Biolog-ECO解析通化县西洋参根际微生物群落功能多样性

为探究吉林省通化县西洋参根际微生物群落的功能多样性,采用Biolog-ECO微平板技术测定了5个地点西洋参根际土壤微生物的碳源代谢能力和群落变化特征,并利用主成分分析法分析了土壤微生物群落功能多样性。结果表明,微生物群落前期均以碳水化合物类为主要利用碳源,后期多利用氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源,整体对酚酸类碳源的利用率不高。此外,丙酮酸甲酯、D-葡萄糖胺酸、α-D-葡萄糖-1-磷酸、D-半乳糖醛酸、苯乙胺和L-丝氨酸6种碳源对土壤微生物碳代谢活性影响较大。本研究分析了通化县西洋参根际微生物的碳源代谢和群落变化特征,为了解西洋参的病害机理、缓解生长障碍提供了一定的理论依据。

Biolog-ECO解析羊粪堆肥不同时期微生物群落多样性特征

为探究羊粪好氧堆肥过程中微生物群落多样性及碳源代谢特征,采用Biolog-ECO微平板方法分析了小麦秸秆和羊粪联合好氧堆肥不同时期微生物的碳源代谢能力和群落多样性.结果表明:在堆肥高温期(5 d),微生物利用碳源的能力最强,堆肥初期(0 d)和降温期(25 d)次之,末期(45 d)最低.微生物群落的Shannon、Simpson和McIntosh多样性指数表明,堆肥初期(0 d)和降温期(25 d)的微生物群落优势度、丰富度和均匀度均高于末期(45 d).不同堆肥发酵时间的微生物群落对同一碳源的代谢能力不同,同一堆肥时间的微生物群落对不同碳源的代谢能力不同.羊粪堆肥不同时期微生物代谢碳源能力差异的敏感碳源有9种,分别是糖类(2种)、氨基酸类(2种)、醇类(1种)、胺类(1种)和酸类(3种)等.解析羊粪不同堆肥阶段微生物的碳源代谢和群落变化特征,将为改进羊粪堆肥工艺,加快羊粪堆肥腐熟进程提供理论依据.

Biolog-ECO解析凤香型白酒制酒车间空气微生物群落功能多样性差异

为了探究不同制酒车间空气微生物群落的功能多样性差异,采用Biolog-ECO微平板技术分析了不同空气样品的微生物群落碳代谢特征。结果表明,不同微生物样品平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均在培养144h后达到稳定,并且5个车间的AWCD值即对单一碳源的利用能力存在显著差异,老车间空气微生物的碳代谢能力和4类多样性指数均显著高于新车间。5个车间空气微生物对6类碳源的利用程度存在差异,对碳水化合物、氨基酸类、羧酸类、多聚物类和胺类碳源的利用率显著高于酚酸类。微生物代谢特征主成分分析结果表明,主成分1(PC1)贡献度为72.7%,主成分2(PC2)贡献度为14.2%,其中生产工艺相同的车间微生物群落差异较小,投产时间相同的车间微生物群落差异较小。分异代谢差异的主要碳源是与PC1有较高正相关性的α-D-乳糖、β-甲基-D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐、肝糖等15种碳源,包括有9种碳水化合物、3种羧酸、2种多聚物和1种氨基酸。

基于Biolog-ECO技术分析杂交鳢和大口黑鲈高产池塘水体微生物碳代谢特征

为了研究华南地区高产池塘高峰养殖季节微生物群落碳代谢特征,运用Biolog-ECO技术,分析了华南地区杂交鳢(Channa maculata♀×Channa arguss♂)和大口黑鲈(Micropterus salmoides)两种养殖池塘的水体微生物群落功能多样性。结果表明:杂交鳢和大口黑鲈两种池塘不同水层多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson指数和丰富度指数)存在一定程度的差异,但在使用增氧机条件下,每种池塘的上、中、底3水层间水体微生物活性(AWCD)均无显著性差异(P>0.05),且两种池塘间的AWCD为杂交鳢池塘强于大口黑鲈池塘;两种池塘水体微生物对6类碳源利用率规律相似,碳源的代谢利用率由强到弱为碳水化合物类>聚合物类>氨基酸类>羧酸类>胺类>酚类。水体微生物代谢特征PCA分析表明,两种池塘间的样方分布在不同区域,但池塘间样点间离散程度较大,表明两种池塘水体微生物存在一定的代谢差异性。决定两种池塘间代谢差异的碳源有:D-半乳糖酸内脂(D-Galactonic Acid Lactone)>D-纤维二糖(D-Cellobiose)>肝糖(Glycogen)>D-木糖(D-Xylose)>L-丝氨酸(L-Serine)。Biolog-ECO技术可用于分析养殖水体微生物群落碳代谢差异,以及造成代谢差异的决定因素,同时可有效识别容易被养殖水体微生物利用的碳源类型。

基于Biolog-Eco法对鄱阳湖不同湿地类型下土壤微生物功能多样性

湖泊湿地在水情驱动下,形成了以湖泊湿地为核心的多种湿地类型,本研究选择鄱阳湖4种湿地(草洲、泥滩、河口和湖泊湿地)土壤作为研究对象。采用Biolog-Eco微平板法分析不同湿地土壤微生物的功能代谢特征。结果发现,草洲湿地土壤微生物代谢活性最高,其次是河口,最后是泥滩和湖泊湿地,同时草洲还表现出最高的功能多样性。此外,4种湿地土壤均表现出对羧酸类、氨基酸类和胺类碳源具有较强的代谢能力,但不同湿地土壤中的微生物对碳源利用能力也表现出显著差异:相较于其他湿地类型下土壤微生物,草洲对氨基酸类碳源具有更高的利用能力;泥滩湿地更倾向于利用氨基酸类碳源;河口湿地对酚酸类和胺类碳源具有更高的利用能力;湖泊湿地更倾向于利用羧酸类碳源。相关性分析发现,湿地土壤微生物对碳源的利用能力主要受含水量和pH的负向影响,可溶性有机碳和微生物生物量碳的正向影响。

用Biolog-ECO板分析动物笼舍环境微生物

为了解动物园动物笼舍环境微生物活性及其影响因素,采集了5种灵长动物(Primates)、3种爬行动物(Reptilia)笼舍的3种不同类型的环境样本共15个,采用Biolog-ECO板进行微生物分析。结果表明:15个样本的微生物活性存在极显著差异(P<0.01),主要表现为对碳水化合物、氨基酸、胺类等3类碳源的利用上(P<0.01),对羧酸、多聚物、酚酸类等碳源的利用差异不显著(P>0.05);同种动物、笼舍环境相似、日常管理相同,环境微生物活性也比较一致;笼舍内的垫材类型相比动物种类而言,对环境微生物的影响更大,微生物活性自高到低的垫材类型依次为垫材A、垫材B、垫材C。主成分分析及聚类分析结果表明,除白颊长臂猿(Nomascus leucogenys)笼舍样本(S1)与其他样本存在比较明显的分异现象外,其他样本之间似乎没有明显的规律可遁。推测S1样本中微生物活性的分异现象主要由消毒引起。动物笼舍环境微生物的组成比较复杂,可能的影响因素较多,有待进一步研究。

基于高通量测序及Biolog-ECO方法的雄安新区鲥鯸淀细菌群落结构与功能多样性分析

为了解渔业环境中微生物群落特征对生态循环的影响,基于高通量测序与Biolog-ECO相结合的方法,探究白洋淀鲥鯸淀湿地浮游微生物和不同基质附着微生物的群落结构及其碳源利用能力。结果表明:鲥鯸淀湿地中优势菌群为疣微菌门Verrucomicrobia、变形菌门Proteobacteria、蓝细菌门Cyanobacteria和放线菌门Actinobacteria等,其中,浮游细菌与附着细菌在组成及丰度上存在着明显差异,蓝细菌门是浮游细菌第一优势菌门,疣微菌门是附着细菌第一优势菌门;Biolog-ECO板中平均每孔颜色变化率(average well colour development,AWCD)检测发现,不同微生物组的碳源利用能力与时间表现出正相关性;浮游生物的变化幅度最大,说明对碳源利用能力最强,其生物活性明显高于附着微生物,不同基质上的附着微生物活性依次为人工水草>芦苇>棕榈片>网片基质;主成分分析显示,不同微生物群落代谢作用的主要碳源类型为氨基酸类、聚合糖类和醇类,不同微生物群落差异主要体现在对氨基酸类和聚合糖类碳源的利用上。研究表明,微生物群落结构差异是导致微生物利用碳源整体能力和偏好程度不同的主要原因之一,相对附着细菌而言,浮游细菌在生态系统物质循环和能量流动方面发挥着更加重要的作用。

基于Biolog-ECO对三峡水库消落区优势植物根际微生物功能多样性的研究

为探究三峡水库消落区优势植物根际微生物群落的功能多样性,采集消落区典型优势植物苍耳(Xanthium sibiricum)、狗牙根(Cynodon dactylon)、牛鞭草(Hemarthria altissima)三种植物的根际土壤以及裸地土壤作为对照土壤,测定其理化性质并置于Biolog-ECO培养板培养土壤微生物,分析其碳源动力学、微生物多样性、微生物群落功能多样性。结果表明,四种土壤有机质含量介于13~27 g/kg;速效氮小于60 mg/kg;速效钾小于50 mg/kg;速效磷介于5~20 mg/kg;全氮小于0.75 g/kg;全钾小于2.5 g/kg;全磷小于0.4 g/kg。根际微生物群落对总体碳源利用能力为苍耳>对照>狗牙根≈牛鞭草。微生物群落对氨基酸、羧酸类碳源的利用活性无显著性差异(P>0.05),但对碳水化合物、多聚物类、酚酸类以及胺类碳源的利用存在显著差异(P<0.05)。主成分分析的成分1显示5种碳水化合物、3种多聚物、1种羧酸与成分1有较高正相关性,这些碳源均为糖的衍生物或含苯环的芳香族化合物,代表了微生物群落对碳源利用的差异程度。基于微生物群落功能与环境因子的冗余分析,对微生物碳源利用影响显著的环境因子为pH、速效钾、速效氮和有机质(P<0.01)。几种优势植物的根际微生物群落功能与土壤养分的相关性强于对照组。消落区土壤养分处于中等至匮乏水平,可通过调控土壤养分(有机质、全磷、全氮等)或者碳水化合物、多聚物类、酚酸类及胺类碳源影响植物根际微生物,进而对消落区退化生态系统的植被修复提供参考。

Biolog-ECO技术及其应用研究进展

Biolog-ECO技术是上世纪90年代兴起的一种用于分析微生物群落的技术,近20多年得到了广泛的应用,主要以分析环境微生物群落功能多样性为主。该技术操作简单,功能强大,尤其是在基础应用型研究方面,将会有更为广阔的应用前景。本文对该技术的原理、数据分析和在各领域的应用现状进行综述,以期对相关领域的研究者有所助益。

Biolog-Eco解析黄山风景区空气微生物碳代谢多样性特征

采用Biolog生态微平板分析黄山风景区6个景区空气样品的微生物碳代谢群落结构,旨在了解不同景区空气微生物碳代谢功能群落结构的特点与差异.结果表明:6个景区AWCD值变化趋势不同,空气微生物在碳源利用能力、微生物丰度等方面存在差异,可能与海拔、气象、游客集中与流动等因素有关;6个景区空气微生物对6类31种碳源的利用程度存在差异,但总体对羧酸类和碳水化合物类的利用程度较高,对其它化合物类的利用程度较低;主成分分析显示,6个景区空气微生物代谢基质主成分1的贡献度为58.7%,主成分2为28.5%;主成分1荷载0.55以上的基质有25种,主成分2只有7种.Biolog生态微平板技术能够客观、正确表征空气微生物碳代谢多样性的特征,是研究空气微生物群落功能多样性的较理想方法之一.

Biolog-ECO方法探究饲喂益生菌对凡纳滨对虾肠道微生物代谢及有效作用时间的影响

以霍氏肠杆菌(E3)和乳酸菌(R3)2株益生菌对凡纳滨对虾进行为期4周的养殖饲喂实验,饲喂后期利用Biolog-ECO方法对实验组及空白组的凡纳滨对虾肠道微生物菌群多样性的差异进行比较分析,以评价益生菌对凡纳滨对虾肠道微生物菌群代谢功能的影响。结果显示,添加霍氏肠杆菌(E3)或乳酸菌(R3)的实验组,与空白组相比较,平均每孔颜色变化率显著上升,表明益生菌增强了肠道微生物活性;凡纳滨对虾肠道微生物利用各类碳源的整体能力显著增强,表明益生菌可以促进水产动物的代谢功能;肠道微生物多样性指数(包括Shannon、Simpson和McIntosh指数)有明显差异,表明饲喂2株益生菌可以提高凡纳滨对虾肠道菌群的丰富度。其中,停喂霍氏肠杆菌后第1天和第5天取样结果表明,Shannon指数显著降低,Simpson和McIntosh指数显著升高;停喂乳酸菌后的第1天和第5天取样结果表明,Shannon指数无显著差异,Simpson和McIntosh指数显著升高;二者在第10天取样的结果中均无显著差异,表明饲料中添加益生菌可以改变凡纳滨对虾肠道内原有菌群的数量和结构,促进对虾肠道内微生物群落间复杂的相互作用,进而在维持或者促进对虾健康方面发挥着重要的作用,同时也表明此两株益生菌在凡纳滨对虾肠道中停留时间最少为5 d。

基于Biolog-ECO技术的淮南采煤沉陷区水体微生物代谢多样性研究

如何治理与利用高潜水位采煤沉陷区水资源,一直是困扰区域生态文明构建与经济协调发展的1个重要难题。该研究以我国东部典型采煤沉陷区——淮南矿区为例,通过Biolog-ECO平板技术分析3个不同区域9个沉陷水体微生物的碳代谢多样性特征。结果表明,3个区域水体中异养菌数量、微生物代谢活性和香浓多样性指数均为潘集区>八公山区>凤台区。

Biolog-ECO解析有机氯农药污染场地土壤微生物群落功能多样性特征

为考察有机氯农药对受污染场地土壤微生物群落的影响,采用Biolog-ECO技术对有机氯农药污染场地的土壤微生物群落功能多样性进行分析.结果表明,高水平的有机氯农药污染(DDTs 451.5 mg/kg)显著抑制土壤微生物活性,而较低水平的污染对土壤微生物的生理活性呈现一定的促进作用.高浓度的有机氯农药污染土壤中,微生物在碳源的利用上显示了较大的差异,对胺类(胺/氨基化合物)不能利用,但对双亲化合物的利用率则有所提高.不同程度有机氯农药污染土壤中,微生物群落功能多样性也存在显著差异,在无污染或轻度污染的土壤中,微生物总体表现出较高的活性,利用羧酸类和氨基酸相对较多,如D-半乳糖醛酸、衣康酸、L-精氨酸、L-天门冬酰胺;而在污染严重的土壤中,微生物利用氨基酸类及糖类较多,如α-D-乳糖和L-精氨酸.因此,土壤微生物的生理活性和群落功能多样性可能受污染土壤中有机氯农药残留浓度的影响.

基于Biolog-ECO分析长庆油田土壤微生物群落功能多样性特征

石油的开采造成土壤污染和地表扰动,从而影响土壤微生物群落结构与功能.为进一步明确不同开采强度对土壤微生物的影响,选取长庆油田不同开采年限的6口油井,按照不同距离(3 m、5 m、10 m、20 m和50 m)采取土壤样品,通过Biolog-ECO技术研究油田地区土壤微生物群落功能多样性特征.结果显示,油井作业区(3 m、5 m、10 m和20m)土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)、丰富度指数和Pielou指数显著低于作业区外(50 m)土壤微生物群落功能多样性(P<0.05);不同距离采样点土壤微生物利用碳源方式存在差异;土壤微生物群落AWCD以及各功能多样性指数与土壤含水量和有机碳显著正相关(P<0.05),与pH显著负相关(P<0.01),但与总石油烃(TPH)相关性不显著(P>0.05).不同开采年限油井土壤TPH存在差异,但是土壤微生物群落无显著差异(P>0.05).研究表明油田作业区石油开采对土壤微生物群落功能多样性有一定的影响,但微生物群落功能与油井开采时间不相关,其结果可以为油田地区的污染评价和生物修复提供参考.

基于Biolog-ECO技术不同退耕年限苜蓿地土壤微生物功能多样性分析

运用Biolog-ECO技术,分析半干旱黄土丘陵区不同生长年限紫花苜蓿(Medicago sativa)地和坡耕地土壤微生物功能多样性。结果表明:①在0～15 cm土层,平均吸光值总体变化趋势为生长旺盛苜蓿地显著优于极度退化苜蓿地、退化苜蓿地和坡耕地,坡耕地最差;在15～30 cm土层,平均吸光值总体变化趋势为极度退化苜蓿地平均吸光值最大,即活性最强,退化苜蓿地最低。②0～15 cm土壤微生物Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Simpson指数、丰富度指数总体趋势,苜蓿地高于坡耕地,坡耕地最低;15～30 cm坡耕地和极度退化苜蓿地土壤微生物多样性指数接近,并且优于生长旺盛阶段苜蓿地和退化苜蓿地,退化苜蓿地最低。③土壤微生物功能多样性PCA分析,0～15 cm和15～30 cm坡耕地和极度退化苜蓿地土壤微生物功能多样性具有相似性,可以划分为一组,生长旺盛苜蓿地和退化苜蓿地各为一组。不同年限苜蓿地和坡耕地土壤微生物对不同碳源利用状况不同。④总体得出土壤微生物多样性的顺序:生长旺盛期>极度退化苜蓿地>坡耕地>退化苜蓿地。

孑遗植物水松不同季节根际微生物群落结构和功能特征

[目的]探索水松根际微生物群落结构和功能及随季节变化的规律。[方法]采用PCR-DGGE和Biolog-ECO微平板法测定不同季节水松根际土壤理化性质、微生物群落结构和功能,通过主成分分析和冗余分析等方法解析根际微生态各环境因子的内在规律。[结果]水松根际微生物群落中优势细菌为α-变形菌(Alphaproteobacteria)、酸杆菌(Acidobacteria)和δ-变形菌(Deltaproteobacteria),优势真菌为粪壳菌(Sordariomycetes)。夏季水松根际微生物量和微生物多样性最高。根际微生物的碳代谢能力在夏季最强,冬季最弱,大致表现为夏季>秋季>春季>冬季,速效氮可能是微生物群落碳代谢功能的主要驱动因子。[结论]水松根际微生物群落多样性和碳代谢能力在夏季最优,在冬季最差。季节因素显著影响着根际微生物群落结构和功能,开展相关研究时应充分考虑季节因素造成的波动。

Biolog-ECO解析长裙竹荪栽培种覆土层土壤微生物群落功能多样性特征

为了解不同基质培育长裙竹荪栽培种覆土层土壤微生物群落功能多样性特点,运用Biolog-ECO技术,分析了以生橡胶木屑和熟橡胶木屑为基质的覆土层土壤微生物群落功能多样性。结果表明:覆土层土壤微生物平均吸光值(AWCD)总体变化趋势和对六大类碳源的利用情况均为生料组大于熟料组和对照组,且熟料组和对照组基本一致;生料组Mc Intosh指数与熟料组、对照组间显著差异,但3组之间的Shannon指数(H')、Simpson指数(D)和Pielou指数(E)的差异均不显著。熟料作为培育长裙竹荪栽培种的基质加入,既增强了覆土层土壤的通透性,又为长裙竹荪菌丝的生长繁殖提供了丰富的营养和良好的土壤微环境,更有利于长裙竹荪栽培种菌丝的生长和繁殖,对长裙竹荪栽培种的培育质量具有重要的作用。

Biolog-Eco解析小菜蛾溴氰菊酯抗感品系肠道微生物群落功能多样性特征

【目的】昆虫肠道微生物对于其食物消化、生长发育以及环境适应性等方面都具有重要作用,本研究旨在探究小菜蛾Plutella xylostella(L.)溴氰菊酯敏感和抗性品系幼虫肠道微生物群落的功能多样性。【方法】采用Biolog-ECO技术对两品系小菜蛾1-4龄幼虫的肠道样品进行分析。【结果】小菜蛾溴氰菊酯敏感和抗性品系的低龄幼虫肠道微生物的代谢活性(AWCD)均高于高龄幼虫,两品系同龄幼虫肠道样品代谢活性类似。两品系样品均能代谢30种供试碳源,均不能代谢羧酸类的2-羟基苯甲酸。敏感品系样品的Shannon指数和Mclntosh指数均高于抗性品系。敏感品系1-3龄幼虫肠道样品的Shannon指数类似,且均高于该品系4龄样品;抗性品系1-4龄幼虫肠道样品的Shannon指数逐渐减小。两品系Mc Intosh指数均为1龄幼虫的最高,2-4龄的相当。【结论】小菜蛾低龄幼虫肠道微生物的生理活性均高于高龄幼虫,同时小菜蛾溴氰菊酯敏感和抗性品系幼虫的肠道微生物在功能多样性上存在差异。

氮磷钾添加对罗汉松土壤微生物功能多样性的影响

为揭示罗汉松土壤微生物对不同氮磷钾养分水平的响应及规律,该研究以两年生罗汉松(Podocarpus macrophyllus)幼苗为试验树种,采用L9正交试验控制盆栽土壤的氮磷钾养分水平梯度,使用稀释平板涂布法和Biolog-ECO微平板法探讨不同土壤氮磷钾养分水平对罗汉松土壤微生物量和群落多样性及其对6种碳源的利用特征。结果表明:(1)随氮添加量的增加,土壤细菌(P<0.05)和放线菌数量(P<0.001)减少,真菌(P<0.001)及固氮菌数量(P<0.01)显著增加,土壤微生物群落的Pielou指数(P<0.001)降低,Simpson指数(P<0.05)和McIntosh指数(P<0.001)升高,从而降低了土壤微生物对6种碳源的利用强度,特别是对难利用碳源胺类(P<0.001)、羧酸(P<0.001)、聚合物(P<0.001)及其他化合物(P<0.001)的利用强度显著降低。(2)磷添加量的增加显著降低了土壤微生物群落的Shannon指数(P<0.05)。(3)钾添加量的增加显著降低了土壤微生物群落的Shannon指数和Pielou指数及微生物群落对碳水化合物和氨基酸(P<0.01)两类易利用碳源的强度。综上所述,氮添加和钾添加是影响罗汉松土壤微生物群落功能多样性的主要因素,在罗汉松培育时应注意少量多次施肥,降低氮和钾的添加量,适当提高磷添加量,以促进罗汉松的生长及其可持续培育。该研究从微生物的角度为罗汉松施肥及管护提供了理论依据。

Biolog-ECO解析循环水鳗鲡养殖系统中不同生物降解工艺下的滤料微生物群落功能多样性特征

为了解循环水鳗鲡养殖过程中调节MBBR生物滤池的工艺后微生物群落结构与代谢功能变化情况,进而寻找能否在节能的工艺下,生物滤池中的滤料微生物仍有良好的硝化作用,通过改变生物滤池依次至O2、A/O和O/A工艺,运用Biolog-ECO法分析各工艺稳定条件下生物滤池中微生物群落的代谢特征。结果显示:AWCD值总体变化趋势上O2工艺二段明显最优,其次是A/O工艺一段,而O/A工艺一段的滤料微生物对碳源利用能力相对最差;在对六类碳源的利用情况上,不同工艺对氨基酸类和胺类代谢偏好明显,其中O2工艺二段和A/O工艺一段的滤料微生物对六类碳源利用程度相对较高;O/A工艺一段在多样性指数上处于最高水平,其次是O2工艺二段和O/A工艺二段,O2工艺一段在各多样性指数上均处于较低水平;主成分分析显示,不同工艺不同生物滤池段的滤料微生物代谢基质主成分1的贡献率为32.89%,主成分2为25.91%,主成分1相关系数0.5以上的碳源有16种,主成分2有14种;在滤料微生物对31种碳源的利用上,利用明显偏好的(>4%)有氨基酸类的L-天门冬酰胺和L-精氨酸、碳水化合物中的N-乙酰-D-葡萄糖胺、多聚物中的吐温40和吐温80、酚酸类的4-羟基苯甲酸和胺类的苯乙胺,利用率较低的为羧酸类的γ-羟基丁酸、碳水化合物的D,L-α-磷酸甘油和酚酸类的2-羟基苯甲酸。实验通过调节曝气情况改变生物滤池的工艺,研究生物滤池中的微生物群落碳代谢特征,为循环水养殖系统的进一步研究提供参考依据。