南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及其代谢特征研究

冰川土壤中的微生物是冰冻圈生态系统中的重要组成部分。南极纳尔逊冰川四周环海,临近海洋的物质输送和其他因素扰动改变了近岸土壤中部分理化因子,从而对土壤中的微生物群落产生影响。本研究采集了南极纳尔逊冰川不同近海距离处的土壤样品,并对其进行了细菌和古菌V4区扩增子测序以及宏基因组测序,探讨了不同近海距离的冰川土壤中的微生物群落结构和代谢潜能。物种多样性结果显示,不同位点的土壤微生物群落组成有所差异,但变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等在冰川土壤样品中普遍存在且相对丰度较高。宏基因组分析结果显示,不同近海距离的冰川土壤微生物群落的功能基因分布不同,且能量代谢和跨膜运输等代谢途径的基因的丰度随着采样位点远离海洋而降低。冰川土壤中碳、氮、硫代谢分别以还原性柠檬酸循环、反硝化、同化硫酸盐还原途径为主,其中反硝化途径基因在所有样品中丰度较高。通过分箱组装获得了含有反硝化功能基因的基因组bin＿71,并重构了其核心的代谢通路。本研究初步揭示了南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及代谢潜能,为后续南极冰川土壤新物种的发现、功能基因的挖掘、以及探究全球气候变暖下海洋对沿海生态系统的影响提供了基础数据。     

细菌活的非可培养状态研究进展

细菌活的非可培养状态(Viable but nonculturable state,VBNC)是指某些细菌在不良环境中所形成的休眠状态,常规条件培养下不能繁殖,却仍然保持代谢活性。VBNC细菌的形态、生理生化、遗传特征等都会发生变化,且能在适宜条件下复苏为可培养状态。这一概念是1982年中国海洋大学徐怀恕在美国马里兰大学访问期间,与Rita R. Colwell等首次提出的,在国内外引起了极大反响和关注。迄今为止,国际上已发表VBNC相关论文10 800余篇。本文在这些文献的基础上,针对VBNC细菌近40年的研究成果进行系统阐述,包括VBNC细菌的发现、主要类群和诱导因素、形成机制、生物学特征、检测和复苏方法以及环境VBNC细菌的分离培养等。目前绝大多数海洋微生物尚未获得纯培养,对VBNC细菌进行复苏或将成为分离培养海洋环境中未培养微生物的重要手段。     

雅浦海沟海参(Synallactidae)肠道微生物多样性及系统进化分析

为研究超深渊海参肠道微生物多样性,了解其所在沉积环境的物质循环特征,利用MiSeq高通量测序技术,对雅浦海沟海参肠道微生物16S rDNA的V3-V4和V4-V5可变区基因序列进行了扩增,并与近岸养殖刺参(Apostichopus japonicus)肠道微生物的多样性和组成进行比较。实验结果显示,与养殖刺参比雅浦海沟海参肠道细菌的多样性(辛普森指数和Chao1指数)和丰富度(ACE指数和香农指数)均较低;雅浦海沟海参肠道细菌主要包括γ-变形菌(Gammaproteobacteria,34.1%)、α-变形菌(Alphaproteobacteria,16.0%)和拟杆菌(Bacteroidetes,24.0%),古菌主要由奇古菌门(Thaumarchaeota,98.8%)组成;雅浦海沟海参肠道中,化能自养的氨氧化古菌亚硝化侏儒菌属(Nitrosopumilus)相对丰度达95.6%,甲基营养的硝酸盐还原菌(Methylotenera)相对丰度为10.6%;而养殖海参肠道中硫酸盐还原菌(28.1%)和硫氧化菌硫卵形菌属(Sulfurovum,13.7%)的相对丰度较高。16S rDNA基因序列的系统进化分析结果表明,亚硝化侏儒菌与超深渊沉积环境中奇古菌门亲缘关系最近,且遵循氨氧化古菌从陆地到深海进化的理论;雅浦海沟海参和养殖海参的肠道微生物组成差异可能反映了超深渊和近海沉积环境中氮循环、硫循环特征。本研究可以为揭示超深渊物质循环和能量流动及生命演化提供参考。     

不同饲养方式对乌鳢(Ophiocephalus argus)肠道微生物群落结构差异及种类多样性的影响

以乌鳢(Ophiocephalus argus)为研究对象,采用不同日粮饲喂,试验W1组饲喂冰鲜鱼,试验W2组饲喂畜禽内脏。12周后,取肠道内容物,利用16S rDNA技术研究投喂不同饲粮的乌鳢肠道生物群落结构差异和微生物多样性,分别获得W1组和W2组乌鳢肠道细菌有效序列51124和39298条。结果分析表明;W1组和W2组物种注释(operational taxonomic unit,OTU)数目分别为2631和4114条,分类地位明确的细菌种类分别隶属5个属和49个属,W1组和W2组乌鳢肠道细菌种类差异很大。W1组乌鳢肠道细菌的优势类群是邻单胞菌属(Plesiomonas)、狭义梭菌属(Clostridium sensu stricto)、鲸蜡菌属(Cetobacterium);W2组乌鳢肠道细菌的优势类群是狭义梭菌属(Clostridium sensu stricto)、邻单胞菌属(Plesiomonas)、Spartobacteria、甲基副球菌属(Methyloparacoccus)、杆菌属(Alsobacter)、Saccharibacteria、分支杆菌属(Mycobacterium)。W2组乌鳢肠道细菌香农指数高于W1组乌鳢肠道细菌,表明前者肠道细菌多样性大于后者。本实验揭示了畜禽内脏饲喂乌鳢肠道细菌的群落种类多样性、OTU丰富度和物种总数均高于冰鲜鱼饲喂乌鳢;W1组肠道有益菌OTU丰富度大于W2组,且W2组还存在一些潜在致病菌。本研究为乌鳢的健康养殖和后续肠道微生物资源的挖掘提供了理论依据。     

雪宝顶区块流域钙华形成的生物作用研究

钙华不仅具有重要的景观旅游价值,而且对确定区内碳酸盐沉积特征、环境演化规律及同期环境生物的作用与贡献有重要的研究意义.本文在对比国内外典型钙华特征的基础上,以黄龙和九寨沟为例,对雪宝顶区块流域内钙华的沉积特征、环境化学与生物作用进行阐述,指出了雪宝顶区块流域冷水型钙华的形成与演化是化学沉积-溶解作用、生物沉积与溶蚀作用...     

城区河道生态修复治理工程：以南京市金川河生态修复为例

金川河作为城区内河,是南京市城北地区的重要通江河道,其水质改善直接关乎长江的保护。针对金川河水体氨氮含量过高的问题,采用曝气复氧、生物修复、生态岸线改造、沉水植物种植及生态驿站构建等生态修复措施,恢复城区河道生态系统。工程完工后,河道下游水质监测显示,金川河入江口氨氮指标已稳定达到地表水Ⅴ类标准,氨氮(NH3-N)、总磷(TP)及溶解氧(DO)等指标也得到进一步提升。金川河生态修复技术的应用对类似城区河道治理项目具有借鉴意义。     

胶州湾沉积物中石油降解菌的降解能力及多样性研究

2013年青岛输油管道爆炸,大量石油污染了附近海岸。课题组采集了污染的沉积物样品,以原油为唯一碳源和能源,富集了四个石油降解菌群。生物多样性和群落分析表明,Luteibacter、Parvibaculum 和属于食烷菌科的一个属是降解菌群的主要优势菌,都属于变形菌门。从石油降解菌群中分离筛选,获得了9株具有不同16S rRNA基因序列的降解菌,分别属于8个属。重量法测定降解菌的石油降解率,其中5株的石油降解率大于30%。GC-MS分析结果表明,石油降解菌多倾向于降解烷烃,对多环芳烃的降解能力较差,其中5株细菌的烷烃降解率较大,仅1株菌D2对多环芳烃的降解率较大,其降解率在34.9%到77.5%。通过对高通量数据的分析,表明食烷菌属是菌群A和菌群E的主要降解菌群,其中筛选获得的菌株E4可能是菌群E的一株优势降解菌。本研究所筛选菌株证明了其石油降解潜力,为油污染海滩生物修复提供了菌株资源。     

淡化浓海水日晒盐田原核微生物多样性分析

海滨日晒盐田具有稳定且独特的生态系统。淡化浓海水排入盐田制盐,对盐田生态系统的稳定及盐田的可持续发展具有一定的影响。本研究分析天津汉沽淡化浓海水日晒盐田不同季节不同盐度盐池原核微生物多样性现状及群落结构变化,以期为评估淡化浓海水对盐田原核微生物群落影响提供理论依据。采用温度梯度凝胶电泳和序列测定等方法,分析不同月份不同盐度盐池中细菌和古菌的多样性与群落结构变化。分别采用香农-威纳指数、加权丰富度指数和均匀度指数分析盐田微生物群落多样性、丰富度和均匀度。结果表明,淡化浓海水和溴后水中均未检测出细菌和古菌。不同月份不同盐度盐池样本中细菌多样性变化不大,优势菌主要为γ-变形菌门(γ-Proteobacteria)中的Spiribacter salinus和Pseudoalteromonassp.;古菌仅出现在盐度最高的Ⅶ号盐池中,优势古菌为广古菌门(Euryarchaeota)的Halogeometricum sp.。天津汉沽淡化浓海水日晒盐田中细菌的多样性和丰富度较低,春夏两季细菌群落结构较为稳定,秋冬季节细菌群落结构变化明显。盐度不同的盐池中细菌群落结构变化较大,随着盐度逐渐升高, Spiribacter salinus逐渐取代Pseudoalteromonas sp.成为占主要地位的优势菌种。     

A culture-dependent survey of thermophilic bacteria from hot springs in Xiamen area in China

Microbes are believed to play important roles in ecosystem function in many environments. The hot springs of Xiamen Island are close to the Xiamen Sea, and may have some characteristics different from those of inland hot springs. Microbes living in the hot springs of Xiamen may have new characteristics. However, little is known about microbial communities of hot springs close to the Xiamen Sea. A culturedependent survey of microbial population in the Xiamen hot springs was performed by using an approach combining total cellular protein profile identification and 16S rRNA gene sequencing. A total of 328 isolates of bacteria were obtained from liquid and sediment samples from the Xiamen hot springs, including neutrophilic thermophilic bacteria and moderately thermophilic acidophiles. Neutrophilic thermophilic bacteria, which grow at a temperature range of 55—90℃ including Rhodothermus marinus (Strain 1), Thermus thermophilus (Strain 2), Thermus thiopara (Strain 3), Geobacillus stearothermophilus (Strain 4), Geobacillus thermoleovorans (Strain 5), and Pseudomonas pseudoalcaligenes (Strain 6), were recovered by 2216E plates. Moderately thermophilic acidophiles, which can grow at temperatures above 50℃ and a pH range of 1.8—3.5 such as Alicyclobacillus acidoterrestris (Strain 8), Sulfobacillus acidophilus (Strain 9), and Sulfobacillus thermosulfidooxidans (Strain 10), were isolated on selective solid medium containing sulfur and Fe2+. Among these strains, Rhodothermus marinus, Thermus thermophilus and Geobacillus stearothermophilus are not only thermophiles, but also halophiles. One bacterium strain (Strain 6) shared 99% nucleotide sequence homology with Pseudomonas pseudoalcaligenes on the 16S rRNA gene sequence, but was quite different from Pseudomonas pseudoalcaligenes in biological characteristics, suggesting that it may represent a novel thermophilic species. Results indicated that various species of neutrophilic thermophiles and moderately thermophilic acidophiles were widely distributed in the Xiamen hot springs and that Rhodothermus marinus and Thermus thermophilus dominated the cultivable microbial community.