基于宏基因组测序研究中太平洋海山富钴结壳区非培养微生物生态功能

富钴结壳是一种重要的海底矿产资源.富钴结壳是生物地球化学和微生物学的研究热点,但目前我们对富钴结壳区的微生物群落结构仍缺乏认识.本研究针对中太平洋海山富钴结壳区沉积物,采用非培养方法获得微生物基因组信息并分析其生态学功能.采用PCR的方法筛选得到78个带有16S rRNA基因的克隆.变形杆菌门和奇古菌门MGI类群分别为古菌和细菌的主要类群.测序并分析了9个带有16S rRNA 基因的fosmid克隆.这些克隆中含有较多的代谢相关和重金属抗性相关基因,表明多样的代谢和抗逆途径在微生物适应富钴结壳环境中发挥了重要作用.代谢途径分析表明,氮循环是富钴结壳区一种重要的生物地球化学过程.此外,发现多个水平基因转移事件,这些基因大部分转移自细菌,少量转移自古菌或植物.比较基因组分析表明,属于奇古菌门MGI类群的克隆W4-93包含一段共线性的基因簇.以上结果说明水平基因转移和基因组分歧进化在微生物适应深海环境过程中发挥了重要作用.     

厦门近岸水域海洋附着细菌的群落结构及其动态变化

为研究海洋附着细菌的群落结构及动态变化,在厦门近岸海区进行挂板实验.将无菌玻璃板浸没于海水中,连续放置14 d.分别于放置1 h和7、14 d后取玻璃板上附着生物样品.用细菌通用引物构建16S rRNA基因克隆文库,每个克隆文库随机挑选约40个克隆子测序,序列同源性分析和系统进化分析结果表明,所有的克隆子可分为六大类群:γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和真核硅藻类叶绿体,各类群分别占42.0%、4.5%、2.2%、2.2%、1.1%和45.0%.γ-变形菌纲变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans)为优势附着细菌,占测序克隆子的31.5%.这类细菌在1 h样品中的比例超过一半,说明变形斑沙雷氏菌在生物膜形成初期发挥着重要作用.随着挂板时间延长,检测到的细菌类群有所增加:附着7 d后检测到拟杆菌门细菌,附着14 d后检测到厚壁菌门细菌.γ-变形菌纲细菌所占比例随挂板时间的延长而逐渐降低,从挂板1 h的81%降至7 d的21%,14 d的18%.另外,在各阶段的附着样品中,都检测到较多的真核克隆子序列,约占16%～64%.本研究为进一步阐明海洋附着细菌的附着动态及其在生物膜形成过程中的作用奠定了基础.     

九龙江河口区微生物多样性及群落结构的时空分布

河口区由于其独特的地理环境和理化条件,拥有丰富的微生物资源,在生物地球化学循环中起着重要作用.然而,由于人类活动带来的河口区环境因素改变,引起的微生物群落结构的时空变化目前还知之甚少.本研究选取九龙江河口区7个近年来遭受较为严重人类活动干扰的采样点,分别在丰水期和枯水期采集表层水体,采用流动注射法测定了水体的三氮、电导率、pH值和溶解性磷酸盐等环境参数,采用海水和淡水培养基,基于纯培养技术分析了可培养细菌的总数和分布特征,并通过构建16S rRNA基因克隆文库的方法研究细菌的多样性和群落结构变化.研究表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是各克隆文库中最优势的类群.在河口下游海水区,变形菌门微生物与放线菌门微生物的比例约为2∶1~3∶1,而在河口上游淡水区,变形菌门和放线菌门的比例约为1∶1.在河口下游海水区,α变形菌纲(Alphaproteobacteria)为变形菌门中的优势类群,而在河口上游淡水区,β变形菌纲(Betaproteobacteria)为优势类群.厚壁菌门(Firmicutes)是克隆文库中丰度占第四的类群,说明水体可能遭受畜牧养殖粪便污染.本研究表明,九龙江河口区微生物群落结构受水体盐度、温度、水文情况等时空因子及人类活动造成的营养物浓度上升、动物粪便污染等共同影响,呈现出独特的时空分布特点.     

辽河口沉积物中古菌和细菌群落结构分析

本研究旨在了解辽河口表层沉积物中古菌和细菌的群落结构组成、多样性及其与环境因子之间的相关性。采用构建古菌和细菌16S rRNA基因文库的方法,应用Illumina Miseq测序技术进行序列分析。结果表明:辽河口表层沉积物中细菌多样性高于古菌多样性,近岸细菌和古菌多样性高于远岸,即河相区（0.8~7.04）细菌多样性高于混合区（13.1~20.7）和海相区（24.2~31.5）;主要古菌群落为奇古菌门（Thaumarchaeota,72.73%）和广古菌门（Euryarchaeota,25.05%）,其中泉古菌门（Crenarchaeota,0.001%）只在河相区站位被发现;细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria,61.94%）为该河口的优势菌群,其次为拟杆菌门（Bacteroidetes,11.21%）和酸杆菌门（Acidobacteria,5.59%）,其他门类如蓝藻门（Cyanobacteria,3.03%）等比例较小。与环境因子的冗余度分析表明:影响表层沉积物中古菌群落分布的主要环境因子依次为氨盐、泥、酸碱度、盐度、电导率和砂,而细菌群落的分布主要受到溶氧、泥、砂、黏土和总磷的影响。由此可见,不同环境条件下微生物的群落结构存在空间异质性,不同微生物对同一环境条件的响应亦不同。     

浙江镇海潮间带沉积物中可培养微生物初步研究

针对浙江镇海潮间带沉积物样 品,采用纯培养法分离培养海洋微生物,并基于16S rRNA基因序列,开展系统发育学研究,分析沉积物细菌群落结构及多样性。分离获得细菌39株,16S rRNA基因序列分析表明,这些菌株分别属于厚壁菌门Firmicutes(51. 3%)、变形杆菌门Proteobacteria(30.8%)、拟杆菌门Bacteroidetes(15. 4%)和放线菌门Actinobacteria(2. 6%)4个类群。厚壁菌门和变形杆菌门的菌株主要归属于芽孢杆菌纲Bacilli和a-变形杆菌纲Alphaproteobacteria,它们可能在近海海洋生态系统的元素地球化学循环中发挥了重要作用。此外,部分菌株16S rRNA基因序列与已报道物种的相似性较低,可能代表了新的分类单元。研究丰富了浙江近海微生物种质资源,并拓展了对浙江近海可培养细菌多样性的认识,为今后开发利用海洋微生物资源积累了资料。     

枸杞岛海藻场冬季细菌群落结构分析

从枸杞岛海藻场和对照点贻贝场分别采取表层及底层水样,利用细菌通用引物,提取样品总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用16SrDNA文库技术,对其细菌群落进行鉴定和分析。结果表明,海藻场表层和底层细菌群落分为5和6个门,贻贝场表层和底层细菌群落分为3和4个门,海藻场中细菌分类门数多于贻贝场内,优势菌均为变形细菌门,分别占克隆文库的比例为40.7%、50%、59.1%和48.1%。γ-变形菌纲为变形细菌门的优势亚群,各个文库中均含有许多未确定其分类的序列,即含有许多未被认知的微生物类群。变形菌门、厚壁菌门和放线菌门为所有水样共有,但在水层垂直分布及不同地理位置间存在较大差异。不同功能类群可能与其特殊生境密切相关。     

东太平洋海隆深海热液区沉积物古菌多样性分析

采用PCR-RFLP方法对东太平洋海隆深海热液区3个站位沉积物中的古菌多样性进行了初步研究.结果显示,从古菌16S rRNA基因文库中随机挑取的296个阳性克隆分属奇古菌门（Thaumarchaeota,47.64%）、广古菌门（Euryarchaeota,44.93%）、泉古菌门（Crenarchaeota,6.77%）和未分类古菌（0.68%）,其中优势菌群为奇古菌门的亚硝化侏儒菌属（Nitrosopumilus,35.47%）和广古菌门的热原体纲（Thermoplasmata,27.03%）,DHVE3、DHVE5、DHVE6、MBGB和MBGE类群在沉积物样品中也均有发现.另外,3个站位沉积物中古菌类群组成存在差异,S5-TVG1站位样品文库的97个古菌克隆分属奇古菌门（49.48%）、广古菌门（49.48%）和泉古菌门（1.03%）,S14-TVG10站位样品文库的103个古菌克隆由奇古菌门（84.47%）和广古菌门（15.53%）组成,S16-TVG12站位样品文库的96个古菌克隆包括广古菌门（71.88%）、泉古菌门（19.79%）、奇古菌门（6.25%）和未分类古菌（2.08%）.研究结果表明,东太平洋海隆深海热液区沉积物中古菌多样性丰富,存在着许多新的古菌菌群;不同站位古菌菌群结构以及多样性存在差异,这与其所处环境的热液活动密切相关.     

宁波北仑港冬季浮游细菌多样性研究

采用分子生物学方法对宁波北仑港冬季水体中的浮游细菌多样性进行了研究.提取水样中细菌基因组总DNA,以细菌16S rDNA通用引物进行PCR扩增,扩增产物经分子克隆、测序与序列分析,对水样中的细菌建立了16S rDNA克隆文库和系统发生树.结果表明,浮游细菌群落具有较高的多样性,34个克隆子分属2个不同的细菌类群,6个克隆子属于未知类群,优势细菌类群为Pro-teobacteria类群（变形菌类群）,占80%;细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria类群（32.5%）、γ-Proteobacteria类群（25%）、α-Proteobacteria类群（15%）、ε-proteobacteria类群（7.5%）、Firmicutes类群（厚壁菌类群）（5%）.这一结果与近年来国内外有关港口微生物多样性的报道较为一致.用DNAStar中Clustalw程序从测序的40个克隆子中选出17个OTU进行系统发育分析,同样表明浮游细菌多样性较强.     

青岛近海碳钢锈层中细菌群落结构的多样性

研究海水环境中Q235碳钢锈层中微生物群落的多样性。应用16SrDNA基因文库技术,分别对实海全浸一年的Q235碳钢内外锈层中的微生物进行基因文库的构建和分析。通过克隆测序构建了含有64个OTUs的细菌16SrRNA基因文库,结果表明锈层中微生物种类丰富,主要分布于13个已知的菌门,包括变形菌门;拟杆菌门;硅藻门;酸杆菌门;浮霉菌门;硝化螺旋菌门;厚壁菌门;绿弯菌门;疣微菌门;绿菌门;放线菌门;红藻门以及螺旋体门。内外锈层的优势菌均为变形细菌门,分别占文库序列的46%和53%,其中α-变形菌纲又为门中优势类群,但在内外锈层中还存在明显的系统发育学分歧。     

椒江口沉积物中细菌多样性初步研究

通过常规分离纯化、鉴定和构建细菌克隆文库的方法,研究椒江口三个站点沉积物中细菌的多样性,并对其进行系统发育分析。可培养细菌的形态学及API鉴定结果显示杀鲑气单胞菌是优势种,典型细菌16S r DNA分子鉴定结果表明γ-变形菌纲和厚壁菌门为主要类群。未培养细菌克隆文库的序列分析结果表明:细菌主要包括变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、硝化螺旋菌门、CFB群、放线菌门、厚壁菌门等8个类群;其中C0站点克隆子主要属于γ-变形菌纲及绿弯菌门;C1站点克隆子以α-变形菌纲及γ-变形菌纲为主;C2站点克隆子主要属于放线菌门及α-变形菌纲。综合可培养及未培养结果,可发现椒江口沉积物中γ-变形菌纲为典型优势类群,且相当数量的克隆子其且相当数量克隆子的相似序列来自重金属或石油烃污染的沉积环境。     

西菲律宾海比科尔陆架深海沉积物古菌多样性研究

通过构建16S rRNA 基因文库, 对西太平洋西菲律宾海东板比科尔陆架5 个不同层位沉积物样品中的古菌的多样性进行了研究, 并获得了465 个有效克隆63 个OTUs （Operational Taxonomic Units）。通过16S rRNA 序列与GenBank 已知序列的同源性比较及构建系统进化树的结果显示...     

黄河三角洲泥质沉积区表层沉积物古菌分布特征

通过古菌16S rDNA 基因文库技术, 在黄河三角洲泥质沉积区6 个站位共获得568 个克隆, 经处理得到73 个OUTs(Operational Taxonomic Units), 在此基础上进行系统进化树以及统计学分析。结果显示, 在本次研究的6 个站位的表层沉积物中, 古菌序列均来自于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota): 其中以Marine Crenarchaeotic Group I(MGI)为主, 仅含少量的Miscellaneous Crenarchaeotic Group (MCG), Marine Benthic Group B(MBGB)等其他种属。研究结果表明, 6 个不同站位的沉积物中只有5 个古菌类群, 群落分布较为均匀, 多样性不高。研究结果揭示了黄河三角洲表层沉积物中古菌横向分布特征, 并为今后在黄海区域开展古菌生态学研究提供了数据信息, 特别是在当前古菌研究主要集中在深海区域的背景下, 对相应的近海区域古菌研究具有一定的参考意义。     

东海陆架表层沉积物微生物多样性初步研究

提要从东海陆架DH-13站点的表层沉积物中提取环境基因组DNA,通过PCR和TA克隆构建了细菌和古菌的16SrDNA基因文库,并对克隆子文库进行系统发育分析。结果表明:细菌序列以变形菌门(Proteobacteria,41.5%)居多,其次是浮霉菌门(Planctomycetes,10.9%)、放线菌门(Actino-bacteria,8.9%)和CFBgroup(7.9%),另外还有少量酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verru-comicrobia)、硝化螺旋菌门(Nitrospira)和厚壁菌门(Firmicutes)等;古菌序列全部来自泉古生菌门(Crenarchaeota),其中Marine Crenarchaeotic Group Ⅰ(MGⅠ,93.6%)是绝对优势菌,还有少量序列属于Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)、Marine BenthicG roup C(MBGC)和Marine Benthic Group A(MBGA)。文库多样性分析结果显示东海陆架表层沉积物中有着丰富多样的微生物群落,细菌的多样性更为显著。     

北极海洋沉积物细菌和古菌群落结构分析

This study was to investigate bacterial and archaeal community structure of pan-Arctic Ocean sediments by pyrosequencing.In total,investigation of three marine sediments revealed 15 002 bacterial and 4 362 archaeal operational taxonomic units(OTUs) at the 97% similarity level.Analysis of community structure indicated that these three samples had high bacterial and archaeal diversity.The most relatively abundant bacterial group in Samples CC1 and R05 was Proteobacteria,while Firmicutes was dominant in Sample BL03.Thaumarchaeota was the most relatively abundant archaeal phylum in Samples CC1 and R05,and the relative abundance of Thaumarchaeota was almost as high as that of Euryarchaeota in Sample BL03.These two phyla accounted for nearly 100% of the archaeal OTUs.δ-Proteobacteria and γ-Proteobacteria were the two most relatively abundant classes at Proteobacterial class level,and their relative abundance was more than 60% in Samples CC1 and R05.There were also differences in the top 10 relatively abundant bacterial and archaeal OTUs among the three samples at the 97% similarity,and only 12 core bacterial OTUs were detected.Overall,this study indicated that there were distinct microbial communities and many unique OTUs in these three samples.     

西太平洋多金属结核区表层沉积物细菌群落结构及其对沉积扰动的响应

本文基于大洋第48航次在西太平洋马尔库斯 威克海山多金属结核区采集的6个表层沉积物样品的高通量测序结果,开展底栖细菌群落结构调查,共获得253012条序列,分属于41个门、85个纲、189个目、261个科和322个属。其中,变形菌纲(Proteobacteria)为优势类群,分为γ 、α 和δ 三个亚群,分别占总序列条数的24.76%、20.21%和6.48%。绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)及硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等类群的序列数和属种较丰富。对序列条数大于1%的OTU(operational taxonomic units)分析,共获得优势菌群23个目,包含6个优势科,10个优势属,其中,铁锰功能细菌占10.20%,主要来自交替单胞菌属(Alteromonas)(6.90%)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)(1.80%)和希瓦氏菌属(Shewanella)(1.00%)等,另外还存在参与氮和硫元素循环的种属。PICRUSt功能预测分析显示结核区细菌主要涉及信号转导、蛋白转运、原核生物固碳、群体感应、能量转换、氨基酸和嘧啶代谢等功能。BC1826站位与其他站位相比,细菌多样性较低。结合沉积柱粒度分析结果,推测BC1826站位微生物群落结构的差异与沉积扰动有关,两者具有一定的响应关系。与已有研究成果汇总对比发现,西太平洋结核区与东太平洋结核区的细菌群落组成结构有较大差异。     

东海陆架表层沉积物细菌群落结构及地理分布研究

本研究通过构建16S r DNA克隆文库,对东海陆架五个站点的沉积物样品进行群落结构及地理分布研究。结果表明:东海陆架沉积物细菌分属于13个类群,包括变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospira)、WS3、拟杆菌门(Bacteroidetes)、螺旋体门(Spirochaetes)、OP8、浮霉菌门(Planctomycetacia)、疣微菌门(Verrucomicrobiae)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),其中变形菌门(γ-变形菌纲、δ-变形菌纲)和绿弯菌门为优势菌群,Latescibacteria(WS3)、疣微菌门和芽单胞菌门分别是站点DH6、DH21和DH9的特有类群。五个站点细菌多样性从高到低排序依次为DH9DH21DH17DH6DH16,其群落结构和丰度与各站点不同沉积环境类型有关。