher diversity and abundance. There were four genera Ethanoligenens, Methanobacterium, Caproiciproducens and Leptolinea that only obtained from the flatulent samples, but almost none in the healthy samples. All of these four genera are directly or indirectly involved in gas metabolism. This study enriched the basic research of silver pomfret, for the first time, focused on flatulent individuals which would provide a theoretical basis for the subsequent breeding.     

多效唑对芒果园土壤细菌多样性的影响及PICRUSt基因功能预测分析

为了探究多效唑对芒果园土壤微生物多样性和群落结构的影响,本研究以海南乐东某芒果园为研究对象,设置施用和不施用多效唑的土壤分别为处理组和对照组,通过Illumina Miseq测序平台对芒果园土壤进行16S rRNA高通量测序分析。2组样品通过高通量测序共得到3586个OTUs(operational taxonomic units),可注释到38个门、89个纲、195个目、378个科、673个属、1353个种。Alpha多样性分析表明,施用多效唑后,土壤细菌丰富度指数显著高于同时期未施用多效唑的土壤;但施药后土壤的细菌多样性显著降低。主成分分析表明,施用多效唑对土壤细菌的群落结构产生影响。与对照组相比,施用多效唑的土壤中变形菌门和浮霉菌门等含量显著增高,而放线菌门和厚壁菌门等含量显著降低。PICRUSt功能预测分析结果表明,芒果园土壤细菌主要涉及细胞生长与死亡、碳水化合物代谢、次生产物代谢的生物合成、氨基酸代谢等43个子功能,表现出功能上的丰富性。多效唑处理后,会降低土壤细菌的整体代谢能力。由此可见,施用多效唑会降低土壤细菌的多样性,改变土壤细菌的相对丰度,且对土壤细菌的功能会有一定的影响。     

利用Illumina MiSeq测序平台分析肉鸡盲肠微生物多样性

为对肉鸡盲肠微生物的多样性进行探索,选取15只饲养在相同条件下的科宝-500肉鸡,利用Illumina MiSeq测序平台与Qiime等16srRNA序列分析工具在22日龄时采集盲肠内容物进行研究。结果显示:1)测序共获得359 158条有效序列与3 210个OTU,并且由稀释曲线可以证明此次测序结果比较全面的覆盖了肉鸡盲肠微生物群落。2)各样品菌群之间存在差异,得到序列的数量以及菌群多样性差别较大。3)通过核心菌群分析可知,4个共享菌群在门水平上分别为:拟杆菌门Bacteroidetes(70.0%±12.1%)、厚壁菌门Firmicutes(25.4%±11.2%)、变形菌门Proteobacteria(4.3%±3.7%)和蓝菌门Cyanobacteria(0.3%±0.5%)。4)有益菌群如乳酸杆菌属Lactobacillus、双歧杆菌属Bifidobacterium虽然存在于盲肠微生物中,但相对丰度不高。5)PICRUSt分析盲肠菌群对应的基因功能发现:功能转运、嘌呤代谢、DNA修复重组蛋白、氧化磷酸化和甲烷代谢等基因功能丰度最高。由此可见,个体差异虽然对肉鸡盲肠微生物结构影响较大,但是仍然存在不少共性。     

不同风化程度凝灰岩表生细菌群落结构与功能比较

本研究利用高通量测序技术、Biolog EcoPlate检测法结合生物信息学分析手段比较研究了江西省抚州市东乡县低风化(LR)和高风化凝灰岩(MR)以及附近红壤(SS)样品表生细菌群落α-多样性、群落结构与功能的差异。结果表明,随着凝灰岩风化程度的加剧,细菌群落独特OTU数目、Chao1指数以及微生物碳利用率和代谢多样性香农指数逐渐增高。酸杆菌门(Acidobacteria,相对丰度17.8% ~ 40.7%)、放线菌门(Actinobacteria,9.2% ~ 29.2%)和变形菌门(Proteobacteria,18.8% ~ 34.6%)是该生境中的优势菌门。随着凝灰岩风化程度的加剧,Acidobacteria相对丰度越来越高,而Actinobacteria和Alphaproteobacteria相对丰度逐渐降低。岩石样品pH、有机质(OM)含量以及有效态P、K和Ca的含量解释了凝灰岩表生细菌99% 的群落结构变异。PICRUSt2对细菌群落功能预测结果表明,3组样品中编码碳酸酐酶(CA)、鞭毛合成和有机酸产生功能基因相对丰度的排序为SS>MR>LR,而LR中产铁载体相关功能基因相对丰度最高。综上,随着风化程度的加剧,凝灰岩表生细菌群落α-多样性随之升高,群落结构发生显著变化,表生细菌群落可能同时通过多种方式风化凝灰岩;且微生物群落对于不同种类碳源具有不同的优先利用模式。研究结果进一步丰富了凝灰岩风化形成红壤过程中微生物群落结构与功能的变迁规律。     

有机-无机肥配施对麦玉轮作土壤中细菌氮循环功能基因的影响

为探讨有机-无机肥配施对小麦-玉米轮作土壤细菌氮循环功能基因的影响,设置单施化肥(NPK)、化肥配施玉米秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKO)3种施肥方式,采用16S rRNA基因的高通量测序技术并结合PICRUSt功能预测分析,探明不同施肥方式下小麦和玉米土壤细菌关键氮循环功能基因的变化特征。结果表明:对于KEGG的二级功能分类,NPKS处理下小麦土壤细菌排泄系统的相对丰度较NPK处理显著提高8.73%,而NPKO处理显著降低了辅酶和维生素代谢的相对丰度,降低幅度达到0.90%;NPKS、NPKO与NPK处理间玉米土壤细菌功能相对丰度差异均不显著。有机-无机肥配施下小麦土壤细菌中具有显著差异的三级功能分类数量明显多于玉米土壤细菌。与NPK处理相比,NPKS处理显著降低了小麦土壤细菌的氨基酸糖与核苷酸糖代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,硫胺素代谢,脂多糖生物合成,核黄素代谢和长寿调节途径的相对丰度和玉米土壤细菌Glioma和神经营养素信号通路的相对丰度,但显著提高了玉米土壤细菌突触囊泡循环的相对丰度;NPKO处理显著降低了小麦土壤细菌Cell cycle-Caulobacter、硫胺素代谢和核黄素代谢的相对丰度及玉米季甲烷代谢的相对丰度,但显著提高了小麦土壤细菌碱基切除修复的相对丰度。小麦和玉米土壤细菌均有23个功能基因参与氮循环的KO通路。小麦土壤细菌氮循环功能基因丰度与土壤SOM和TN显著正相关,与土壤NH+4-N显著负相关;玉米土壤细菌氮循环功能基因丰度与土壤TN和TP显著正相关。综上所述,小麦和玉米土壤细菌具有功能上的多样性,有机-无机肥配施下小麦土壤细菌发挥的代谢作用更为强烈。小麦和玉米土壤细菌的氮异化还原和氮同化还原潜力最高,反硝化潜力和固氮潜力次之,硝化潜力最弱。土壤细菌氮循环功能基因受轮作体系影响,SOM和TN促进小麦土壤细菌氮循环过程,而NH4^+-N对氮循环过程产生负面影响;TN和TP在玉米土壤细菌氮循环过程中发挥积极作用。