MALBAC技术扩增微生物群落基因组的效率评估

环境样品的低生物量是微生物宏基因组学研究面临的首要挑战,通过基因组扩增技术来满足高通量测序对DNA样品量的需求是最常用的解决策略。MALBAC(Multiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles)基因组扩增试剂盒最初为扩增和研究哺乳动物的单细胞基因组而研发。本文中,我们通过人工构建的微生物群落来检测该试剂盒在微生物宏基因组扩增方面的效率和应用可行性。结果表明,每个标准反应中,10 pg的DNA模板量足以满足MALBAC试剂盒对样品扩增的需要。每个标准反应DNA模板用量为10和100 pg时,所扩增DNA样品的基因组覆盖度与原始未扩增样品表现出高度的一致性,证明MALBAC试剂盒扩增效果的高度稳定性和一致性。常用的GenomePlex全基因组扩增试剂盒使我们可以在每个标准反应DNA模板量为100 pg的条件下扩增获得足够的DNA样品,但是结果表明该参照试剂盒无法有效的实现对群落中低丰度细菌菌株基因组的线性扩增。对于MALBAC试剂盒和参照试剂盒而言,在扩增高GC含量的微生物物种基因组DNA方面效率低下。我们的实验结果表明MALBAC试剂盒在高效扩增环境样品宏基因组DNA方面的可行性,但对该试剂盒在扩增环境样品中高GC含量微生物物种方面的适用性存在疑虑。     

南水北调来水对密云水库水质及水生生物的影响

2015年9月11日,南水北调水正式进入密云水库,源水区丹江口水库水与密云水库水进行水质汇兑,由于两种水源水质化学特征存在差异,汇兑之后,密云水库水生态存在重构风险。因此,南水入库后,进行汇水区及整个库区的水质、水生态调查监测,明确水库水环境变化,对指导密云水库水质安全管理调度具有重要意义。通过南水入库对密云水库水质、浮游藻类、大型水生植物影响的分析,可以看出：南水入库调水初期,密云水库各水质指标(除pH外)均有所升高;pH呈先下降再升高的趋势,最低达8.2,到2020年恢复到南水入库前水平;2015-2020年密云水库各监测富营养化状态指数值在36～43之间,均为中营养水平,富营养化状态呈逐年改善趋势。库东、金沟浅水区域发生水华的概率大于深水区域;南水入库前后,密云水库浮游植物种类数量变化不大,但优势藻种构成季节变化显著;南水入库后,库区岸边带的沉水植物、挺水植物以及陆生草本植物全部被淹没致死,目前发现潮河入库口和白河入库口存在大量的水生植物,库北岸边带有狐尾藻、大茨藻零星分布。预计库岸带水生植物的大面积恢复还需要多年时间。     

Distribution of general aerobic heterotrophic bacteria in sediment core taken from the Canadian basin and the Chukchi Sea

The occurrence percentage and abundance of General Aerobic Hetero- trophic Bacteria （GAB） were determined by using the method of MPN for 182 sub- samples from 10 sediment cores taken from the Canadian basin and the Chukchi Sea at two different culturing temperatures. The results showed that the general occurrence percentage of GAB was quite high, average abundanees of GAB at cultured temperatares of 4℃ and 25℃ were 4.46 ×10^7 and 5.47×10^7 cells·g^-1（wt）, respectively. The highest abundance of GAB occurred at 20 -22 cm section in the sediment. GAB abundances changed among the section of sediments, but there is a trend ： the a-bundances at the middle or lower sections were lower than those at upper section. Cultivation at 25℃ could improve the occurrence percentage and abundances of GAB, which suggests that the increasing of temperature may change the living circum-stances of GAB. The differences of GAB among the latitudes areas indicated that occurrence percentage and abundances of GAB in middle latitude areas were higher than those in the higher or lower latitude areas, and were more obvious at 4℃ than those at 25℃. The GAB abundances in sediment under the shallower water seemed to be low- er than those in sediments under the deeper water and this status was more obvious at 25℃ than that at 4℃.     

二氧化氯控制欧洲鳗细菌性疾病

以二氧化氯作为一种新型的消毒剂和杀菌剂 ,以传统含氯制剂 (如漂白粉、二氯异氰尿酸钠、三氯异氰尿酸 )作为对照 ,比较其在治疗欧洲鳗细菌性疾病及改善养殖水质方面的显著特性 ,其作用活性与环境 (如 p H、温度、氨及有机物 )因子的关系。结果表明 ,二氧化氯 (Cl O2 )对爱德华氏菌、嗜水气单胞菌和柱状屈挠杆菌有很好的杀灭效果 ,能迅速治愈欧洲鳗的赤鳍病和肝肾病 ,且能有效改善养殖水体 ,水中生化需氧量比对照组下降 10 %～ 30 % ,化学耗氧量下降 5% ,溶氧量提高 8%～ 10 %。当二氧化氯体积分数为 8m L/m3时 ,其杀菌率均高达 90 %以上 ,为氯制剂的 1.8倍 ,且活性不受环境因子的影响     

噬菌弧菌N1对淡水和海水养殖水体细菌群落影响PCR-DGGE分析

【目的】研究噬菌弧菌Bacteriovorax sp. N1在一个投放周期内对淡水和海水养殖环境中细菌、弧菌总数及细菌群落结构的影响。【方法】自市售微生态制剂分离蛭弧菌N1并进行分子鉴定,测定其裂解效果,制备高浓度N1菌液分别投放至淡水红鲤鱼(red carp)和海水仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖水体,采用细菌平板计数法及PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析48 h内水体环境中细菌、弧菌总数及细菌群落结构变化。【结果】经鉴定蛭弧菌N1为噬菌弧菌,其对大肠杆菌(Escherichia coli)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、黄海希瓦氏菌(Shewanella smarisflavi)、灿烂弧菌(Vibrio splendidus)、哈氏弧菌(Vibrio harveyi)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)均有裂解效果。将噬菌弧菌N1投放进淡水和海水养殖环境的12～24 h,其能显著降低两种环境中弧菌含量(P 0.05)。DGGE分析显示添加噬菌弧菌N1后淡水组优势菌群弧菌属(Vibrio,a1)和不可培养杆菌属(Uncultured bacterium, a5)在12 h以后含量有明显的减少,假单胞菌属(Pseudomonas, a3)和红杆菌科Shimia属(Shimia, a6)菌含量增加。海水组优势菌群不可培养杆菌属(c2)菌在12 h时变成非优势菌群,而白杆菌属(Albirhodobacter,c1)增加成为优势菌群。噬菌弧菌N1在水中含量在24 h时降至最低。【结论】噬菌弧菌N1对海水和淡水环境中的弧菌属和不可培养杆菌属菌群有明显的裂解作用导致其含量下降,但也使假单胞菌属(Pseudomonas),红杆菌科Shimia属和白杆菌属(Albirhodobacter)菌群含量增加,但生物效应不明。为维持噬菌弧菌N1对弧菌的控制,需要24 h左右重新补充投放。     

基于高通量测序方法分析荣成月湖潮间带趋磁细菌多样性

荣成月湖是一个典型天然潟湖,潮间带沉积物中存在多种形态趋磁细菌。通过Roche454高通量测序平台,对沉积物样品(B_S)和磁收样品(B_M)进行16SrRNA基因高通量测序,认识荣成潮间带沉积物的细菌群落结构,并了解趋磁细菌多样性及系统进化地位。研究结果表明沉积物样品中主要的细菌类群为δ-变形菌纲,占总细菌数的26.4%,其次是γ-变形菌纲和α-变形菌纲;而磁收样品中细菌多样性和种类明显降低,以α-变形菌纲占绝对优势,相对比例达72.6%。在磁收样品和沉积物样品分别发现了1 612条和186条reads与趋磁细菌相关,分别占细菌总数的5.76%和0.85%,磁收样品中趋磁细菌数是沉积物样品的6.8倍。对两个样品中获得的趋磁细菌序列进行系统进化分析,发现这些序列多数属于变形菌门的α-变形菌纲,以趋磁球菌占绝对优势,少数属于δ-变形菌纲,与多细胞趋磁原核生物亲缘关系最近。海洋趋磁螺菌属仅在B_M样品中检出,趋磁弧菌属在B_M样品优势度高于B_S样品,而多细胞趋磁原核生物和趋磁螺菌属在B_S样品中优势度更高。通过分析样品间的差异OTUs,认为荣成潮间带沉积物中可能存在大量未知的趋磁细菌新类群。研究结果为下一步培养和开发趋磁细菌这一功能菌群,发现趋磁细菌新类群及趋磁细菌生态功能提供了基础资料。     

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。     

南海北部水层间及沉积表层细菌群落的比较分析

细菌群落在海洋生物地球化学过程中起着至关重要的作用。分析判别地理距离和环境条件等因素对细菌群落的影响,有助于理解环境变化如何驱动微生物多样性和功能的机制。通过细菌16SrDNA高通量测序的方法,对南海北部水层及沉积表层细菌群落多样性及空间分布进行比较分析,并检验环境因素、地理限制及海底深度等因素对微生物群落的影响。结果表明,约95%的细菌16SrDNA序列归属于γ-变形菌纲、厚壁菌门、蓝细菌门、α-变形菌纲等优势类群。沉积样本中的优势细菌类群主要与粒度、氮(N)等环境参数相关,而水体样本的优势细菌类群与取样深度密切相关。相关性检验结果显示,沉积样本的α-多样性指数与C有着显著的相关关系,而水体样本的α-多样性指数和β-多样性矩阵则显示与取样深度的显著相关;此外,地理距离和海底深度对β-多样性的影响并不显著,这可能与取样空间尺度有关。     

用于海洋沉积物中厌氧氨氧化细菌分子生态学研究的引物比较

为比较厌氧氨氧化细菌16SrRNA基因的2对特异性引物(Amx368F/Amx820R、Brod541F/Amx820R)在其分子生态学研究方面的优点与不足,本研究采用高通量测序和qPCR技术对长江口及其邻近海域沉积物中厌氧氨氧化细菌细菌的群落组成、多样性和丰度进行比较分析,结果表明,引物Amx368F/Amx820R特异性较高,能够较为完整地反映沉积物中厌氧氨氧化细菌的多样性信息,且其覆盖的厌氧氨氧化细菌丰度与功能基因hzo丰度正相关(P<0.01);而引物Brod541F/Amx820R特异性较低,覆盖部分厌氧氨氧化细菌及其他多个门的细菌,其量化的厌氧氨氧化细菌与功能基因hzo丰度无明显相关关系(P>0.05)。因此,引物Amx368F/Amx820R能够更加真实地反映厌氧氨氧化细菌在海洋沉积物中的群落特征,在其分子生态学研究中更具优势。     

Molecular phylogenetic analysis of sulfate-reducing bacteria from deep sediment layers of the tropical West Pacific warm pool

1IntroductionThe tropical West Pacific warm pool(TWP-WP),which spans an area roughly between10°Nto10°S of the equator from Indonesia to the dateline,has the world’s warmest sea surface temperature ofbeing greater than29℃.With the increase of recog-niz…