瓜伊马斯深海热液口古菌分布及多样性研究

深海热液口由于剧烈的温度(可达到400℃以上)、pH和化学梯度,成为地球生命起源和演化研究的焦点,海底热液口生命系统为人类提供了一个探索深部生命及生命起源和进化的窗口.本文主要开展了瓜伊马斯深海热液口高温环境下沉积物和烟囱样品中古菌多样性的研究.采用实时荧光定量PCR首先对样品中古菌进行了定量,发现沉积物和烟囱两个样品都含有高丰度的古菌,沉积物和烟囱中古菌分别达到1.47×109拷贝数/g和5.29× 108拷贝数/g(湿重).通过核糖体小亚基16S rRNA基因的PCR扩增,文库构建和系统发育分析,发现沉积物和烟囱样品中的古菌类群多数是嗜热和超嗜热微生物,但两个样品中的古菌群落组成差异很大:沉积物以泉古菌门为主,优势菌群为Miscellaneous Crenarchaeota Group (MCG)和Hot Water Crenarchaeota Group Ⅰ(HWCG Ⅰ);烟囱样品则主要是广古菌门类群,其中以Thermococcales,Marine Benthic Group D (MBGD)/Deep Hydrothermal Vent Euryarchaeota 1(DHVE 1)为主.在沉积物样品中发现了一个新的MCG类群,命名为MCG-H,可能是MCG的高温独特类群.研究揭示,在瓜伊马斯深海热液口烟囱和沉积物中都包含有丰富的古菌类群包括未被发现的新类群,对瓜伊马斯深海热液口古菌分布和多样性的研究将为进一步深入的古菌生理功能和演化的研究提供基础.     

黑龙江林甸地热田热水微生物多样性与群落结构分析

【研究目的】研究地热系统微生物群落组成有助于揭示地热流体地球化学演化和指示热储地球化学环境。已有研究显示,林甸地热田热水还原性强且富含甲烷,但关于微生物在甲烷形成中的作用研究较少。本文旨在分析林甸地热田热水中微生物的群落结构和多样性特征,并揭示其甲烷生成途径。【研究方法】在地热供暖季和非供暖季采集并测试了9个热水微生物样品,并对热水中微生物多样性、群落结构及功能基因进行了分析。【研究结果】属水平上,林甸地热水中优势细菌主要为不动杆菌属(Acinetobacter,>80%),与已有报道的地热系统有一定差异,而同油田热水相似;供暖季和非供暖季热水中细菌多样性差异较大,非供暖季细菌多样性高于供暖季,但古菌多样性基本不受开采影响;优势古菌以广古菌门(Euryarchaeota)产甲烷菌为主,地热流体中的甲烷气体主要源于H₂还原CO₂产甲烷途径,而甲基歧化产甲烷作用和H₂还原甲基化合物产甲烷途径次之。【结论】林甸地热田热水中微生物多样性和群落结构较为独特,与地层中有机质含量较高、地热开采扰动有关。     

黑潮源区沉积物古菌多样性调查及研究

为了研究西太平洋黑潮源区不同深度沉积物中古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对IMAGES XIV航次采集的岩芯MD06-3047进行基因文库的构建和分析,得到260个克隆,经分析处理后得到56个OTUs(Operational Taxonomic Units).基于16S rRNA序列的同源性比较,绘制系统进化树,进行统计学分析.研究结果显示,西太平洋黑潮源区的本哈姆高原(Benham Rise)沉积物中有丰富多样的古菌群落,在1m内的沉积物中分布着9种古菌类群.古菌序列归属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),并以泉古菌为主(占总序列的91.5％).其中,泉古菌包含MGI、MBG-B、MCG和UCII-b 4个类群,并且主要由MGI构成(占总序列的40.8％),而广古菌包含MBG-D、SAGMEG、DHVEG、MBG-E和VAL Ⅲ 5个类群,各类群所占总序列比例均较低(占总序列的0.4％～5.4％之间).研究结果对于理解西太平洋黑潮源区沉积物中古菌多样性有重要意义,并为今后研究古菌群落与环境之间的关系提供科学依据.     

黑潮源区沉积物微生物多样性初步研究

从黑潮源区采集上层沉积物,进行DNA提取,以细菌和古菌的16S rDNA通用引物PCR扩增黑潮源区沉积物中细菌和古菌群落的16S rDNA,并构建细菌和古菌的16S rDNA文库,经限制性片段长度多态性分析(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP),DNA序列测定和系统发育分析,对黑潮源区表层沉积物的细菌和古菌多样性进行了研究。研究结果表明:黑潮源区细菌包括了变形杆菌(Proteobacteria)、酸杆菌(Acidbacterium)、浮霉菌(Planctanycene)、疣微菌(Verrucomicro-bia)和Candidate division OP8和拟杆菌(Bacteroidetes)共6个类群,其中变形杆菌是优势类群。古菌包括了泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),其中泉古菌占优势;泉古菌包括MCG、C3、MBGA和MGI 4个类群,而广古菌包括SAGMEG、MBGE和MEG 3个类群,其中MBGE是优势类群。     

苏禄海深海沉积物古菌群落结构多样性研究

为了研究热带西太平洋深海沉积物中古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对IMAGES ⅪⅤ航次采集的岩芯MD3 059进行基因文库的构建和分析,选取得到543个克隆,处理获得137个OTUs(Operational Taxonomic Units).基于16s rRNA序列的同源性比较,绘制系统进化树,进行统计学分析.研究结果显示,热带西太平洋苏禄海沉积物中有丰富多样的古菌群落,在不足5 m的沉积物中垂直分布着11种古菌类群.古菌序列归属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),其中,前者主要由Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)构成(占总古菌克隆序列的50%以上),而后者主要由Marine Benthic Group D(MBG-D)、South Africa Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)和Marine Benthic Group B(MBG-B)等种属构成(占总古菌克隆序列的30%以上).研究结果对于理解热带西太平洋深海沉积物中微生物多样性和未来开发利用微生物资源具有重要意义.     

祁连山水合物分布区不同高寒生态类型冬季表层土壤中古菌群落及变化特征

祁连山冻土区是我国青藏高原重要永久冻土区之一,也是我国陆域天然气水合物分布的重要地区。前期调查表明祁连山木里天然气水合物钻井区一带具 有丰富多样的高寒冻土生态类型。为了解该地区高寒草甸和高寒沼泽草甸表层土壤中古菌群落的多样性及分布特征,对2014年初冬在该区采集的表层土壤样品利用16S rRNA分子生物学技术和 地球化学等方法进行了分析和研究。结果显示,高寒草甸区土壤呈中性,而高寒沼泽草甸区土壤呈弱酸性。钻井区土壤中的TOC和顶空气甲烷含量均显著高于背景区,而在背景区内的两种生态 类型土壤中的TOC和顶空气甲烷含量差别较小。钻井区(除1个点)微生物细胞丰度高于背景区2~5倍。冬季表层土壤中的古菌多样性较低,含泉古菌的3个类群和广古菌的3个类群。不同植被类型 古菌群落的优势种群显著不同,在高寒草甸区为泉古菌门的Group Ⅰ.1b,而高寒沼泽草甸区为广古菌门的甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)。根据研究结果推测,土壤水分可能是导致高 寒草甸区和高寒沼泽草甸区细胞丰度和古菌群落差异的一个主要原因,高寒沼泽草甸区内产甲烷菌占优势可能与土壤高TOC含量有关。高寒沼泽草甸土壤中存在较丰富的产甲烷古菌,它们在厌 氧条件下的甲烷氧化作用也是土壤中甲烷来源之一。     

重庆凉风垭天然气富集区上覆菜园土壤甲烷氧化细菌群落分析

对重庆市凉风垭地区一具有天然气泄漏的菜园土壤进行采样,利用16S rDNA克隆文库研究了该菜园表层及底层土壤样品中甲烷氧化细菌的群落结构,以期了解甲烷泄漏地区甲烷氧化菌的丰度、结构和组成状况,为深入探讨甲烷在该地区的循环及甲烷泄漏对环境的影响奠定基础.DNA序列分析结果显示,该天然气富集区上覆菜园地土壤中Ⅰ型甲烷氧化细菌以甲基细菌属(Methylobacter)占绝对优势,在底层样品与表层样品中所占比例存在较大差异,且底层样品中Ⅰ型甲烷氧化菌的多样性指数(1.99)比表层样品中的多样性指数(1.3)高.Ⅱ型甲烷氧化细菌仅在底层样品CD1中检测到,以甲基孢囊菌属(Methylocystis)占优势,其多样性指数为2.07,种类较Ⅰ型种类要多,这可能暗示Ⅱ型甲烷氧化细菌更能适应在土壤底层低氧、高浓度CH4条件下生存.同时,系统发育树分析显示,大部分菜园底层土壤样品中的Ⅰ型甲烷氧化细菌序列无法同已知的甲烷氧化细菌种属聚在一起,暗示该天然气富集区上覆菜园土壤中甲烷氧化细菌具有特殊性.由于Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌对CH4的亲和力以及对CH4氧化能力的差异,天然气富集区甲烷氧化菌的群落结构研究对深入了解陆地生态系统CH4代谢具有重要意义.     

贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构及多样性研究——以南江大峡谷为例

为了研究贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对采集于贵州南江大峡谷的白云岩和石灰岩样品进行基因文库的构建和限制性片段长度多态性(RFLP)分析。用限制性核酸内切酶MspⅠ对两个文库中分别随机挑选的300个阳性克隆子进行酶切分型,白云岩和石灰岩16S rDNA基因文库各得到14和13个基因型,其覆盖率分别为95.4%和91.3%,香农指数分别为2.14和1.93。系统发育分析表明白云岩和石灰岩表生古菌克隆子全部归属于泉古菌门（Crenarchaeota）,代表性克隆与GenBank数据库已有16S rRNA序列的相似性为96%～100%,且最高相似性序列均来源于土壤及岩石环境的未可培养古菌序列。      

西太平洋深海沉积物古菌多样性垂直分布

以提取并纯化的西太平洋深海沉积物DNA为模板,利用古菌PCR特异性引物扩增出样品中古菌的16S rDNA片段,构建其克隆文库,建立阳性克隆子RFLP(Restriction Fragment Length Polymor-phism)酶切图谱。据酶切图谱对所获得的120个克隆进行测序,并与数据库中的序列进行比对,从而进行古菌的多样性和系统发育分析。结果表明,沉积物中扩增的16S rDNA古菌序列分别来自泉古生菌(Crenarchaeota)和广古生菌(Euryarchaeota),以Marine Benthic Group B(11.8%)、Marine Benthic Group D(13.6%)、Marine Crenarchaeotic Group(68.69%)为主。少量序列为South African Gold Mine Euryarchaeotic Group(1.07%)、Deep-Sea Hydrothermal Vent Euryarchaeotic Group(1.61%)、UIIB(1.25%)、VALIII(1.79%)、Marine Benthic Group E(0.18%)。以上结果表明西太平洋深海沉积物中有丰富多样的古菌群落。     

西太平洋深海沉积物古菌多样性分析

以提取并纯化的西太平洋深海沉积物DNA为模板,利用古菌PCR特异性引物扩增出样品中古菌的16S rDNA片段,构建其克隆文库,建立阳性克隆子RFLP(Restriction Fragment Length Polymor-phism)酶切图谱。据酶切图谱对所获得的90个克隆进行测序,并与数据库中的序列进行比对,从而进行古菌的多样性和系统发育分析。结果表明,沉积物中扩增的16S rDNA古菌序列分别来自泉古生菌(Crenarchaeota)和广古生菌(Euryarchaeota),以Marine Benthic Group B (11.8%)、Marine Benthic Group D (13.6%)、Marine Crenarchaeotic Group (68.69%)为主。少量序列为South African Gold Mine Euryarchaeotic Group (1.07%)、Deep-Sea Hydrothermal Vent Euryarchaeotic Group (1.61%)、UIIB（1.25%）、VALIII（1.79%）、Marine Benthic Group E (0.18%)。以上结果表明西太平洋深海沉积物中有丰富多样的古菌群落。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111001319

The microbial diversity in Wuli Area,Qinghai-Tibetan Plateau was investigated using 16S rRNA gene phylogenetic analyses.A total of 117 bacterial and 66 archaeal 16S rRNA gene clones were obtained from the Wuli cold springs.The bacterial clones could be classified into Pwteobacteria,Acidobacteria, Deinococci,Sphingobacteria,Flavobacteria.Nitrospirae,Actinobacteria,Gemmatimonadetes, and unclassified-bacteria;and the archaeal clones could be classified into Crenarchaeota and Thaumarchaeota.Among the major groups,Pwteobacteria and Crenarchaeota were dominant in the bacterial and archaeal 16S rRNA gene clone libraries,respectively.The clone sequences obtained in Wuli cold springs were closely related to those from cold habitats,such as snow/ice/soils on high mountains or at high latitude.Especially,the microbial community composition of Wuli Area was more similar to that in Tibetan glaciers than cold environments of other locations.The data presented in this study have implications for a better understanding of microbial diversity in cold springs on the Qinghai-Tibetan Plateau.     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111001332

Isoprenoidal glycerol dialkyl glycerol tetraethers（iGDGTs） from the Gulu hot springs （23-83.6℃,pH>7） and Yangbajing hot springs（80—128℃,pH>7） were analyzed in order to investigate the distribution of archaeal lipids among different hot springs in Tibet.A soil sample from Gulu was incubated at different temperatures and analyzed for changes in iGDGTs to help evaluate whether surrounding soil may contribute to the iGDGTs in hot springs.The sources of bacterial GDGTs（bGDGTs） in these hot springs were also investigated.The results revealed different profiles of iGDGTs between Gulu and Yangbajing hot springs. Core iGDGTs and polar iGDGTs also presented different patterns in each hot spring.The PCA analysis showed that the structure of polar iGDGTs can be explained by three factors and suggested multiple sources of these compounds.Bivariate correlation analysis showed significant positive correlations between polar and core bGDGTs.suggesting the in situ production of bGDGTs in the hot springs.Furthermore,in the soil incubation experiment,temperature had the most significant influence on concentration of bGDGTs rather than iGDGTs.and polar bGDGTs had greater variability than core bGDGTs with changing temperature.Our results indicated that soil input had little influence on the composition of GDGTs in Tibetan hot springs. On the other hand,ring index and TEX₈₆ values were both positively correlated with incubation temperature, suggesting that the structure of archaeal lipids changed in response to varying temperature during incubation.     

滇西潞西盆地温泉水文地球化学特征及其成因

云南大理至瑞丽铁路西段的潞西盆地含水层结构复杂、温泉甚多。选择该盆地的典型温泉——法帕温泉和芒留温泉,针对该区温泉成因分析中存在的疑点问题开展了地质、水文地质和水文地球化学调查工作。在分析该区温泉的水文地球化学特征,并与不同条件的温泉作类比研究的基础上,进一步剖析了温泉的成因。研究结果表明,法帕温泉和芒留温泉为典型的断裂型温泉,接受大气降水补给,下渗后被断层中的高温内生流体加热并在断层中储集和运移,储热层均为灰岩、白云质灰岩及泥灰岩,热储深度为2000m左右,温度可达160℃左右。     

东海内陆架泥质区沉积物古菌群落垂向分布特征

为研究东海内陆架闽浙沿岸泥质区不同深度沉积物中古菌群落垂向分布特征, 利用古菌16S rDNA基因文库得到473个有效克隆、50个OTUs(Operational Taxonomic Units).16S rDNA序列系统进化和统计分析发现古菌分别归属于泉古生菌(Crenarchaeota)和广古生菌(Euryarchaeota), 其中以Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)为主, 仅含少量的Marine Benthic Group B(MBG-B)、South African Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)、Anaerobic Methanotrophs 3(ANME-3)、Marine Crenarchaeotic Group I(MG-I)和Marine Benthic Group D(MBG-D).该泥质区沉积物可能存在由ANME-3催化的甲烷厌氧氧化作用, 同源序列分析表明其古菌群落分布与周边环境有较大联系.UniFrac与沉积物环境因子分析表明该泥质区古菌群落垂向分布与沉积物有机质含量和粒度变化密切相关.      

四川康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征及热储温度计算

为研究四川省康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征和热储温度,对二道桥地区5个温泉(井)即二道桥温泉(SC107、SC107-2)、康巴人家温泉(SC107-3)、自流热水井(SC107-4)、自喷热水井(SC107-5)进行调查和分析。研究区温泉的分布及出露主要受雅拉沟断裂和雅拉河谷控制。温泉水温33.2~46 ℃,为中低温温泉,pH为6~6.5。水样的氢氧稳定同位素特征表明研究区地下热水的补给来源为大气降水。利用氢氧稳定同位素高程效应及温度效应估算区内地下热水补给区高程为3 000~4 500 m,补给区温度为-3.5~-0.3 ℃,表明地下热水有一部分补给源自附近山区的冰雪融水。Na-K-Mg三角图显示研究区热水均为未成熟水,不宜用阳离子地热温标计算热储温度。应用SiO₂地热温标、多矿物饱和指数法以及用固定铝方法对部分温泉多矿物平衡图进行修正,得出研究区地下热水的热储温度为65~75 ℃。研究区温泉在东部跑马山以及西部农戈山附近接受大气降水补给,降水沿着大雪山—农戈山断裂和跑马山断裂下渗,地下水经历深循环,在此过程中获得大地热流加热,最终在雅拉河谷雅拉沟断裂附近出露成泉。     

嗜热和非嗜热Crenarchaeota的生物多样性及演化意义

Crenarchaeota, Euryarchaeata和Korarchaeota组成古菌中3个领域. Euryarchaeota是原核生物中重要的种群,得到了很好的研究,而Crenarchaeota和Korarchaeota直到最近才逐渐受到关注.古菌的生态和演化研究都属于Crenarchaeota领域.一个很重要的观点就是Crenarchaeota的所有独立种群都是极端嗜热的,非嗜热Crenarchaeota目前为止还没有分离出来.嗜热Crenarchaeota主要是在深海热烟囱和陆地热泉中发现的,特征是高温(>80 ℃)和低pH值(<6).多种嗜热Crenarchaeota化能自养可以利用还原性无机化合物,例如H2和还原性硫.这个特性连同生命树群的深入分支说明生命最后共同的祖先可能是在热液体系中的嗜热自养生物.非嗜热Crenarchaeota和嗜热Crenarchaeota有很近似的系统关系.尽管一般情况下非嗜热Crenarchaeota是不可以培养的,但是其对敞开体系海相、陆相土壤、湖泊和地下的中低温环境的适应性日益增强.这主要取决于独立培养分子学技术的发展,例如16S rRNA基因序列.此外,海洋和土壤中非嗜热Crenarchaeota的研究还表明,非嗜热Crenarchaeota确定组成在碳循环的生物地球化学循环中起着非常重要的作用.     

重庆北温泉水化学特征对汶川8.0级地震的响应

2008年5月1日至7月4日汶川8.0级地震前后,对距震中约400 km的重庆北温泉7个泉点进行采样监测,发现其水温、水量及水化学特征均发生了较大变化：（1）所有泉点震后水温都下降了1℃左右;（2）海拔相对较高的BWQ-2、BWQ-3、BWQ-4泉点相继断流,而下游海拔较低的BWQ-1泉点水量则增加了15 L/s,BWQ-6泉点水量也有所增加;（3）海拔较低泉点泉水中K＋、Na＋、Ca2＋浓度减少,Mg2＋浓度增大,且K＋、Na＋、Ca2＋浓度呈正相关;Fe3＋、Mn2＋浓度于地震当日成倍增长,随后逐渐减小,7月4日时浓度与5月1日相当;SO42-、F-浓度增大后逐渐减少。引起北温泉水物理化学变化的主因是：由于汶川强烈地震,导致北温泉区上覆盖层裂隙与下伏温泉含水层裂隙贯通,地表或上覆盖层低温水汇入含水层所致。     

胶东温泉地热水水化学及同位素特征研究

对胶东半岛出露的14处温泉的水化学特征、同位素特征进行了分析,得出胶东半岛温泉水的来源主要为大气降水补给、海水补给,年龄以现代水为主。胶东半岛温泉水与围岩矿物未达到完全平衡,不适宜用Na,K,Mg地热温标,玉髓的地热温标显示胶东半岛温泉热储温度在81．26～108．93℃之间。对下一步胶东半岛的温泉地热勘查、开发利用具有指导意义。