一个红壤剖面微生物群落的焦磷酸测序法研究

利用定量PCR和454焦磷酸测序法,研究了湖南湘阴县一典型红壤剖面微生物相关基因的多度及微生物(古菌、细菌、真菌)群落结构。结果显示,随剖面深度增加,土壤黏粒含量增多,有机质和全氮含量、碳氮比则下降。每克干土微生物基因拷贝数也趋于下降,其值为:107.09～109.30(古菌16S rDNA),108.10～109.70(细菌16S rDNA),106.54～107.95(真菌18S rDNA),107.24～108.61(古菌amoA基因),104.76～106.25(细菌amoA基因),105.94～107.88(nirK基因),106.81～109.21(nirS基因),107.03～109.46(nosZ基因)。焦磷酸测序得到了6 459条古菌16S rRNA基因序列,平均长度为496 bp;28 626条细菌16S rRNA基因序列,平均长度为448 bp;4 683条真菌18S rRNA基因序列,平均长度为534 bp。OTU(97%相似度)分析表明,微生物群落α-多样性与所测土壤理化性质均无显著相关。Jaccard差异度分析表明同一剖面各土壤层次间微生物群落结构更为相似,而不同位点的三个表层土之间的差异较大;Mantel检验发现,与微生物群落变化相关的主要土壤因子是黏粒含量。在所有土样中,古菌以泉古菌门中的热变形菌纲(89%)为主,其分布与土壤黏粒含量相关。细菌的主要类群为酸杆菌门(33%)、变形菌门(17%)、绿弯菌门(12%)、厚壁菌门(10%)和放线菌门(7%),分类地位不明确的细菌约占11%。其中,酸杆菌门和变形菌门的相对多度在表层土中高于非表层土;而绿弯菌门和厚壁菌门的相对多度则在非表层土中更高,与土壤深度呈显著正相关。所有真菌序列分属于三个门,即子囊菌门(87%)、担子菌门(9%)和球囊菌门(4%),在纲一级的分类水平上,各样品间群落结构无明显差异。

土壤中温泉古菌研究进展

古菌一直被冠以嗜极端环境的特征,直到最近十几年,由于分子生物学技术的发展,越来越多的证据表明,在许多非极端环境,包括海洋、湖泊和土壤中,分布着一类特殊的古菌—非嗜热泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。该类古菌不仅分布广泛,而且数量巨大。通过16S rRNA基因序列分析发现,中温泉古菌可能参与到全球碳、氮等生物地球化学循环,预示着其在整个生态系统中起着重要的作用。从古菌分类着手,阐述了中温泉古菌在土壤中的分布和数量特征、影响因素,进而对其在氮和碳循环过程中的潜在作用进行了简要介绍,并提出了今后的研究重点。

黑土区连作大豆根际土壤氨氧化古菌群落结构特征及其驱动因子分析

连作导致大豆根圈微环境中物质代谢过程发生变化,其中土壤氮素转化相关的一些功能菌群落组成常用来表征土壤氮素转化能力对连作制度的响应。氨氧化是氮素转化过程中的第一步也是限速步骤,通常氨氧化细菌和氨氧化古菌被认为是氨氧化过程的引擎。本文利用黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所的大豆长期连作试验田为研究平台,采用qPCR和高通量测序等方法,分析连作大豆根际氨氧化古菌的群落丰度和结构组成。结果表明:连作2年和连作17年处理的氨氧化古菌丰度较其它处理低;连作大豆根际氨氧化古菌种类来自泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门两大类(Thaumarchaeota),仍有42%为未分类的古菌种类。氨氧化古菌群落结构与环境因子相关关系分析结果表明:轮作和连作2年大豆根际土壤氨氧化古菌群落结构组成与土壤总氮含量、总碳含量呈正相关关系而连作4年以上处理的氨氧化古菌群落结构组成与pH和碳氮比呈正相关关系。

胜利油田油泥沙细菌和古菌多样性研究

胜利油田某油泥沙是含有石油烃、水和泥沙的混合物,也含有丰富的微生物资源。采用454焦磷酸,并结合生物信息学分析了油泥沙中的细菌和古菌群落结构,发现油泥沙中的细菌群落主要由Psychrobacter(16.6%),Pseudomonas(14.7%),Rhodobacteraceae(6.5%),Thiobacillus(6.0%)和unclassified Actinomycetales(4.4%)组成,这些细菌大部分属于好氧和兼性好氧菌。古菌主要属于产甲烷古菌,主要由Methanohalobium(77.7%),Methanosaeta(5.4%),Methermicoccus(3.5%),Methanobrevibacter(2.8%),Methanobacterium(4.0%),Methanomethylovorans(1.8%)和Methanosphaera(1.7%),表明产甲烷古菌以甲基营养型为主,同时也存在少量的乙酸营养型和氢营养型产甲烷古菌。这些研究为今后认识和分离新型石油微生物资源提供了指导和帮助。