为探讨植物种类对人工湿地中根际细菌群落结构特征分布的影响,以 7 种木本植物细叶水团花(Adina rubella)、南川柳(Salix rosthornii)、白棠子(Callicarpa dichotoma)、夹竹桃(Nerium oleander)、木芙蓉(Hibiscus mutabilis)、水蜡(Ligustrum obtusifolium)、大叶女贞(Ligustrum lucidum)为研究对象,运用 16S rRNA细菌高通量测序技术,探究垂直流人工湿地木本植物根际微生物群落结构及其主要功能类群.结果表明:细叶水团花、水蜡根际菌群的多样性、丰富度与均匀度均高于其他 5 种植物,其根系能够更好地富集微生物.门水平上,变形菌门、厚壁菌门是木本植物平均相对丰度较高的门,其次为绿弯菌门、放线菌门和蓝藻门;属水平上,乳杆菌属、片球菌属、地杆菌属为木本植物的共有优势菌属;大叶女贞、白棠子、夹竹桃菌落组成差异显著,乳杆菌属、片球菌属、乳球菌属是引起 7 种木本植物样本间菌落差异的关键物种;7 种木本植物根际硝化功能菌属丰度普遍较低,相对丰度范围为 0.11%—1.06%;反硝化功能菌属的相对丰度范围为 3.51%—10.40%,水蜡对于反硝化功能菌属的富集能力最强.基于实验得出,在模拟垂直流人工湿地条件下,根系水淹处理的木本植物为微生物反硝化作用营造了适宜的厌氧条件,使反硝化细菌在木本植物根际大量富集,供试的 7 种木本植物在适应水淹缺氧逆境胁迫的同时,仍能够保障人工湿地系统的氮去除能力.

绿潮的迁移与大规模暴发,除了与藻体自身较强抗胁迫能力等生物学特性和海域环境条件有关外,也离不开藻际微生物的参与.微生物群落对藻类的生长、消亡等过程具有重要作用.不同环境条件下,浒苔共附生菌群落结构多样,对藻类的促进作用主要体现在藻体形态建成、生长、营养吸收以及光合作用等过程.在藻华发生过程中,能够帮助藻体高效吸收营养物质,促进藻类增殖,加剧绿潮的形成.因此,本文基于前人的研究成果,总结当前绿潮优势种浒苔共附生菌的研究现状,阐述浒苔共附生菌分离技术的建立过程,指出高通量测序等分子生物学技术对微生物群落结构与多样性分析的重要性,分析共附生菌对浒苔生长、繁殖、形态建成等生理特征和绿潮暴发的影响,探寻共附生菌在今后生产、生活中的应用价值,旨在为预测、防控绿潮暴发以及资源化利用开辟新思路.

为了解蒜头果(Malania oleifera)植株根际微生物组成和功能特征与蒜头果健康状态的关系,该研究采集了阔叶林、人工种植林和喀斯特森林下的5种不同生境的健康和非健康蒜头果植株根际土壤样品,运用Illumina高通量测序技术进行细菌测序,并用FAPROTAX进行功能预测分析.研究结果表明:1)扩增子序列变异体(ASV)分析结果显示,在门水平上不同生境的细菌组成存在一定差异,其中相对丰度最高的前5个门的细菌类群为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、绿弯菌门和黏菌门.健康植株和非健康植株的根际细菌组成有显著的差异,且细菌群落的优势菌群发生显著的变化.2)非度量多维尺度分析显示不同健康状态蒜头果的根际细菌组成有显著差异,冗余分析结果显示健康植株的样本沿第一轴分布,两轴共解释了25.83％的细菌群落变异,土壤速效磷含量、总钾含量和pH是影响健康植株根际细菌群落物种组成的主要因子.非健康植株的冗余分析结果显示两轴累积解释了51.84％的细菌群落物种组成变异,土壤总钾含量和速效磷含量是影响其物种组成的重要因子.3)相关性热图显示健康植株根际土壤pH、速效磷含量和全钾含量与绿弯菌门、浮霉菌门、Methylomirabilota和Desulfobacterota等主要类群的相对丰度显著相关.非健康植株的土壤pH、速效氮含量、速效磷含量、总磷含量和全钾含量与绿弯菌门、酸杆菌门、Desulfobacterota、Latescibacterota和芽单胞菌门等主要类群的相对丰度显著相关.4)FAPROTAX功能预测结果显示光营养、光能自养、芳香化合物降解、蓝藻细菌和含氧光能自养等细菌功能群相对丰度在健康植株的根际土壤中明显下降,而发酵、尿素分解和人类病原菌等细菌功能群相对丰度则明显升高,说明不同健康状态植株的根际细菌发生了显著的变化.

为了开发微生物控藻技术,从藻际环境中分离了具有溶藻活力(algicidal ability)的细菌,并探讨了群体感应信号对溶藻活力的调节作用.通过稀释涂布法从甲藻赤潮样品中分离得到了 10 株溶藻细菌,16S rRNA 基因序列鉴定为 5 个属,包括交替假单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、弧菌属(Vibrio sp.)、新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium sp.)以及鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.).溶藻能力分析显示,这 10 株细菌均具有较强的溶藻能力,对裸甲藻叶绿素的产生具有明显的抑制能力,其中尤以新鞘氨醇杆菌最为突出.薄层色谱法TLC检测到 8 株细菌具有产群体感应信号的能力,信号分子主要为高丝氨酸内酯AHL-C8、AHL-C8-O以及AHL-10.为了验证群体感应信号对溶藻能力的调节作用,以新鞘氨醇杆菌为代表构建了AHL突变株,通过突变株与野生株的比较试验,发现AHL的缺失明显降低了溶藻能力,证实抑藻能力受到AHL信号的正向调节.酶活分析显示主要的抑制机制在于诱发了藻类明显的氧化应激,致使丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力明显上升.考虑到藻类的有效防控是水生生态安全的重要组成部分,本研究结果提示微生物利用群体感应信号介导溶藻作用,可能帮助我们开发针对性的方法提升控制藻类的能力,例如合成生物学技术的引入.

天然色素化合物灵菌红素具有抑制细菌、真菌、疟疾、藻类和肿瘤细胞等多种生物学活性;微生物发酵是生产灵菌红素的主要方法.从自然界植物根际土壤中分离得到一株产红色色素的菌株JWR.经形态和16S rDNA测序鉴定,菌株JWR为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens);用酸性甲醇溶液对发酵液萃取得到灵菌红素的粗提物,利用FT-IR和HPLC鉴定产物,证明该菌株所产红色色素为灵菌红素.通过单因素以及正交优化法对发酵培养基组分和发酵条件进行优化,确定发酵培养基配方为橄榄油1.5 mL/L、牛肉膏0.5 g/L、硫酸镁0.25 g/L,发酵条件为接种量2.5％(V/V)、温度28℃、转速220 r/min.优化后灵菌红素产量提高到6.011 g/L,相比优化前提高了2.845倍.本研究分离粘质沙雷氏菌并优化发酵条件,提高了灵菌红素产量,可为其工业化生产奠定基础.

海洋中藻类与细菌密不可分,具有错综复杂的互作关系(如互利共生、敌对拮抗或竞争抑制等),共同构成了海洋生态系统结构与功能的重要调控者.在藻类细胞周围往往存在着特殊的藻际微环境,其中生存着独特的微生物群落,因此藻际环境成为藻菌相互作用的主战场.藻际环境中细菌群落的构建具有一定的规律.在自然生态系统中,藻菌互作影响赤潮生消动态过程,并在水质修复中具有重要作用潜力.同时,藻类和细菌作为驱动海洋固碳与储碳的主要生物因子,在海洋碳循环中具有尤为重要的作用.本文对海洋中藻菌互作关系的研究现状进行了综述,并在此基础上,对未来研究提出了几点展望.例如,目前对海洋中藻菌关系受病毒的调控作用了解甚少,值得未来深入研究.

目的 通过检验水体和人体器官中硅藻核糖体DNA(rDNA)5.8S部分序列、第二内转录间隔区(second internal transcribed spacer,ITS2)序列(5.8S+ITS2)的长度多态性差异,判断溺水死亡案件中受害人的落水地点以及受害人系生前落水还是死后被抛尸入水.方法 以南京市公安局法医中心受理的2例硅藻检验鉴定案例为对象,利用5.8S+ITS2分子标记的长度多态性,分析藻类生物在水体、人体组织中种群结构的差异.结果 案例1中,在受害人肺、肝组织和水体样本中均检出种类相近的硅藻,利用5.8S+ITS2分子标记在死者肺组织和水体样本中均检出330 bp和376 bp两种DNA片段,确定受害人系生前溺水.案例2中,在死者肺、肝组织中均未检出硅藻,利用5.8S+ITS2分子标记在死者肺组织中仅获得1条DNA片段,长度为331 bp,相对荧光单位值非常低,确定受害人系死后抛尸入水.结论 本方法检验两案例的实验结果符合实际案情和硅藻镜检的结论,利用5.8S+ITS2分子标记研究水体和人体组织中特定微生物的种群结构差异,从而判断溺水死亡的落水地点以及受害人系生前落水还是死后被抛尸入水等问题具有可行性.

[背景]红树林生境拥有丰富的微生物资源,分离获得更多的纯培养放线菌为新型抗生素的发现提供菌种资源.[目的]使用新型放线菌分离培养基,发掘广西北部湾茅尾海红树林生境放线菌资源,评估新型放线菌分离培养基分离效果.[方法]设计出新型放线菌分离培养基——椰子汁-海藻糖培养基,对广西北部湾茅尾海红树林根际土壤和红树林根皮放线菌进行分离.基于分子生物学鉴定方法,对获得的纯培养放线菌进行多样性分析.[结果]从红树林根际土壤样品中分离获得65株放线菌,分布在5个目10个科15个属,使用YIM171培养基分离到7个属,MA培养基分离到5个属,椰子汁-海藻糖培养基分离到11个属,其中包括4株潜在新种;从红树林根皮样品中分离获得19株放线菌,分布在4个目7个科10个属,使用YIM171和椰子汁-海藻糖培养基分别分离到7个属,包括4株潜在新种;使用椰子汁-海藻糖培养基在红树林生境两类样品中获得3株潜在新种.[结论]广西北部湾茅尾海红树林根际土壤和根皮中放线菌多样性丰富,使用椰子汁-海藻糖培养基分离放线菌效果较佳,可用作放线菌的分离培养基.

[目的]研究新疆艾比湖湿地不同季节盐角草根际和非根际土壤固氮微生物的多样性和丰富度与环境因子的相关性,以期探究在荒漠化和盐渍化不断严重的艾比湖湿地中随着季节变化的固氮微生物群落对恢复生态功能起到的潜在作用,为后续的湿地保护和退化恢复工作提供理论支持和数据基础.[方法]应用Illumina HiSeq PE250测序技术,分析6个土壤样本固氮微生物的多样性,结合相关的理化因子并利用RDA分析法探究土壤理化性质和固氮微生物菌落结构及丰富度的相关性.[结果]艾比湖湿地盐角草植物根际土壤的固氮微生物多样性高于非根际土壤,7月的土壤固氮微生物多样性高于10月和4月的土壤.土杆菌属(Geobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)和慢生根瘤菌属Bradyrh iz0b ium等为盐角草根际和非根际土壤中的共同优势菌属.这些固氮微生物优势菌属隶属于变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria),且相对丰富度占比为85％和10％,其余各菌门共占比较少,仅为5％.土壤中固氮微生物的优势菌群与碱解氮(AN)、全氮(TN)、速效钾(AK)和有效磷(TP)呈显著相关.[结论]随着时间的推移土壤样本中固氮微生物的多样性和群落结构也发了改变,同一时期植物根际与非根际土壤中固氮微生物的群落结构并不相同.土壤的环境因子与固氮细菌的群落结构和丰富度的相关性研究可以为艾比湖湿地的退化恢复提供数据基础和理论支持.

运用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),研究福建省尤溪国有林场的多代连栽杉木根际土壤细菌群落变化特征.结果 表明:杉木多代连栽后根际微生态失衡,表现为碳循环菌和氮循环菌等有益菌数量减少,病原菌数量增加.在不同代数杉木土壤中,4种内切酶消化后产生的末端限制性片段(T-RFs)数量具有显著差异,第一代杉木(first Chinese fir rotation plantation,FCP)最高,第二代杉木(second Chinese fir rotation plantation,SCP)次之,第三代杉木(third Chinese fir rotation plantation,TCP)最少.土壤理化性质结果表明连栽导致土壤养分逐代降低,除土壤碳氮比与细菌群落多样性呈显著负相关外,土壤养分含量指标与细菌群落多样性呈显著正相关.T-RFLP实验共鉴定出细菌门类12门,其中厚壁菌门、蓝藻门、放线菌门和变形菌门是主要优势菌群.随栽植代数的增加,变形菌门细菌比例递增,而厚壁菌门细菌比例递减.土壤细菌群落多样性指数,表现为随栽植代数增长而减少,呈现FCP ＞SCP ＞TCP趋势,与T-RFs片段数量变化趋势基本一致,表明多代连栽降低了杉木根际土壤细菌群落多样性.依据功能性不同,可将鉴定出的细菌划分为5类:碳循环功能菌、硫循环功能菌、氮循环功能菌、纤维降解菌及病原菌.连栽导致碳循环菌和氮循环菌相对含量降低,硫循环菌和纤维降解菌相对含量提高,病原菌相对含量随栽植代数增加而上升.