实验旨在探究不同水平的大豆球蛋白对克氏原螯虾(Procambarus clarkii)肠道菌群和抗菌相关基因的影响.在饲料中添加0(G0组,作为对照组)、1.82％(GL组)、3.64％(GH1组)、5.46％(GH2组)和7.28％(GH3组)五种不同水平的大豆球蛋白饲喂克氏原螯虾(平均体重约为4.3 g)4周.养殖实验结束后测定肠道微生物的组成和抗菌相关基因的表达.结果显示:(1)饲料中的大豆球蛋白对克氏原螯虾肠道菌群的Alpha多样性没有显著性影响,但改变了其肠道菌群组成.GL组Cloacibacterium、沙曼气单胞菌(Aeromonas sharmana)等菌群的相对丰度显著高于其他4组.与G0组相比,红杆菌属(Rhodobacter)、副球菌属(Paracoccus)、丙酸杆菌属(Propionicimonas)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)等益生菌及亨氏柄杆菌(Caulobacter henricii)的相对丰度在GH2或GH3组中显著下降;而GH3组壤霉菌属(Agromyces)、巴氏微杆菌(Microbacterium barkeri)、假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomonas)和军团杆菌属(Legionella)等潜在病原菌的相对丰度显著高于G0组.(2)随着大豆球蛋白水平的升高,各组肠道抗菌相关基因的表达水平呈现一次线性和二次响应的变化趋势.与G0组相比,GL组抗脂多糖因子(alf)、甲壳素(cru)和血蓝蛋白(hem)基因的表达水平显著下降;除组织蛋白酶-B(cst-b)外,GH1、GH2和GH3组其他抗菌相关基因的表达水平随着饲料中大豆球蛋白水平的升高而显著上升;GH2组cst-b的表达水平显著高于其余4组.(3)斯皮尔曼相关分析结果表明肠道菌群和抗菌相关基因之间存在显著的相关关系.cru、alf、C型凝集素(lec-c)、溶菌酶(lys)、白细胞介素增强因子结合子-2(iebf-2)、hem、热休克蛋白-70(hsp-70)和cst-b的表达水平与亨氏柄杆菌、副球菌属、红杆菌属、丙酸杆菌属、Desulfovibrio putealis、Thermomonas dokdonensis、沙曼气单胞菌和气单胞菌属、Chitinilyticum aquatile、台湾几丁质杆菌、Cloaci-bacterium 和生丝微菌属等菌群的相对丰度具有显著的负相关关系;而与壤霉菌属、产气荚膜梭杆菌(Clostri-dium Perfringens)、巴氏微杆菌、乳球菌(Lactococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、类诺卡氏菌属(Nocar-dioides)和Peredibacter starrii等菌群的相对丰度具有显著的正相关关系.综上所述,饲料中低水平的大豆球蛋白(1.82％)在一定程度上能够促进肠道中益生菌的生长,改善肠道菌群健康,同时下调抗菌相关基因的表达;而高水平的大豆球蛋白(≥3.64％)可能抑制了益生菌的生长,导致病原菌的增殖,从而破坏了肠道菌群稳态,并且上调了抗菌相关基因的表达.相关分析结果表明抗菌相关基因与肠道菌群之间可能存在一定的互作关系.

生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道.通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落多样性在生物结皮发育过程中的演变规律及其关键环境因子.结果表明,form IAB、IC和ID的基因丰度均随生物结皮发育呈升高趋势,在地衣结皮最高,在藓结皮又明显降低;form IAB的Chao1 和form IC的Shannon指数随生物结皮演替呈显著上升趋势,而 form IC和ID的Chao1 则在藻结皮达到峰值.物种组成上,IAB型固碳功能菌以蓝藻门的颤藻目占优势,其相对丰度在藻结皮最高,随生物结皮演替逐渐降低;IC型固碳功能菌在裸沙中以土壤红杆菌目为主,而在三种生物结皮中以生丝微菌目、亚硝化单胞菌目和红螺菌目占优势;ID型固碳菌则以硅藻门的舟形藻目占优势,其丰度在裸沙中最高.IAB和IC型固碳功能菌群落结构在藻结皮和地衣结皮类似,而与裸沙和藓结皮差异显著,裸沙与藓结皮亦具显著差异.生物结皮演替过程中生物类群和土壤理化特征的改变为固碳功能菌提供了不同的生态位,土壤总有机碳、全氮、铵态氮、全磷、速效磷和pH对固碳功能菌群落进行综合调控,通过对固碳功能菌的筛选作用,最终改变固碳功能菌群落组成和结构.为深入理解荒漠生态系统生物结皮的光合固碳功能的微生物学机制提供了理论支撑.

针对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)高位池越冬棚养殖模式,采集养殖中后期水样,分析水体微生物群落结构、优势菌种类和水体理化因子的动态变化.结果表明:越冬棚保温效果良好,池塘水温由搭棚前最低的20.6℃上升并维持稳定于26.5℃左右,可满足对虾正常生长需求;养殖中后期水体异养细菌数量在5.10×104 ～2.95×105 cfu·mL-1波动,菌群结构相对稳定,优势菌数量在养殖后期略有增加;嗜冷杆菌(Psychrobacter)、亚硫酸杆菌(Sulfitobacter)等在养殖中后期均为优势种,搭棚后黄杆菌(Flavobacteria)、生丝微菌(Hyphomicrobium)等形成优势;亚硝氮、硝氮和水温是影响养殖中后期水体微生物群落分布的主要理化因子.研究表明,搭建越冬棚有利于保持养殖池塘水环境的相对稳定,养殖中后期水体氮素水平的控制尤为重要.因此,为促进水中有益菌的生态优势,调控水体菌群结构和生态功能,建议在养殖中后期,尤其是搭建越冬棚前后合理使用益生菌制剂,净化水质,稳定生态环境.

为了解老官山汉墓出土竹简饱水保存浸泡液中的细菌群落结构特征,采用PCR-DGGE技术分析竹简浸泡液中细菌多样性,并对回收的DGGE条带进行测序及系统发育分析.结果显示,未浸泡竹简的去离子水(0#)中的细菌丰度(S)、香农-威纳指数(H)、辛普森指数(D)均高于竹简浸泡液样品;而竹简浸泡液样品间的各项指标差异较大,其中121#样品的遗传多样性最高,1#样品多样性最低;PCA主成分分析都显示各样品均存在较大的差异,其中1#样品与其余样品的相似性最低;条带测序结果显示样品中主要的细菌类群归属于α变形菌亚门(Alphaproteobacteria)、β变形菌亚门(Betaproteobacteria)、y变形菌亚门(Gammaproteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)六大细菌类群,分属于贪铜菌属(Cupriavidus)、水杆菌属(Aquabacterium)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、Albidiferax属、生丝微菌科(Hyphomicrobiaceae)、固氮螺菌属(Azospirillum)、涅瓦菌属(Nevskia)、链球菌属(Streptococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、土壤杆菌属(Sediminibacterium)属、丙酸杆菌属(Propionibacterium),其中β变形菌亚门的贪铜菌属(Cupriavidus)在所有样品中均有检出,本研究表明,不同竹简饱水保存浸泡液中的细菌群落结构十分复杂且差异显著,存在可能引发竹简病害的潜在细菌类群,结果可为饱水竹简微生物病害的科学防治提供参考.

目的:筛选新的吡咯喹啉醌(PQQ)产生菌株.方法:收集土壤样品富集培养,分离菌株,NBT染色法快速筛选PQQ产生菌,经Native-PAGE复筛,NBT-Gly法和分光光度法相结合测定菌株PQQ产量;选取产量最高的1株菌考察菌株生长条件,扩增16S rDNA并测序,Blast比对分析确定菌株分类位置.结果:从500余份土壤样品中筛选得到1株PQQ产生菌T28,PQQ产量达13.3 mg/L.该菌株16S rDNA序列与生丝微菌的同源性为96％,确定了T28的最适生长培养基配方.结论:从土壤中筛选到1株新的PQQ产生菌,命名为生丝微菌T28.

[目的]利用大田实验和分子生物学技术进行水稻促生菌解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) FH-1改良土壤微生物组的研究,以初步了解解淀粉芽孢杆菌FH-1的促生机理,为微生物肥料的研制和应用提供理论基础.[方法]设置菌剂FH-1处理(FH)和空白对照(CK)的水稻大田实验,测定植物生理性状包括水稻株高、根长和穗长,并统计水稻的穗数、单穗粒数和千粒重;利用实时荧光定量PCR技术分析水稻根际土壤细菌的数量;利用16S rRNA基因高通量测序解析水稻根际土壤微生物的物种组成;进一步通过Pearson相关统计分析研究水稻-土壤-微生物之间的相互作用.[结果]与空白对照(CK)相比,菌剂FH-1处理(FH)中植物的株高、根长、穗长、单株穗数、单穗粒数、千粒重显著提高,但是土壤理化性质无显著性差异.菌剂FH-1处理(FH)对细菌总数量无显著影响,但是可显著降低微生物α多样性,显著提高土壤中的γ-变形菌纲、绿弯菌门,显著降低土壤中的p-变形菌纲、疣微菌门的丰度(P＜0.05),LEfSe分析显示菌剂FH-1处理(FH)土壤中富集的微生物有19个,主要包括绿弯菌门、PAUC34f、S035、4-29、芽孢杆菌纲、芽孢杆菌目、浮霉菌纲、A31、H39、S0208、Gemmatales、红螺菌目、HOC36、AKIW659、0319-6A21、生丝微菌科、红螺菌科、EB1003、HB2-32-21.相关性分析结果表明施加菌剂FH-1及其富集的相关物种与水稻植株的各个特性呈正相关.[结论]在水稻大田种植中施加微生物菌剂FH-1,可显著促进水稻生长,对土壤理化性质无显著影响,但可以显著改变微生物群落结构和功能,富集有益物种.因此我们推测解淀粉芽孢杆菌FH-1是通过调控根际微生物群落结构和功能促进水稻生长和发育.

吡咯喹啉醌(PQQ)广泛存在于生物体内,具有促进机体生长、维护线粒体功能、促进神经生长因子合成和调节机体自由基水平等生理功能,在医药、食品和化妆品领域具有广阔的应用前景.为提高脱氮生丝微菌Hyphomicrobium denitrificans FJNU-6的PQQ生产性能,文中以高浓度甲醇为拮抗因子进行实验室适应性定向驯化,通过光谱法快速筛选体系,选育PQQ高产正突变株.6轮适应性驯化后,每轮驯化的正向突变率达到90％以上,产量提高1倍的突变株达到10％左右.最后,利用5L发酵罐对突变株FJNU-R8进行分批补料培养,相较于出发菌株,突变株在不同甲醇浓度下pqq和moxF基因簇的表达量较高且差异较小,甲醇消耗和生长速度较慢,PQQ产量达到1 087 mg/L (143 h),单位细胞产量提高了1.42倍,展现出良好的工业应用潜力.文中所述的适应性定向驯化结合快速筛选体系能简单、快速地获得高产PQQ的生丝微菌突变菌株,对其他甲基营养菌高产PQQ突变株的高通量筛选具有借鉴作用.

作为阻燃剂,有机磷酸酯广泛应用于工业制品和人类生活用品中,是一种全球性的环境污染物,因其具有特殊的理化性质,自然条件下很难水解.因此,对有机磷酸酯的微生物降解成了当下的研究热点.通过持续逐级富集,从北京某垃圾处理厂渗透液中富集到一个混合菌群(编号为YC-BJ1),并在降解特性、底物谱以及物种组成多样性3个方面对其进行定性鉴定.该菌群能够高效降解磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate,TPhP)和磷酸三甲苯酯(Tricresyl phosphate,TCrP),培养4d能够实现对100 mg/L TPhP和TCrP的基本降解,降解率分别为99.8％和91.9％.降解特性研究发现,该混合菌群具有出色的环境适应能力,能够在较宽的环境条件下(温度15-40℃,pH 5.0-12.0,0％-4％盐)保持对TPhP的降解能力.底物谱分析发现,混合菌群YC-BJ1能够降解部分含氯有机磷阻燃剂,培养4d,对磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(Tris(1,3-dichloroisopropyl) phosphate,TDCPP)和磷酸三(2-氯乙基)酯(Tris(2-chloroethyl) phosphate,TCEP)的降解率分别为16.5％和22.0％. 16S rRNA基因物种多样性分析发现,混合菌群YC-BJ1中物种丰度最高的3个菌属分别是生丝微菌属Hyphomicrobium (38.80％)、金黄杆菌属Chryseobacterium (17.57％)和鞘氨醇盒菌属Sphingopyxis(17.46％).与目前已报道的有机磷阻燃剂降解菌和菌群相比,混合菌群在降解效率和环境适应能力方面都具有极大的优势,有较广泛的应用空间.高效降解菌群的富集能够为有机磷阻燃剂的降解及其环境污染生物修复提供微生物资源,并为其降解机理的探索提供支持.

有机磷的微生物矿化是海洋磷循环的重要环节,开展有机解磷菌研究有助于揭示富营养化海域有机磷矿化的微生物驱动机制.以phoX为标志基因,采用Illumina高通量测序技术分析了闽江口-平潭海域2019年4月(春季)及7月(夏季)有机解磷菌的多样性及群落特征.结果表明:表层海水样品中有机解磷菌的Shannon指数介于3.21～7.91,各站位多样性春季均大于夏季;沉积物样品中有机解磷菌的Shannon指数介于2.04～8.70,各站位多样性夏季大于春季.春季各站位表层海水有机解磷菌的Shannon指数均高于沉积物,而夏季则相反.表层海水中检测到9个门类的有机解磷菌,主要为变形菌门和蓝细菌门;沉积物中则检测到12个门类,主要为变形菌门和拟杆菌门.在属水平上,有机解磷菌的群落组成呈现时空变异特征.表层海水样品中,春季以雷辛格氏菌属、褐杆菌属、深海球菌属和假单胞菌属等属为主,夏季则以聚球藻属、Halioglobus属、玫瑰变色菌属、褐杆菌属、亚硫杆菌属和生丝单胞菌属等属为主.在沉积物样品中,春季主要菌属包括雷辛格氏菌属、褐杆菌属、弧菌属和亚硫杆菌属;夏季主要菌属包括固氮螺丝菌属、氨基杆菌属、Sulfurifustis属、伯克氏菌属和Thiohalobacter属.此外,在表层海水和沉积物样品中均检测到大量未分类的有机解磷菌.冗余分析显示,溶解氧、水温、pH、可溶性无机氮、亚硝态氮、硝态氮等对闽江口-平潭海域表层海水有机解磷菌群落分布影响较大.表层海水和沉积物中存在的丰富有机解磷菌可能在该海域的磷循环中发挥重要作用.

[目的]为探明锡林河流域潜在不产氧光合细菌(anoxygenic photosynthetic bacteria,AnPB)的陆向分异特征及影响因素.[方法]本研究沿着陆向梯度依次采集水生湍流带、缓流带、滞流带、水偏湿生样带、湿偏旱生样带、旱生样带土壤样品.基于文献建立AnPB在科水平的数据库,运用16SrRNA基因高通量测序筛选科水平潜在AnPB类群及其组成丰度的陆向分异,运用皮尔逊相关性及冗余分析等研究土壤理化因子对潜在AnPB陆向分异的影响.[结果]紫色硫细菌(外硫红螺菌科)和紫色非硫细菌(红杆菌科、红环菌科、醋酸杆菌科、丛毛单胞菌科、全噬菌科)主要分布在水生及水偏湿生生境,其相对丰度与湿度呈显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)正相关关系;紫色非硫细菌(红螺菌科、慢生根瘤菌科、生丝微菌科、红菌科)、芽单胞菌科、酸杆菌科、绿色非硫细菌(蔷薇菌科)等主要分布在湿偏旱生和旱生环境中,其相对丰度与盐度和全氮含量呈显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)正相关关系;多元回归树分析显示,盐度、湿度、全氮对潜在AnPB陆向分异的总解释度分别为62.39％、14.01％、12.68％;结构方程模型拟合结果显示,盐度对红环菌科及全氮和湿度对红杆菌科均发挥正向直接作用.[结论]锡林河流域潜在AnPB具有明显的陆向分异规律,盐度、湿度、全氮是直接或间接驱动潜在AnPB陆向分异的主要环境因子.[意义]该研究结果有助于加深对锡林河流域AnPB生物多样性与生态系统功能的认识,为减少大气中CO2排放和增加土壤固碳提供科学依据.