内蒙古河套灌区湿地芦苇根际可培养细菌多样性

以内蒙古河套灌区湿地植物芦苇(Phragmites australis)根际土壤为材料,采用分离培养法对天然湿地和退化湿地的芦苇根际细菌多样性进行了研究。16SrRNA基因系统发育分析的结果显示,分离自天然湿地芦苇根际的45株细菌分属于γ-变形菌纲(44.44%)、厚壁菌门(Firmicutes)(42.22%)和放线菌门(Actinobacteria)(13.33%)3大类群,其中,γ-变形菌纲为最优势类群,芽孢杆菌属(Bacillus)(42.2%)为最优势菌属;分离自退化湿地芦苇根际的44株细菌分属γ-变形菌纲(13.63%)、β-变形菌纲(6.82%)、厚壁菌门(47.73%)及放线菌门(Actino-bacteria)(31.82%)4大类群,其中厚壁菌门为最优势类群,芽孢杆菌属(40.9%)为最优势菌属。研究结果表明,天然湿地和退化湿地芦苇根际细菌都具有较丰富的多样性,但天然湿地与退化湿地芦苇根际细菌群落结构存在一定差异。     

北极新奥尔松地区可溶性无机氮盐对根际土壤细菌群落多样性的影响

氮是植物生长的主要营养限制因子,为了探索北极近岸地区植物根际土壤细菌群落多样性受氮元素的影响作用,采用16S rDNA扩增子测序分析了2014—2016年新奥尔松地区(Ny-?lesund,Arctic)的3种典型植物根际土壤和本底土壤样品.结果显示,可溶性无机氮盐(NO–2-N,NO–3-N,NH4+-N)与3种植物...     

北极新奥尔松地区现代污染源及其指示植物研究

分析了采自北极新奥尔松(Ny-lesund)(78°55′N,11°56′E)煤矿开采区水平剖面12个点位上的三种苔原植物Dicranumangustum(苔藓类植物)、Puccinelliaphryganodes(穗状植物)和Salixpolaris(管状植物)及土壤中10种重金属(Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn、As、Se)及S、TOC的含量。结果显示采矿过程中煤层的暴露是本地区的Hg、Cd、S污染的主要来源。三种分布最广泛、数量最多的苔原植物中苔藓植物Dicranumangustum对重金属元素具有最大的富集能力,位于矿区的Dicranumangustu体内污染元素含量显著高于非矿区部分,这也说明该水平剖面上的元素污染是由当地煤矿开采导致的。同时发现,Dicranumangustum体内元素积累和土壤中元素浓度之间沿水平剖面的变化趋势较一致,能较好地反映本地区的污染状况,可以作为污染监测和指示植物。从全球区域对比来看,北极新奥尔松苔藓体内污染水平显著低于邻近的北欧等工业区,但却是北极地区Hg、Cd和S污染最严重地区,同时也比南极地区高。     

北极苔原新奥尔松地区的地表辐射特征

利用我国北极黄河站所在地,德国Koldewey站1993-2003年的资料,对新奥尔松地区的地表辐射特征进行了初步分析。结果表明,由于云的影响,新奥尔松极昼期间的日照百分率仅为32.2%。暖季由于下垫面地表冰雪融化,地表反射率迅速减小,地面吸收辐射和地面有效辐射都迅速增大。全年累计的净辐射为正值;暖季是接受太阳辐射能的主要时段,寒季接受的太阳辐射能极少。虽近10年来新奥尔松地区的气温增加十分显著,但各辐射量的变化趋势不明显。地表辐射实测值与同期NCEP/NCAR相邻格点逐日资料的比较表明,NCEP资料对各辐射项模拟的精度不高。     

北极新奥尔松地区鸟粪土的分子有机地球化学研究

本文研究了位于北极地区的斯瓦尔巴(Svalbard)群岛上的新奥尔松(Ny-lesund)地区的鸟粪土层(YN)的分子有机地球化学组成特征。YN沉积物的烷烃呈双峰分布,奇偶优势不明显,烷烃组分包含UCM(不可分辨成分),姥鲛烷、惹烯是烷烃的主峰,表明烷烃组分受到附近三叠纪含煤地层的强烈影响。脂肪醇类组分偶奇优势明显,主要为现代生物来源。甾醇以谷甾醇为主,由于谷甾醇是草食动物粪便的主要甾醇,所以YN沉积物中谷甾醇可能来源于鸟粪。脂肪酸类组分的偶奇优势同样十分明显,不饱和脂肪酸以C18∶1为主,除脂肪酸外,还检测到β-羟基酸和ω-羟基酸。综合YN生物标志物的组成与分布特征,认为YN既受到附近含煤地层的影响,也受到附近的鸟粪和植被的影响。     

北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究

从北极斯瓦尔巴群岛冰川流域的上、中、下游采集了5种代表性土壤和冰川融水样品(MT、AT、TN、BT、MS),采用常规LB和严格无氮培养基低温培养方法,对其中的可培养细菌和潜在固氮细菌进行了总菌计数以及菌株的富集、分离与纯化。经菌落菌体形态观察、16S r RNA基因初步测序排重、固氮基因nif H的PCR检测,分别选取48株可培养分离细菌和31株潜在固氮菌进行了基于16S r RNA基因全序列测定的系统发育分析。目的是初步了解该特殊生境中可培养细菌(包括潜在固氮菌)的多样性及其分布状况,为进一步研究它们在此生境中的生态功能奠定基础。实验结果表明,可培养细菌在5个采集样品中的总菌数为BTTNATMT=MS,严格无氮培养基分离菌总菌数为BTATMTTNMS。48株可培养代表菌分属于Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes 4个门的7纲、14属之中,它们在5个样品中的多样性程度为BT(6纲、6属)MT(4纲、6属)AT、MS(均为3纲、3属)TN(2纲、3属),优势菌群主要分布在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属(20.8%,集中在AT、BT、MS样品中)和β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属(35.4%,集中在MS样品中),表现出一定程度的系统发育多样性。潜在固氮菌实验结果表明,能在严格无氮培养基上生长且可检测到nif H的31株代表菌具有极为单一的系统发育多样性。其中90.32%菌株集中在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属,仅在MT和MS样品中有3株菌分布在α-proteobacteria纲的Rhizobium属、β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属和Actinobacteria纲的Arthrobacter属,它们与分离自其他极端环境的相关标准菌株具有高度16S r RNA基因同源性。另外,本实验还发现有8株菌的16S r RNA基因序列与相关标准菌株的相似度低于98.50%,推测它们具有成为该特殊生境下新种的潜质。     

南极普里兹湾可培养浮游细菌群落结构研究

针对南极普里兹湾内达恩利角附近海域的3个测站共12份海水样品,采用寡营养培养基分离培养极地浮游细菌,通过PCR方法获取其中95株细菌的16S rRNA基因序列。序列分析结果表明,分离获得的95株细菌分属α-变形杆菌纲(Alphaproteobactia)、γ-变形杆菌纲(Gammaproteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3个类群下的35个不同分类单元,其中α-变形杆菌纲为优势细菌,在不同水层中所占的比例为52.6%—62.5%。通过Shannon多样性指数分析发现,南极普里兹湾陆架区测站P2-14多样性指数较陆坡区两测站P2-11和P2-8的高,细菌多样性与浮游植物量和生产力水平呈现正相关。表层细菌Shannon多样性指数最低,50 m水层最高,100和200 m水层多样性指数变化不明显,真光层水体中细菌垂直分布与营养盐和溶解氧浓度存在关联。此外,采用寡营养陈海水培养基,还获得了一些与已报道的16S rRNA基因序列相似性较低的菌株,它们代表了微生物新物种,可能也是南极真光层特有的细菌。研究工作表明,南极普里兹湾真光层水体中蕴藏着丰富的浮游细菌资源,它们有待保护、开发和利用。     

北极新奥尔松地区湖泊沉积物色素含量变化及环境意义

大量的古气候资料和现代器测数据表明,最近100年来北极气候经历了明显的变暖过程,这必然会对脆弱的极地湖泊生态系统产生影响。以北极新奥尔松地区的湖泊沉积柱样为研究对象,对其中4种色素(叶绿素及其衍生物CD、总胡萝卜素TC、蓝藻叶黄素Myx和颤藻黄素Osc)进行了分析,结合其他物化指标如碳酸钙含量、TOC等,从历史演化的角度重点探讨了新奥尔松地区最近100年以来湖泊初级生产力演化过程。结果表明,在相对寒冷的小冰期,气候对湖泊中藻类的生长不利,湖泊生产力下降,沉积物中色素含量出现低值,生物硅含量降低;表层5cm(对应约1890AD)沉积物中有机质含量显著升高,各色素含量均明显增加,表明小冰期后气温上升,导致湖泊藻类生长迅速,湖泊生产力大大提高,但此时生物硅仍保持在相对较低的水平,这可能与其他藻类的竞争生长有关。最近100年,沉积物中Osc/Myx比值不断降低,表明该湖泊中蓝藻含量不断上升,暗示北极地区人类活动的增强可能导致湖泊营养水平增加。     

北极新奥尔松地区土壤中生物硅含量及形态特征

硅循环与碳循环密切相关,生物硅作为硅的重要载体,在全球硅循环中占有十分重要的地位。目前,人们对陆地生态系统的硅循环做了大量研究,但对极地地区硅的研究却极为少见。利用中国第五次北极考察获得的土壤与植物样品,对北极新奥尔松地区中国黄河站站基表层土壤中生物硅的含量及土壤和植被中生物硅(主要为植硅体)的形态进行了初步研究。主要结论为:北极新奥尔松地区中国黄河站站基附近表层土壤中颗粒有机碳的含量为1.00—69.3 mg·g-1,平均值为13.7 mg·g-1;颗粒有机氮含量为0.11—9.84 mg·g-1,平均值为1.43 mg·g-1;可溶态硅含量为3.90—26.3μg·g-1,平均值为10.7μg·g-1;生物硅含量为5.60—9.97 mg·g-1,平均值为7.56 mg·g-1,且其含量与土壤颗粒态有机碳和颗粒有机氮呈正相关关系,表明三者具有相似来源。北极表层土壤生物硅比温带、热带地区生物硅含量要高。植物样品中植硅体形态以帽形、圆形、平滑棒形、齿形、刺棒形和哑铃形等形态为主,大小在10—100μm之间。土壤样品中的植硅体主要来源于植物,形态分别为平滑棒形、刺棒形、圆形、哑铃形、鞍形、尖形和帽形,另外硅藻也是北极土壤中生物硅的组成部分,其中裸露土壤中藻类(羽纹纲硅藻)占生物硅的多数(93.3%)。对比发现,有植被覆盖的土壤中,土壤有机碳、可溶出态硅、生物硅含量和植硅体形态丰富度往往比无植被覆盖或寡植被区土壤高,这表明尽管该地区植被稀少,但植物生长对该地区土壤硅循环存在显著影响,值得进一步关注。     

青藏高原北部湖泊沉积物中基于不同碳源可培养细菌多样性

自然环境溶解有机碳（DOC）的组成影响着微生物群落结构,不同微生物类群对有机碳源类型的利用表现出差异。然而,纯菌株的碳源利用选择性及其和盐度的关系却仍不是很清楚。本文采用单碳源纯培养技术、聚合酶链式反应（PCR,Polymerase Chain Reaction）和相关统计方法,研究了青藏高原北部六个湖泊（洱海、青海湖、托素湖、尕海1、尕海2、小柴旦湖）沉积物中的基于不同碳源可培养细菌多样性及其与盐度的响应关系。采用七种不同类型的单碳源（甲酸钠、乙酸钠、丙酮酸钠、乳酸钠、葡萄糖、纤维素、混合氨基酸）进行培养筛选。本文共获得10个细菌分类属,它们分属于假单胞菌属（Pseudomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、希瓦氏菌属（Shewanella）、脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、动性球菌属（Planococcus）、盐单胞菌属（Halomonas）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、弧菌属（Vibrio）、交替假单胞菌属（Pseudoalteromonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）。其中,盐单胞菌属菌株可利用本研究使用的所有碳源类型,说明这类细菌具有广泛碳代谢途径,并潜在地参与了青藏高原北部湖泊碳循环过程。所得的纯菌株利用不同碳链长度的碳源具有选择性,即随着盐度增高,某些菌株更偏向利用结构更加复杂的碳源。总之,盐度不仅影响着纯培养细菌群落多样性,而且还影响着细菌对碳源类型的选择。     

青藏高原北部湖泊沉积物中基于不同碳源可培养细菌多样性

前人研究显示微生物群落对有机碳源的利用具有选择性,但是纯菌株对碳源利用的选择性却不甚明了。此外,在盐湖环境中微生物出于能量的考虑可能选择性利用有机碳源以抵抗盐度渗透压。因此,盐度可能间接地影响微生物对有机碳源的利用。然而,目前类似的相关研究较少。采用单碳源纯培养技术、16S rRNA基因序列分析和相关统计方法,研究了青藏高原北部6个湖泊(洱海、青海湖、托素湖、尕海1、尕海2、小柴旦湖)沉积物中基于不同碳源可培养细菌多样性及其与盐度的响应关系。采用7种不同类型的单碳源(甲酸钠、乙酸钠、丙酮酸钠、乳酸钠、葡萄糖、纤维素、混合氨基酸)进行培养筛选。共获得10个细菌分类属的75株纯培养菌株,它们分属于γ-变形菌纲的气单胞菌属(Aeromonas)、盐单胞菌属(Halomonas)、希瓦氏菌属(Shewanella)、假单胞菌属(Pseudomonas)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、弧菌属(Vibrio),β-变形菌纲的脱氯单胞菌属(Dechloromonas)以及芽孢杆菌纲的芽孢杆菌属(Bacillus)、微小杆菌属(Exiguobacterium)和游动球菌属(Planococcus)。其中,盐单胞菌属菌株可利用研究中使用的所有碳源类型,说明这类细菌具有广泛碳代谢途径,可能潜在参与了青藏高原北部湖泊碳循环过程。研究发现所得纯菌株对不同碳链长度碳源的利用具有选择性,即随着盐度增高,某些菌株偏向利用结构更加复杂的碳源。总之,盐度不仅影响着纯培养细菌群落多样性,而且还影响着细菌对碳源类型的选择。     

白令海北部表层沉积物中细菌多样性的研究

提取白令海表层沉积物样品总DNA,构建沉积物中的细菌16SrDNA文库,通过RFLP酶切分型与序列测定,进行沉积物中的细菌多样性及系统发育分析。结果表明,该沉积物中细菌多样性丰富,获得的125条序列归属于10个细菌类群,包括占据优势地位的变形细菌(Pro-teobacteria,49.6%)、酸杆菌门(Acidobacteria,20.8%),以及拟杆菌门(Bacteroidetes,6.4%)、放线菌门(Actinobacteria,5.6%)、浮霉菌门(Planctomycetes,5.6%)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae,4%)、疣微菌门(Verrucomicrobia,2.4%)、绿弯菌门(Chloroflexi,1.6%)、纤维杆菌门(Fibrobacteres,0.8%)、螺旋体(Spirochaetes,0.8%)。此外,还有一部分分类地位尚不明确的细菌(2.4%)。而在变形细菌中,δ、γ亚群为其中的优势类群。     

南极欺骗岛土壤细菌群落结构和多样性分析

采用基于16S r DNA克隆文库的非培养方法和传统培养方法相结合的手段,对南极欺骗岛土壤细菌群落结构及多样性进行了初步分析。对来自16S r DNA克隆文库的118个阳性克隆进行测序和序列比对,结果显示细菌来自放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3大门的39个操作分离单元(OTU),其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占65.25%和28.81%。放线菌门的主要优势属为鱼孢菌属(Sporichthya)、类诺卡式氏菌属(Nocardioides)、束缚菌属(Conexibacter)、Gaiella和节杆菌属(Arthrobacter)。变形杆菌门的主要优势属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和热单胞菌属(Thermomonas)。采用6种培养基对细菌进行培养和分离,共得到57株菌,来自放线菌门、变形杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门4大门的13个OTU,其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占57.89%和31.58%。优势属是放线菌门的节杆菌属(Arthrobacter)、雷夫松氏菌属(Leifsonia)和变形杆菌门的假单胞菌属(Pseudomonas)。本论文为研究欺骗岛土壤细菌多样性以及有益菌种资源的开发和利用奠定了基础。     

砾间接触氧化反应器中细菌多样性评价

采用分子生物学手段,通过构建16S rDNA基因文库,对新型剩余污泥减量化处理系统——砾间接触氧化反应器中细菌多样性进行了系统发育分析;通过多样性指数、丰富度指数、均匀度指数及优势度指数,对细菌多样性及优势菌种富集状况进行了系统评价。结果表明:共有80个克隆子,分别代表29个OTU,用于系统细菌分析。其中,石球外膜46个克隆子(17个OTU),石球内泥34个克隆子(12个OTU)。生物膜中细菌多样性及优势菌种富集状况均好于孔隙内泥中的细菌。     

北极新奥尔松地区王湾和海湾河溶解N2O分布及影响因素

分别于2013年8月和2015年8月对北极斯瓦尔巴德(Svalbard)群岛的王湾(Kongsfjorden)峡湾和海湾河(BayelvaRiver)等水域进行了调查,对水体中溶解氧化亚氮(N_2O)分布及影响因素进行了研究。结果表明,2013年8月王湾表层溶解N_2O浓度范围为10.95—13.32 nmol·L~(-1)、平均值为(12.47±0.71) nmol·L~(-1),海湾河表层溶解N_2O浓度范围为10.66—16.83 nmol·L~(-1)、平均值为(14.65±1.54) nmol·L~(-1); 2015年8月王湾表层溶解N_2O浓度范围为11.40—13.07 nmol·L~(-1)、平均值为(12.39±0.53) nmol·L~(-1),海湾河表层溶解N_2O浓度范围为9.38—15.45 nmol·L~(-1)、平均值为(12.99±1.98) nmol·L~(-1)。王湾西北部水体中N_2O分布受北大西洋暖水团输入影响,东南部受多条冰川融水输入影响;同时,沉积物可能通过反硝化等微生物活动释放N_2O。王湾水体中ΔN_2O和表观耗氧量(AOU)呈负相关性,表明微生物活动对王湾水体N_2O的产生和消耗贡献较小。2013年8月海湾河冰川融水中N_2O呈现不饱和特征(78%),受温度和水气交换影响,海湾河N_2O饱和度自上游冰川融水78%向河口逐渐增加至96%。受海冰融水稀释影响,王湾表层N_2O也表现出不饱和特征。2013年8月王湾表层N_2O饱和度范围为77%—98%、平均值为(89±6)%; 2015年8月王湾表层N_2O饱和度范围为90%—101%、平均值为(95±4)%。新奥尔松(Ny-?lesund)地区水体中N_2O饱和度主要与温度等因素有关,其不饱和的特征使该地区水体成为大气中N_2O的汇。     

北极新奥尔松地区有机氯农药和多氯联苯在不同环境样品中的浓度及特性

采用毛细管气相色谱法(GC-ECD)对北极新奥尔松地区地表沉积物、苔藓和动物粪便中的有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)进行分析研究。所有样品和空白的回收率分别为69.5%-92.2%(78.8%)、75.1%-112.1%(98.5%)和67.7%-95.1%(79.5%),相对标准偏差分别为6.7%、8.0%和11.3%。检测到OCPs中主要的单体是HCHs和DDTs,浓度范围分别为0.86-4.50ng/g(2.24ng/g)和0.22-1.09ng/g(0.55ng/g),其中HCHs主要以α,β异构体为主,二者占HCHs总量的81.6%,DDTs则主要以单体p,p′-DDD为主。样品中PCBs的浓度范围在0.20-3.25ng/g(0.84ng/g)之间,主要由四氯、五氯和六氯代PCBs同类物组成,分别占总量的23.8%、26.7%和32.3%。本文对HCHs和DDTs各组分间的比值进行了对比研究,并对PCBs同系物进行了主成分分析,证实大气传输是新奥尔松地区环境中POPs污染来源的主要途径之一,并且POPs污染来源具有相同的输入途径。     

古尔班通古特沙漠苔藓结皮中可培养细菌多样性特征

在不同类型的生物土壤结皮中,苔藓结皮蓄水能力、抗机械干扰和固沙的能力最强,在受损沙地的人工修复中发挥着更为重要的生态作用。通过挖掘具固氮、固沙等功能的重要菌株资源可改善苔藓结皮的土壤结构、增强苔藓植物抗旱性、提高苔藓生长。前期工作中发现集中分布于垄间低地的苔藓结皮中微生物数量远高于沙垄其它部位的结皮,但究竟是哪些特殊类群的细菌对苔藓结皮的生态功能产生影响尚不清楚。本文对苔藓结皮中数量占绝对优势的细菌多样性进行了进一步的分析,结果表明:(1)分离、纯化的25株菌可初步归为3门3纲4目6科6属,未见新属。其中,芽孢杆菌属(Bacillus)占绝对优势(52%);(2)进一步的blast同源性分析表明,25株菌可归为18个OTUs(OperationalTaxonomicUnit),未见疑似新种(同源性均97%),其中芽孢杆菌属OTU比例最高(39%);(3)将结果与前期工作中地衣结皮可培养细菌多样性进行了对比分析,发现该沙漠苔藓结皮中的可培养细菌Shannon-Wiener多样性指数为2.77,高于地衣结皮(2.55)。这与苔藓结皮具有更强的抗风蚀能力和更高的蓄水能力有关。而硅酸盐细菌在两类结皮中均存在,该类菌株将与苔藓植物协同固沙,推进生物土壤结皮的发育。     

南极菲尔德斯半岛土壤可培养细菌多样性分析

对中国第29次南极科学考察采自南极菲尔德斯半岛区域16个站位的土壤样品进行了细菌的分离培养。经细菌16S r DNA序列测定及系统发育分析,共鉴定得到3个门,13个属的67株细菌。其中优势门为放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria),优势属为节杆菌属(Arthrobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)。对受到不同外界动物因素影响的4个典型站位的土壤理化性质进行了测定,初步分析了土壤理化因子对可培养细菌群落结构的影响。结果表明在菲尔德斯半岛人活动对土壤中可培养细菌群落的影响显著区别于企鹅和海豹。研究还对产淀粉酶的菌株进行了筛选,发现8株产淀粉酶的菌株。