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.     

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.     

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.     

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.      

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。     

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。     

承德地区两温泉中古细菌基因型多样性分析

通过构建16S rDNA克隆文库,对承德地区两个不同温度的温泉中古细菌的基因型多样性进行了分子生态学研究。结果表明:山湾子温泉(A12)74.5℃热水中的古细菌主要分属泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)两个门;七家温泉(A14)61.4℃热水中的古细菌则只属于泉古菌门,没有广古菌门微生物的分布。样品A12中的古细菌序列只可分为3种基因型,而A14中的古细菌序列可分为10种基因型。古细菌多样性的差异表明,温度是影响温泉中古细菌多样性水平的重要因素。样品A12中古细菌群落具有厌氧发酵乙酸产甲烷的生理功能,而A14中大多数古细菌均与氨氧化古菌有密切的亲缘关系,其主要生理功能为好氧氨氧化。     

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。     

现代海底热液微生物群落及其地质意义

现代海底黑烟囱周围生活着密集的生物群落,它们一般以黑烟囱喷口为中心向四周呈带状分布。热液生态系统的初级生产者嗜热细菌和古细菌,其初级能量来源于地球深部上升喷出流体提供的化学能,它们氧化热液中硫化物（如H2S、FeS）和甲烷获得能量,还原CO2制造有机物,而不依赖光合作用。作为食物链源头的细菌类和古细菌类与其他动物有2种生存关系:①直接作为其他动物的食物;②与其他动物之间的共生关系。这些嗜热微生物不仅依存于海底热液活动,同时在热液成矿作用中起着重要的作用。它们可能来源于地下深部生物圈,海底黑烟囱是研究深部生物圈的窗口,对其周围嗜热微生物的研究,对于理解生命起源和生物成矿都有重要的理论意义。