ATS藻板与自然礁石上藻群生物多样性的比较

ATS(algal turf scrubber)系统是一种利用潮间带藻类高效去除富营养化水体中氮(N)、磷(P)元素的水质净化系统, 藻类是支持整个系统最重要的组成部分, 其群落结构与水质净化效果密切相关。该研究基于Illumina MiSeq平台的高通量测序技术对海水水族缸的ATS系统中藻板样品和自然礁石上的藻类进行多样性分析。18S rDNA研究结果表明, ATS系统中经筛选得到藻类优化序列21390条, 其中对丝藻属Antithamnion占主要地位, 占序列总数的22.79%, 其次19.07%序列归入斜纹藻属Psammodictyon; 宋井、展南亭、后宅3个地区的藻类经筛选分别得到88435、87129、106458条优化序列, 主要为分枝色指藻属Chroodactylon、宽果藻属Mastocarpus和日本马泽藻属Mazzaella。ATS系统和自然环境样品共有的优势藻为骨条藻属Skeletonema和仙菜属Ceramium。本实验在研究ATS系统与自然礁石上的藻类群落相似性的同时, 深入探究了其群落结构的差异性, 为进一步优化ATS系统的功能提供了理论依据。     

基于形态学与核糖体DNA及其cDNA高通量测序的海洋沉积物中纤毛虫多样性比较

高通量测序技术广泛应用于环境真核微生物多样性的研究,可检获较之传统形态学方法更高的多样性。然而,检获的高分子多样性与基于形态的物种多样性在构成上的差异仍然不明。本研究首次对比分析了基于形态学的南黄海沉积物中的纤毛虫物种多样性与基于核糖体18S DNA和c DNA高通量测序的多样性异同。结果表明:形态鉴定获得8纲、20目、30科、36属共97种纤毛虫;DNA测序检获10纲、28目、55科、76属共174个OTUs;而通过c DNA测序获取的纤毛虫多样性最高,获10纲、31目、68科、99属共284个OTUs。研究发现,形态学方法检获的纤毛虫均为底栖生纤毛虫;两种分子手段检获的多样性更高,群落结构更为近似,覆盖了形态鉴定所获的绝大部分类群。但DNA测序还检获了序列比例高达90%的浮游类群,可能源于包囊或死亡沉降的物种;而c DNA测序检获了约7%的浮游纤毛虫序列。较之DNA测序,c DNA法检获的底栖纤毛虫在群落结构上与形态学结果更为接近。本研究表明,分子手段有助于更全面地揭示沉积物中的纤毛虫多样性,DNA测序可同时揭示休眠包囊、胞外DNA及过去群落的信息,而c DNA测序在研究活动纤毛虫多样性上更有优势。     

基于转录组测序的方斑东风螺单核苷酸多态性位点挖掘及功能注释

【目次】了解方斑东风螺中响应LPS刺激的SNP位点及SNP所在基因SNP-Unigenes的功能。【方法】使用SOAPsnp软件分析不同时间条件下转录组数据中的SNP位点,使用GO、COG和KEGG数据库进行功能注释。【结果】转录组数据中共挖掘到673 782个SNP位点,分布在110 869条SNP-unigenes序列上。SNP类型分析表明,转换位点发生的频率远高于颠换位点,且6种单碱基变异类型中以A/G转换发生概率最大。有5866条SNP-unigenes富集到298个KEGG子集中,其中以"内吞作用"子集中富集的SNP-Unigenes最多,共富集182条。     

大洋表层沉积物中甲烷代谢古菌群落的组成及分布特征

海洋沉积物中的甲烷代谢微生物是甲烷循环的关键参与者,其代谢过程对大气甲烷浓度及全球气候变化具有显著影响,研究其在全球大洋沉积物中的组成及分布特征是探究微生物介导甲烷循环的基础。采用焦磷酸454高通量测序测定甲烷代谢保守功能基因mcrA（Methyl coenzyme–M reductase A）分析全球大洋沉积物中甲烷代谢微生物群落的组成和多样性;结合荧光实时定量PCR技术检测了古菌和甲烷代谢古菌的丰度分布特征。与其他海洋生境对比,大洋沉积物中甲烷代谢古菌群落结构单一,大西洋和印度洋的α多样性指数显著高于太平洋（p<0.05）。在大洋沉积物样品中鉴定到3个目的甲烷代谢古菌,即甲烷杆菌目（Methanobacteriales）、甲烷八叠球菌目（Methanosarcinales）和甲烷微菌目（Methanomicrobiales）,其中甲烷微菌目占绝对优势,并主要由一簇未知类群（暂名Oceanic Sediments Dominant group,OSD group）组成。大洋沉积物的古菌16S rRNA基因丰度（湿重,下同）平均为8.81×10⁶ copies/g,大西洋的低于印度洋和太平洋;马里亚纳海沟基因丰度低于南海北部,且随着采样深度增加而呈降低趋势。大洋沉积物的mcrA基因丰度为1.38×10³～8.25×10⁴ copies/g。基因丰度大西洋最高,太平洋次之,印度洋最低;马里亚纳海沟略高于南海。本研究发现,相较于冷泉、热液、近海河口等海洋生境,大洋沉积物中甲烷代谢古菌丰度低且群落结构单一,不同海区样品间具有极高的相似性;同时发现OSD group是全球大洋沉积物样品的绝对优势类群,其与已知类群序列亲缘关系均较远,分类进化地位尚不明晰,值得进一步研究。     

近海沉积物与水体中天然大分子聚合物降解菌的原位富集与多样性分析

本研究选取5种海洋动植物大分子高聚物或其天然组织,包括虾壳、鱼鳞、海带叶片、几丁质和壳聚糖,分别在海水表层和沉积物环境中进行富集,定期取样,通过高通量测序分析菌群多样性。结果发现,不同有机物原位富集的细菌多样性存在较大的差异,而且同种底物在海水表层与沉积物中的降解菌菌群差异较大。从物种多样性看,在海水表层环境中富集的鱼鳞样品种群最丰富,而沉积物环境中富集的海带叶片样品菌群多样性最低,除其优势菌群为热袍菌门外,其他所有富集物中优势菌均为变形菌门。其中脱硫杆菌科、黄杆菌科、脱硫弧菌科和弧菌科占有较大比例,脱硫杆菌科在所有样品中优势较大,黄杆菌科在海水表层环境样品中为优势菌群,弧菌科在沉积物样品几丁质和壳聚糖样品中占比较高。本研究通过对同种海洋环境中不同富集样品之间以及同种底物不同环境中富集菌群之间的比较,分析结果得到了原位条件下参与大分子聚合物降解的菌群种类,但有待于在更多不同的海域富集物中进行验证。     

南海沉积物细菌胞外蛋白酶在家族水平上的多样性

海洋产蛋白酶细菌及其分泌的胞外蛋白酶在降解有机氮以推动海洋氮循环进行方面发挥着重要作用,但目前对这二者多样性的认识非常有限。本研究自南海沉积物中筛选得到90株产蛋白酶细菌,并通过N-端氨基酸序列,分析了其胞外蛋白酶在家族水平上的多样性。16S rRNA基因序列分析的结果表明,筛选的产蛋白酶细菌均属于Gammaproteobacteria纲,且大多数属于Alteromonadales目和Vibrionales目的不同属。对其中14株菌株的14个胞外蛋白酶的N-端氨基酸序列分析表明,所有这些蛋白酶属于金属蛋白酶的M4家族或丝氨酸蛋白酶的S8家族。本研究提供了海洋沉积物产蛋白酶细菌在类群及其胞外蛋白酶在类型上的新细节,这将有助于全面了解微生物酶促降解海洋沉积物有机氮的过程和机理。     

南沙珊瑚礁区波纹钩鳞鲀(Balistapus undulatus)食性和营养级分析

波纹钩鳞鲀(Balistapus undulatus)是一种在热带珊瑚礁海域中广泛分布的杂食性鱼类, 研究其自然环境中的食物组成有助于了解其食物来源及其在生态系统中的功能地位。但目前的认识仅限于他们是珊瑚礁区的海胆捕食者, 对其准确的食物组成和生态功能定位尚不清晰。本研究于2017年夏季在南沙珊瑚礁区采集了波纹钩鳞鲀样品, 通过特异性引物扩增波纹钩鳞鲀消化道中的线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因, 以高通量测序技术分析了其现场食物组成, 并测定了碳、氮稳定同位素以分析其营养级。研究结果显示, 波纹钩鳞鲀摄食的食物种类有13种, 分属于节肢动物门(Arthropoda)、脊索动物门(Chordata)和环节动物门(Annelida)。其中最主要的食物来源是节肢动物门扇蟹科的蟹类, 如滑面蟹(Etisus sp.)、Luniella pubescens、皱纹花瓣蟹(Liomera rugata)等, 分别占61.8%、6.7%和1.8%。鱼类也有一定的贡献, 占总食物序列的23.5%。同位素结果显示其营养级为3.71±0.07, 与分子检测的结果相符。研究结果表明波纹钩鳞鲀的主要食物是小型甲壳类动物以及植食性鹦嘴鱼, 这拓展了以往对波纹钩鳞鲀所扮演生态角色的认识。     

凡纳滨对虾肠道微生物宏基因组Solexa 测序及其初步分析

CTAB-酚/氯仿法提取新鲜凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肠道微生物宏基因组 DNA.结果表明: CTAB-酚/氯仿法提取总 DNA 的浓度达到92.5 ng/μL,半定量 PCR 法检测微生物基因组相对含量为69.9%.凡纳滨对虾肠道微生物宏基因组用于 Solexa 测序,生物信息学分析结果显示宏基因数据中64.1%的数据属于未知序列,35.5%属于真核生物,而已知的微生物和病毒序列所占比例仅有0.4%     

基于高通量测序的表层水体纤毛虫多样性评估方法比较与优化

基于扩增子的高通量测序技术广泛应用于微型生物多样性的研究, 不同的测序手段和数据分析流程, 影响着微型生物多样性与群落结构的分析结果。本研究以易于形态鉴定的砂壳纤毛虫作为研究对象, 比较DNA测序、RNA测序和形态学方法检获的多样性和物种组成等, 探究序列分析流程中关键步骤: 嵌合体处理、可操作分类单元分析方法选择、合并相似分类单元以及去除稀有类群等对多样性结果的影响。研究结果显示无论基于DNA还是RNA的分子手段与形态学方法检获的主要物种基本一致, 与DNA测序相比, RNA测序检获的物种数少, 但差异不显著。基于97%以上相似度聚类和单核苷酸变异所得群落结构相似, 无显著差异; 且所有分析方法都能在一定程度上反映出自然界中不同类群的相对丰度。相较于单核苷酸变异和其他相似度阈值, 99%相似度下聚类所得多样性更为接近形态学结果。去除嵌合体和稀有类群(去除阈值: DNA测序0.05%; RNA测序0.07%), 可明显改善分子多样性虚高的问题。本研究为纤毛虫等真核微生物的分子多样性研究提供了科学的数据分析流程, 对未来真核微生物多样性研究具有指导意义。