本研究以西双版纳热带森林生态系统恢复前期的白背桐群落、中期的崖豆藤群落和后期的高檐蒲桃群落为研究对象,采用高通量测序技术测定土壤氨氧化细菌(AOB)群落的干湿季变化特征,分析热带森林生态系统恢复过程中土壤理化环境变化对AOB群落组成及多样性的影响.结果表明:热带森林恢复显著影响土壤AOB优势门的相对丰度及其季节变化.变形菌门相对丰度均值在恢复前期达最大(71.3％),而放线菌门则在恢复后期达最大(1.0％);变形菌门和放线菌门丰度的干湿季变幅分别在恢复前期和后期达最大.热带森林恢复显著影响土壤AOB优势属相对丰度及其季节变化.亚硝化螺菌属和亚硝化毛杆菌属相对丰度均值在恢复后期达到最大,分别为66.2％和1.5％,而亚硝化弧菌属则在恢复前期达最大,为25.6％;亚硝化螺菌属和亚硝化弧菌属相对丰度的干湿季变幅最大值出现在恢复前期,而亚硝化毛杆菌属丰度的变幅则在恢复中期达最大.AOB群落Chao1、Shannon和Simpson指数均沿热带森林恢复进程显著增加且在湿季高于干季.典范对应分析表明,土壤易氧化碳是AOB群落多样性和放线菌门丰度变化的主控因子;土壤容重和温度是变形菌门丰度变化的主要影响因子;土壤pH、微生物生物量碳、含水率、铵态氮、容重和温度是亚硝化螺菌属、亚硝化毛杆菌属和亚硝化弧菌属的主控因子.因此,热带森林恢复主要通过改变土壤温度、容重及易氧化碳含量而调控优势类群的丰度变化,从而促进AOB群落多样性.

[背景]煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响.[目的]探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征.[方法]选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析.[结果]细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为 Candidatus_Thermoplasmatota 和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera).不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他 2个样点丰富.煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到 6条固碳途径、6 条氮代谢途径和 3 条硫代谢途径.主要的固碳基因为ACAT和E2.2.1.1,固碳途径以还原性三羧酸循环为主;主要的氮代谢基因为nirB、nasA和narG,氮代谢途径以反硝化为主;主要的硫代谢基因为cysH和sir,硫代谢途径以同化硫酸盐还原为主.[结论]本研究可进一步拓展对矿山生态环境的认识,为矿区生态修复、土壤和河流污染的治理提供理论依据.

目的 探讨胎儿生长受限(FGR)的孕妇胎盘菌群特征.方法 招募 2021 年 5 月至 2022 年 5 月在长沙市妇幼保健院行剖宫产孕妇的胎盘为研究样本;FGR组胎盘取自临床定义为新生儿出生体重小于同胎龄第 10 百分位数的孕妇 20 例,健康对照组胎盘来自孕周≥37 周分娩且无其他合并症的孕妇 20 例.使用 16 S rRNA测序对胎盘微生物组进行调查,并确定与 FGR相关的差异分类群特征.结果 FGR组胎盘微生物的香农指数高于健康对照组、辛普森指数低于健康对照组(U值分别为 4.381和 5.012,P＜0.05).两组胎盘微生物的优势门为变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门;与健康对照组相比,FGR组变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门的比例均有降低(U值分别为 3.891、4.264、3.702、5.476,P＜0.05).在门水平方面,与健康对照组相比,FGR组变形菌门、厚壁菌门和芽单胞菌门的比例均有降低(U值分别为 3.642、3.180、2.826,P＜0.05),而未分类细菌门的比例有所增高(U=4.513,P＜0.01).在科水平方面,与健康对照组相比,FGR 组产碱菌科和毛螺菌科的比例均较低,而未分类 k_norank菌科的比例较高(U值分别为 4.746、3.281、4.895,P＜0.05).在属水平方面,两组有 13 个属不同;与健康对照组相比,FGR组新鞘氨醇菌属、无色杆菌属、不动杆菌属、副球菌属、假诺卡氏菌属、木洞菌属、硝化菌属、佩罗单胞菌属、产碱菌科未分类属和毛螺菌科未分类属的比例均有降低(U=1.935～5.174,P＜0.05),而地发菌属、普雷沃氏菌科_NK3B31 属和未分类细菌属的比例均有增高(U值分别为 3.605、3.410、4.895,P＜0.05).结论 FGR中存在明显的胎盘微生物群特征.

海洋浮游细菌在生物地球化学循环过程中具有不可替代的作用.为解析广西北部湾茅尾海夏冬季浮游细菌群落结构及其关键环境影响因子,于 2017 年 6 月(夏季)和 2017 年 12 月(冬季)在该海域设置 7 个站点,采集 0.5m处表层海水样品,利用16S核糖体RNA(16S rRNA)基因高通量测序技术,分析茅尾海浮游细菌群落结构与多样性.结果表明:茅尾海海域浮游细菌隶属于 11 个门、36 个纲、86 个目、188 个科和 506 个属;主要浮游细菌类群为变形菌门(Proteobacteria,52.47%)、厚壁菌门(Firmicutes,17.34%)、放线菌门(Actinobacteria,16.39%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,7.54%)和蓝细菌门(Cyanobacteria,5.38%),共占浮游细菌总丰度的 99.12%.北部湾茅尾海夏季浮游细菌群落Chao 1 指数和Richness指数均显著(P<0.05)高于冬季.主坐标分析(PCoA)和相似性分析(ANOSIM)结果表明,不同季节浮游细菌群落结构存在极显著差异(R=0.586,P<0.001).在目分类水平上进行组间差异分析(Welch's t-test),具有季节性丰度显著差异的类群共有 15 个(P<0.05),其中尤泽比氏菌目(Euzebyales)、红杆菌目(Rhodobacterales)、马尾藻海演化枝 11(SAR11)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、乳杆菌目(Lactobacillales)、芽孢杆菌目(Bacillales)、假单胞菌目(Pseudomonadales)在夏季样品中显著增高;海洋螺菌目(Oceanospirillales)、丙酸杆菌目(Propionibacteriales)、涅瓦菌目(Nevskiales)、弧菌目(Vibrionales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、分枝杆菌目(Mycobacteriales)、红螺菌目(Rhodospirillales)、亚硝化单胞菌目(Nitrosomonadales)在冬季样品中显著增高.夏季浮游细菌属的共发生网络表现出更复杂的网络拓扑结构.物种间的相互作用主要以正相关为主,且夏季(70.3%)高于冬季(68.9%).Partial Mantel检验相关分析表明,浮游细菌群落与温度、盐度、溶解氧、总溶解氮和总溶解磷呈显著正相关(P<0.05).其中,温度(R=0.326,P<0.001)和总溶解磷(R=0.512,P<0.001)与群落结构的相关程度较高,是显著影响浮游细菌群落结构的关键环境因子.综上,本研究成果,为进一步揭示北部湾海洋浮游细菌多样性,以及为茅尾海海域生态修复与资源利用提供科学参考依据.

[目的]分析生命力及茧层率不同的家蚕Bombyx mori品种间中肠细菌组成的差异及其对生命力与蚕茧量等性状的影响.[方法]基于长期的家蚕资源饲养调查成绩,选取了高生命力家蚕品种932G和高丝量品种2041J作为实验材料,收集5龄幼虫和蛹的中肠,采用高通量测序平台对中肠细菌16S rDNA进行测序分析,比较不同品种及不同发育阶段家蚕中肠细菌组成及其功能的差异.[结果]分别获得932G和2041J 5龄幼虫期中肠细菌399和453个可操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),蛹期OTU数目分别为138和162个.5龄幼虫期中肠优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)及放线菌门(Actinobacteriota),优势属是甲基杆菌属Methylobacterium,丰度最高,其次为葡萄球菌属Staphylococcus.有多个菌属的相对丰度在932G和2041J间差异显著,其中德沃斯菌属Devosia、罗尔斯通菌属Ralstonia、硝化螺旋菌属Nitrospira、短杆菌属Brachybacterium、罗氏菌属Rothia、葡萄球菌属及劳氏菌属Lawsonella等在932G 5龄幼虫中肠中的丰度显著高于在2041J 5龄幼虫中肠中的,而假单胞菌属Pseudomonas、甲基杆菌属、不动杆菌属 Acinetobecter、管道杆菌属 Cloacibacterium、明串珠菌属 Leuconostoc、丙酸杆菌属 Prcpionibacteriaceae、嗜冷杆菌属Psychrobacter、鞘氨醇菌属Sphingobium和拟杆菌属Bacteroides等在2041J 5龄幼虫中肠中的相对丰度显著高于932G5龄幼虫中肠中的.932G和2041J 5龄幼虫中肠细菌分别有77％和78％的功能基因富集在KEGG代谢通路上,其次是富集在环境信息处理和遗传信息处理通路的功能基因;932G的5龄幼虫中肠中硝酸盐还原、氮气呼吸、硝酸盐呼吸、亚硝酸盐呼吸及固氮等功能菌群占比高于2041J 5龄幼虫中肠中的,2041J 5龄幼虫中肠中化学异养、尿素分解、甲醇氧化等功能菌群占比高于932G5龄幼虫中肠中的.5龄幼虫中肠细菌组成与蛹的显著不同,蛹中肠变形菌门欧文氏菌属Erwinia为优势属,且蛹期两个品种间欧文氏菌属相对丰度无显著差异;932G蛹中肠细菌氨基酸转运与代谢、胞外分泌与转运、碳水化合物转运与代谢和无机盐转运与代谢等功能基因相对丰度显著高于5龄幼虫中的.[结论]家蚕5龄幼虫期中肠细菌组成和预测功能在家蚕高生命力品种932G与高丝量品种2041J间差异显著,蛹期中肠细菌组成与功能与5龄期显著不同,且蛹期中肠细菌的相对丰度在两个品种间无显著差异.这些研究结果可以为进一步探讨肠道微生物在家蚕抗逆、耐药、抗病及其蛋白质合成与转化等方面的作用及其家蚕品种选育提供参考.

为了解荒漠草原表层土壤氨氧化细菌(AOB)对枯落物输入及氮添加的响应,该研究以宁夏回族自治区盐池县荒漠草原为实验平台,选择4种常见植物——苦豆子(Sophora alopecuroides)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、短花针茅(Stipa breviflora)和沙芦草(Agropyron mongolicum)的枯落物设置枯落物输入处理,设置对照(0 g·m-2·a-1)、氮添加(9.2 g·m-2·a-1)2个处理,运用荧光定量PCR、高通量测序等分子生物学技术,探究了荒漠草原0-5 cm表层土壤AOB对氮添加和不同枯落物输入的响应.研究结果显示,在氮添加和枯落物输入条件下,荒漠草原土壤表层AOB共有3门4纲6目7科8属17种.实验所测AOB群落物种主要来源于β-变形菌纲(beta-Proteobacteria)中的亚硝基单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝基螺旋菌属(Nitrosospira),且以亚硝基单胞菌属为优势种群.与对照相比,氮添加显著降低了AOB-氨单加氧酶(amoA)基因拷贝数,表明施氮会抑制荒漠草原表层土壤中的硝化作用.在不同种类的枯落物输入下,AOB-amoA基因丰度的响应具有差异性,枯落物输入能够在一定程度上缓解氮添加对土壤AOB-amoA基因丰度的抑制,但总体上不会改变其变化趋势.冗余分析结果表明土壤有机碳、全磷、硝态氮和铵态氮含量是影响AOB-amoA基因丰度的主要土壤理化因子.研究结果表明,氮添加能够显著降低荒漠草原土壤表层AOB-amoA的基因丰度,该结果有助于丰富和拓展未来干旱半干旱荒漠草原地区氮沉降变化对土壤表层氮循环功能基因丰度的影响和机制的认识.

土壤微生物是森林生态系统的重要组成部分,毛竹(Phyllostachys edulis)扩张使植被类型发生改变,进而对土壤微生物群落产生影响.为揭示毛竹向杉木(Cunninghamia lanceolata)林扩张过程中对土壤细菌群落的影响.本文在浙江省杭州市临安区於潜镇南山村,以杉木纯林(s)为对照,选取毛竹杉木混交林(h)、毛竹纯林(m)两种林型,通过高通量测序技术探究毛竹扩张对杉木林土壤细菌群落的影响.结果表明:毛竹扩张导致杉木林土壤细菌群落a多样性降低,与杉木林相比,混交林地细菌多样性及丰富度分别降低了2.4％、8.6％,但无显著差异;毛竹林分别降低了5.9％、16％,且差异显著(P＜0.05).毛竹扩张杉木林后,改变了土壤细菌菌群的相对多度;杉木林中变形菌门、Unassigned和疣微菌门的相对多度最高,分别占32.39％、3.7％、3.2％;毛竹林中酸杆菌门和拟杆菌门的相对多度最高,分别占45.05％、5.19％;混交林中浮霉状菌门、放线菌门和绿弯菌门的相对多度最高,分别占7.51％、6.79％、5.12％.毛竹扩张形成混交林后,浮霉状菌门、放线菌门的相对多度显著上升(P＜0.05),分别增加了3.12％、2.71％,而迷踪菌门和芽单胞菌门的相对多度显著下降(P＜0.05),分别减少了0.43％、0.36％;奇古菌门相对多度显著下降(P＜0.05).β多样性分析结果显示,毛竹扩张对杉木林土壤细菌群落结构产生显著影响(P＜0.05),毛竹林与竹杉混交林的土壤细菌结构较为接近,两者与杉木林细菌群落集聚距离较远.LEfSe分析显示硝化螺菌属(Nitrospira)、芽单胞菌科和分枝杆菌属(Mycobacterium)的相对多度变化显著,可作为毛竹扩张杉木林土壤细菌群落结构变化的指示种.土壤NH4+可能是引起细菌群落变化的主要土壤环境因子.这些结果说明毛竹向杉木林扩张可引起林地土壤细菌群落发生改变,这为了解毛竹扩张对土壤碳氮等元素循环、扩张机制及扩张调控提供了基础数据.

以弹性填料和流化床填料为硝化反应的生物挂膜材料,聚羟基丁酸/戊酸共聚酯(PHBV)为反硝化反应的碳源和生物膜载体,通过微生物自然挂膜处理低C/N比水产养殖废水,去除水体中的氨氮、亚硝酸盐氮及总氮.应用Miseq高通量测序技术对生物膜的微生物群落组成和结构进行分析.结果表明:温度25-30℃,该处理系统首次挂膜成功需要4周,启动后运行稳定,对2种不同来源和氮污染程度的养殖废水均有较好的脱氮效果,氨氮、亚硝酸盐氮及总氮的去除率均在90％以上.硝化生物膜(a)的优势菌分别归属变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes).反硝化生物膜(b)微生物群落的多样性指数和丰度指数均远大于前者,主要为变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门(Spirochaetae)及绿菌门(Chlorobi).其中,归属于变形菌门p-变形菌纲(Betaproteobacteria)的丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和红环菌科(Rhodocyclaceae)在2种生物膜中占比均较高.由于所处环境(载体,碳源、溶氧等)不同,在属分类水平上,2种生物膜的细菌群落结构表现出明显差异.生物膜a中属的种类仅为b的三分之二,相对丰度＞0.5％的优势菌属,a为8个,b为18个.其中,隶属丛毛单胞菌科和红环菌科未知属的优势种群分别占到a、b总序列数的56.67％和45.51％.磁螺菌属(Magnetospirillum)和硝化螺菌属(Nitrospira)是a中特有的优势功能菌群,梭菌属( Clostridium)、动胶菌属(Zoogloea)、管道杆菌属(Cloacibacterium)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等具有反硝化功能的菌群为b的优势菌属.

[背景]城市河流底泥含有丰富的微生物资源,底泥表面更是硝化作用的主要位点之一,其表面微生物在河流生态系统氮的转化过程中发挥着重要作用.[目的]以温州市境内的城市河流水系温瑞塘河茶山段舜岙河和横江河的4条河道作为采样点,比较分析4种不同环境下城市河流表层底泥氨氧化菌富集培养物的微生物群落结构.[方法]通过野外采样及室内培养对底泥中氨氧化功能菌进行富集培养,采用高通量测序技术分析微生物群落的组成、丰度和多样性.[结果]富集培养后主要优势类群为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).4个样品共涉及氨氧化细菌3个属,分别为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus),涉及氨氧化古菌1个属为Nitrososphaera,其中所有样品均以Zitrosomonas为主.不同底泥富集样品氨氧化微生物可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)组成存在明显差异,栽种有水生植物的河道底泥样品DA2具有最高的氨氧化细菌OTU数量和相对丰度,而存在生活餐饮污染的河道底泥样品DA4具有最高的氨氧化古菌OTU数量和相对丰度;相较于滞留水体,采自相对流动水体的富集样品DA2、DA4具有更高的氨氧化微生物OTU数量和相对丰度.[结论]阐述了4种不同环境下城市河流底泥氨氧化菌富集培养物微生物群落结构的多样性,确定了富集培养之后的优势类群,为氨氧化微生物培养源的选择提供了参考,也为城市河流底泥中氨氧化菌进一步的筛选分离及其生理生态特征的研究提供了科学依据.

对水稻-油菜双序列复种免耕(NT)、翻耕(CT)稻田土壤细菌多样性进行研究.采用平板计数法计数可培养细菌及放线菌数量,Miseq测序分析物种多样性及群落结构.结果表明,分别把3个样点的NT、CT耕作方式土样细菌、放线菌菌落总数之和作为NT、CT可培养细菌数量进行比较,NT可培养菌落总数比CT高10％;土壤未培养样品中共获得224 563条有效序列,其中NT 114 433条、CT 110 220条;指数分析表明CT相对丰度略低于NT、群落多样性略低于NT;样本中的细菌种类覆盖35个门、269个科、373个属.尽管从不同分类水平上,CT、NT样本物种相对丰度没有显著性差异,但NT中细菌门最大的变形菌门和有待深入研究的酸杆菌门物种的序列多于CT,厌氧绳菌科、未分类的硝化螺旋菌科和亚硝化单胞菌科序列多于CT,另外,未知和未培养的科、属水平上物种多于CT,根据物种特性,认为它们可能对固氮、降解纤维素等改变土壤理化特性,维持免耕土壤肥力起着重要的作用.