西藏扎布耶茶卡盐碱湖古菌多样性的非培养技术分析

采用非培养技术 ,直接从西藏扎布耶茶卡盐碱湖样品中提取微生物总DNA。以样品总DNA为模板 ,PCR扩增湖中古菌的 1 6SrDNA序列。扩增产物经过克隆并随机挑选 60个克隆进行测序得到它们的 1 6SrDNA部分序列 ,大部分序列与嗜盐碱古菌的 1 6SrDNA相近。在系统发育树上 ,部分克隆与已知古菌属归于同一分支 ,主要分布在嗜盐菌科的Natronococcus、Natronorubrum、Natronobacterium、Natronomonas、Natrinema、Halorubrum、Haloterrigena和Halorhabdus等 8个嗜盐古菌属中 ,也有一些克隆形成了独立的分支。它们共同显示出扎布耶茶卡湖中的古菌具有丰富的多样性。

南海北部陆坡神狐海域HS-373PC岩心表层沉积物古菌多样性

利用分子生物学技术分析南海北部神狐海域天然气水合物潜力区HS-373PC岩心表层沉积物中古菌多样性,从沉积物中提取总DNA并扩增古菌16SrRNA基因序列,对克隆文库进行系统发育分析。结果显示所有古菌序列均属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。其中泉古菌以C3为主要类群,另有少量序列属于Marine Benthic Group(MBG)-B,MBG-C,Marine Crenarchaeotic Group I(MGI),Marine Hydrothermal VentGroup(MHVG)和Novel Group of Crenarchaea(NGC);广古菌以MBG-D为主,其它序列分别属于UnclassifiedEuryarchaeotic Clusters-1/2(UEC-1/2)。

天山北坡垂直自然带土壤古菌多样性分析

【目的】了解天山北坡垂直自然带土壤古菌多样性、优势种群及影响其分布的主要因素。【方法】利用末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP),对天山北坡垂直自然带(山地荒漠带(H1),山地草原带(H2),山地森林带(H3),亚高山草甸带(H4),高山草甸带(H5),冰雪带(H6))土壤古菌多样性及主要影响因素进行研究。【结果】古菌多样性指数在山地森林带最低,高山草甸带和冰雪带最高;聚类分析表明,山地荒漠带、亚高山草甸带、高山草甸带和冰雪带聚为一类,山地草原带和山地森林带聚为一类;典范对应分析(CCA)表明:香侬指数(Shannon index,H)和均匀度指数(Evenness,E)均与C/N,土壤湿度及海拔成正相关,与pH,土壤温度成负相关;T-RFs与pH,全氮,有效磷成正相关。【结论】天山北坡垂直自然带土壤古菌多样性丰富度较低,土壤pH、湿度、全氮及植被类型可能是影响其多样性的关键因素。

海绵Pachychalina sp.体内古菌多样性非培养技术分析

采用非分离培养分析方法 ,即 16SrDNA限制性酶切片段长度多态性 (ARDRA)和测序方法对南海湛江海域海绵Pachychalinasp .体内的古菌多样性进行了研究。从海绵体内直接提取古菌总DNA。以样品总DNA为模板 ,用古菌 16SrDNA通用引物进行PCR扩增获得 16SrDNA ,回收、纯化 16SrDNA产物并克隆到T Vector。进行第二次PCR扩增反应 ,且对扩增产物进行ARDRA。在古菌 16SrDNA的ARDRA图谱中 ,大多数克隆的酶切带谱上存在差异 ;随机挑选 8个克隆子进行测序 ,获得古菌 16SrDNA的部分序列 ,并对 16SrDNA序列进行聚类分析构建了系统进化树 ,结果发现海绵体内的古菌主要属于Methanogeniumorganophilum、Methanoplanuspetrolearius等古菌类。但它们与目前数据库中收录的古细菌间的相似性均不超过 90 % 。

南海神狐海域BY1钻孔岩心沉积物古菌多样性分析

1引言海洋沉积物覆盖了地球表面超过2/3的面积,海洋生态环境独特,具有盐浓度高、深层海域高压、低温、低营养和光照强度变化大等特点,因此生活在这一复杂环境中的微生物为适应这一独特环境条件,进化出在物种类型、代谢类型、功能基因组成和生态功能上的多样性。

南海北部天然气水合物潜在区973-3岩心古菌多样性

海底微生物产甲烷和甲烷厌氧氧化作用对全球甲烷循环有着重要影响。在全球升温的背景下，海底天然气水合物作为地球上的一个巨大甲烷库，具有重要的环境效应。利用基于16SrDNA的分子生物学技术，对南海北部台西南盆地天然气水合物潜在区沉积物中古菌多样性进行了分析，探讨了成岩环境因素对古菌种群分布的影响。结果显示：在973—3岩心20—450cm深度段，Methanosaeta为优势菌群，所占比例为32．9％；Methanosarcinales在542—870cm深度段所占比例最高，达到28．3％；Methanomicrobia—zes在1075—1162cm深度段所占比例高达20．7％。973—3岩心古菌种群分布与甲烷产生、氧化密切相关，预示其下部赋存天然气水合物。973—3岩心成岩环境参数垂向变异与天然气水合物成藏有着明显响应关系：pH值随岩心深度增加而变大，Eh（氧化还原电位）值、盐度和沉积物粒径的变化趋势则相反。973—3岩心与日本海、南海神狐海域等天然气水合物赋存区、非赋存区古菌群落结构明显不同，这是由于pH值、Eh值和沉积物粒径等成岩环境参数对973—3岩心古菌种群分布有着显著影响，故必须深入研究微生物代谢甲烷活动的生态位，以提高古菌群落结构对天然气水合物的指示性。

黑潮源区沉积物古菌多样性调查及研究

为了研究西太平洋黑潮源区不同深度沉积物中古菌群落结构的多样性,应用16SrDNA文库技术,对IMAGES XIV航次采集的岩芯MD06-3047进行基因文库的构建和分析,得到260个克隆,经分析处理后得到56个OTUs(Operational Taxonomic Units)。基于16SrRNA序列的同源性比较,绘制系统进化树,进行统计学分析。研究结果显示,西太平洋黑潮源区的本哈姆高原(Benham Rise)沉积物中有丰富多样的古菌群落,在1m内的沉积物中分布着9种古菌类群。古菌序列归属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),并以泉古菌为主(占总序列的91.5%)。其中,泉古菌包含MGI、MBG-B、MCG和UCII-b4个类群,并且主要由MGI构成(占总序列的40.8%),而广古菌包含MBG-D、SAGMEG、DHVEG、MBG-E和VALIII5个类群,各类群所占总序列比例均较低(占总序列的0.4%～5.4%之间)。研究结果对于理解西太平洋黑潮源区沉积物中古菌多样性有重要意义,并为今后研究古菌群落与环境之间的关系提供科学依据。

新疆艾比湖湿地博乐河入湖口古菌多样性分析

旨为了解艾比湖湿地土壤中古菌的多样性及其群落结构组成。以艾比湖湿地博乐河入口土壤为样本,首次利用古菌特异性16S r DNA引物构建克隆文库。使用限制性内切酶AfaⅠ和MspⅠ对目的片段进行酶切分型(amplified r DNA restraction analysis,ARDRA),每种谱型随机选取若干阳性克隆子进行测序,序列比对构建古菌16S r DNA系统进化树。结果显示,测序得到的117条序列划分为61个OTUs,通过序列比对及系统发育分析归类为广古菌门(Euryarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota)两大门类。广古菌门的盐杆菌科(Halobacteriaceae)为第一优势菌群,包括盐微菌属(Halomicrobium)、盐碱球菌属(Natronococcus)、盐碱团菌属(Halalkalicoccus)等10个属,共48个OTU(78.7%),阳性克隆子77个(63.6%)。艾比湖湿地博乐河入口土壤古菌多样性丰富并存在大量的潜在新种。

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。

南海东沙深海冷泉区973-5重力柱沉积物古菌多样性

中国南海东沙一带冷泉发育,但目前国内外对深海冷泉区微生物研究甚少,特别是缺乏利用高通量测序的记录。对东沙深海冷泉区973-5站位(该站位水深约3000 m)长约935 cm的重力岩心进行了高通量分析。结果显示:该站位微生物细胞丰度为5.3×108~34.0×108个/g,随深度变深而增加,其变化趋势与甲烷含量变化可对比,与粒度、有机碳的变化也具有相关性。测序结果显示,岩心中主要古菌类群是MBGB(39.9%)、C3(15.8%)以及ANME1(12.0%),随着深度的变化群落组成有所改变。硫酸盐-甲烷界面(SMI,760 cm)上下出现了大量的MBGB和ANME-1类群,pH也不断增加,暗示了这一区域存在不断增强的甲烷厌氧氧化作用。岩心底部出现了一定量的ANME-1和ANME-2类群,暗示除了在SMI附近甲烷氧化和硫酸盐还原反应强烈,其下部可能还有水合物的分解与甲烷的上涌,为ANME类群生存提供了营养物质。与东沙海区其他站位相比,973-5站位的甲烷通量较高,但没有发现产甲烷菌,推测该区沉积物中高浓度的甲烷来源为周边浅部或深部断裂系统运移供给。

东太平洋海隆深海热液区沉积物古菌多样性分析

采用PCR-RFLP方法对东太平洋海隆深海热液区3个站位沉积物中的古菌多样性进行了初步研究.结果显示,从古菌16S rRNA基因文库中随机挑取的296个阳性克隆分属奇古菌门(Thaumarchaeota,47.64%)、广古菌门(Euryarchaeota,44.93%)、泉古菌门(Crenarchaeota,6.77%)和未分类古菌(0.68%),其中优势菌群为奇古菌门的亚硝化侏儒菌属(Nitrosopumilus,35.47%)和广古菌门的热原体纲(Thermoplasmata,27.03%),DHVE3、DHVE5、DHVE6、MBGB和MBGE类群在沉积物样品中也均有发现.另外,3个站位沉积物中古菌类群组成存在差异,S5-TVG1站位样品文库的97个古菌克隆分属奇古菌门(49.48%)、广古菌门(49.48%)和泉古菌门(1.03%),S14-TVG10站位样品文库的103个古菌克隆由奇古菌门(84.47%)和广古菌门(15.53%)组成,S16-TVG12站位样品文库的96个古菌克隆包括广古菌门(71.88%)、泉古菌门(19.79%)、奇古菌门(6.25%)和未分类古菌(2.08%).研究结果表明,东太平洋海隆深海热液区沉积物中古菌多样性丰富,存在着许多新的古菌菌群;不同站位古菌菌群结构以及多样性存在差异,这与其所处环境的热液活动密切相关.

油田采油区土壤中古菌多样性特征研究

以胜利油田孤东和孤岛采油区内土壤作为研究的对象,测得土壤含水率(12%~24%);土壤中含盐量(0.8%~1.8%);土壤pH值(8.2~8.6);土壤中有机碳含量(0.1%~0.5%);以及采用火焰原子吸收-分光光度法测定了土壤中重金属Cu、Cr、Zn的含量,以得到土壤的理化性质数据。运用高通量基因测序技术测定了土壤中的古菌的DNA序列,结果表明该采油区土壤中的优势菌门是广古菌门(Euryarchaeota),同时石油污染使得土壤中的古菌多样性降低。分析该区域的土壤生态状况和古菌群落的生长状况,旨在为该油田开采区采用微生物修复技术来治理土壤原油污染问题提供理论依据。

新疆顿巴斯他乌盐湖沉积物免培养古菌多样性

【目的】了解新疆顿巴斯他乌盐湖沉积物免培养古菌组成及多样性。【方法】利用免培养法直接从顿巴斯他乌盐湖沉积物样品中提取环境总DNA,采用古菌通用引物对16S rRNA基因进行扩增,构建基因克隆文库。对随机挑选的59个阳性克隆进行HaeⅢ限制性酶切分型并测序、BLAST比对及构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】文库覆盖率为89%,Shannon-Wiener指数为2.69,共得到21个不同的可操作分类单元,分属于广古菌门(Euryarchaeota,92%)和泉古菌门(Crenarchaeota,8%),其中多数为盐杆菌科(Halobacteriaceae,88%)的盐杆菌属(Halobacterium,24%)、盐盒菌属(Haloarcula,18%)、盐碱红菌属(Natronorubrum,14%)、盐红菌属(Halorubrum,8%)等,与海盐环境(thalassohaline)获得的16S rRNA基因序列相似性最高(﹥95%);整个文库中约11%的克隆与可培养古菌多个属的相似性小于97%。【结论】顿巴斯他乌盐湖古菌多样性略低于同类高盐环境,组成较为一致,只是各类群所占百分比稍有不同,且可能存在一些潜在新物种或新类群。

新疆沙湾冷泉沉积物中免培养古菌多样性初步研究

【目的】了解新疆沙湾冷泉沉积物的古菌组成及多样性。【方法】采用免培养法,液氮研磨提取冷泉沉积物总DNA,使用古菌通用引物进行16S rRNA基因扩增,构建16S rRNA基因文库。对阳性克隆进行HhaI限制性酶切分型,选出具有不同酶切图谱的序列进行测序,将所得序列与GenBank数据库中序列比对并构建16S rRNA基因系统发育树。【结果】从冷泉沉积物古菌16S rRNA基因文库中随机挑选了121个阳性克隆,共得到22个不同的可操作分类单元,BLAST结果表明全部克隆子归属于泉古菌门(Crenarchaeote)中免培养类群。系统发育分析归类为Soil-Freshwater-subsurface group和MarinegroupI,2个亚群并且各占整个文库的50%。其中40%左右的克隆子与具有无机碳和硝酸盐同化能力的泉古菌有高的相似性。此外还发现40%的克隆子与低温泉古菌类群具有很高的相似性。【结论】新疆沙湾冷泉沉积物中古菌类群多样性较低,但存有大量高度适应此低温、贫营养环境的泉古菌类群。

中国南海北部陆坡沉积物古菌多样性及丰度分析

【目的】海洋沉积物中的古菌在全球生物地球化学循环中充当重要的角色,深入了解沉积物中古菌群落的结构及功能特征是探究海洋沉积物中古菌参与生物地球化学循环和生态学功能的基础。【方法】采用高通量测序技术,分别对南海北部陆坡不同海域(东部,西部和神狐海域的7个站位)沉积物中古菌16SrRNA基因进行Illumina Mi Seq测序。【结果】中国南海北部陆坡沉积物中古菌的主要门类是Bathyarchaeota、Thermoplasmata、Woesearchaeota(DHVEG-6)、Thaumarchaeota(Marine Group I)、Lokiarchaeota和Marine Hydrothermal Vent Group(MHVG),还存在少量的AK8、Marine Benthic Group A和Terrestrial Hot Spring Crenarchaeota Group(THSCG)等。在潜在水合物区沉积物中还发现了甲烷代谢相关古菌(Anaerobic methanotrophic archaea,ANME)类群,主要为ANME-1、ANME-2ab和ANME-2c等。甲烷代谢古菌的分布特征也从甲烷代谢保守功能基因mcr A(Methyl coenzyme-Mreductase A)的扩增中得到了验证。利用定量PCR对南海沉积物中的细菌、古菌的16SrRNA基因和mcrA基因进行了定量,发现细菌16SrRNA基因拷贝数为10~5-10~7 copies/g(湿重),古菌16SrRNA基因拷贝数为10~5-10~6 copies/g(湿重),潜在水合物区mcrA基因拷贝数为10~3-10~5 copies/g(湿重)。【结论】揭示了中国南海北部陆坡沉积物中具有丰富的微生物资源,其中古菌种类多样且丰度较高,同时发现冷泉特征古菌群落,为深入认识和理解南海沉积物中微生物丰度和古菌多样性,以及解析古菌地球化学功能奠定基础。

龙凤湿地与珰奈湿地底泥细菌古菌多样性及其对环境因子的响应

【背景】城市湿地和天然湿地受到人为扰动影响的程度显著不同。【目的】研究2种不同类型湿地底泥微生物多样性及种类的差异。【方法】采集冬夏两季城市湿地(龙凤湿地)和天然湿地(珰奈湿地)的底泥样品,使用16S rRNA基因测序技术测定底泥中细菌和古菌群落结构,分析2种湿地底泥的细菌、古菌差异及环境因素与微生物的相关性。【结果】龙凤湿地底泥中的硫杆菌属(Thiobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)丰度显著高于珰奈湿地(P<0.05);Methanoregula在珰奈湿地底泥中的丰度高于龙凤湿地;冬季厌氧绳菌属(Anaerolinea)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)在珰奈湿地底泥中的丰度显著高于龙凤湿地(P<0.05)。【结论】龙凤湿地与珰奈湿地的差异主要影响湿地底泥中参与元素循环的细菌和产甲烷古菌的丰度,人为干扰和低温会降低湿地中微生物的多样性,pH、盐分和碱性磷酸酶是显著影响微生物多样性的环境因素。

辣椒健康植株与患枯萎病植株根际土壤古菌群落多样性的比较研究

采集漳州3个辣椒种植基地枯萎病典型患病样地的健康植株(以下简称JK)根际土壤和患病植株(以下简称KW)根际土壤,对土样中的古菌群落进行基于Illumina Miseq测序平台的宏基因组高通量测序,明确健康辣椒植株与患枯萎病植株根际土壤细菌群落多样性,为辣椒枯萎病生态防控提供理论依据。结果表明,患枯萎病植株根际土壤细菌的优质序列比健康植株少480条,OTUs少11个。在门水平上,健康植株和患病植株根际土壤微生物组成相似,最优势门均为奇古菌门,但相对丰度存在差异。在属水平上,健康植株根际的亚硝化球菌属Nitrososphaera相对丰度比患病植株增加了38.61%,亚硝化侏儒菌属Nitrosopumilus相对丰度比患病植株增加1.89%,患病植株的Methanomassiliicoccus属相对丰度却比健康植株增加了10.92%。

养殖尾水对河流沉积物中微生物多样性的影响

海产品工厂化养殖是现阶段全球蛋白质供应的主要途径,但其尾水资源化再利用研究不足。因此,本研究通过原位采样和高通量检测技术,分析黄河三角洲永丰河和养殖尾水排水渠中不同样点原位生物群落结构。结果发现,细菌方面永丰河上游与排水渠源头的优势菌属一致,以Gillisia(25.44%~60.35%)和Psychrobacter(4.26%~7.36%)为主;下游和入海口沉积物中主要为Psychrobacter(23.27%~56.73%)和Proteiniclasticum(16.24%~39.58%)。主坐标分析(Principal co-ordinates analysis,PCoA)发现,永丰河与排水渠沉积物中细菌群落间存在一定差异,但差异并不明显。代谢分析发现,排水渠中受到养殖尾水影响有大量有机物亟待处理,导致其中特异性降解的增加,而在入海河口附近,维持渗透压是沉积物中细菌生长的关键。古菌方面,上游沉积物以Candidatus Nitrocosmicus(7.14%~22.98%)和Methanosaeta(13.08%~25.69%)为主;污染源头以Marine Group II(39.38%)为主;下游和入海口沉积物主要是Nitrososphaeraceae(32.70%~78.17%)和Methanogenium(2.19%~11.24%)。PCoA结果表明,样品间的古菌群落有一定的相似性,采样区域的差异并不明显。代谢分析结果表明,古菌更加保守所以更适应于海水渗透压,而且更容易受到有机质输入影响,同时古菌可能参与到芳香族代谢的末端降解过程中。研究结果显示,养殖尾水具有极高的资源化产甲烷的潜力,但其多样的有机碳需要更多的降解菌群参与提高效率。

深水沉积物岩心古菌群落结构对天然气水合物的指示——以南海台西南海域973-4站位为例

微生物产甲烷作用和甲烷厌氧氧化作用对海底天然气水合物(以下简称水合物)的形成、分解有着重要的影响,但目前有关古菌类群的代谢机理及其对水合物成藏的指示作用尚有待深入研究。为此,利用基于16S rDNA的分子生物学技术,对南海台西南海域973-4站位岩心的古菌群落结构进行了分析,并与日本海、南海神狐海域等水合物赋存、非赋存区的古菌群落结构进行了对比。结果表明:①973-4站位岩心中广古菌Methanosarcina为优势类群,在表层所占比例为50%,在硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)的比例为46.1%,在深层的比例为66.7%;②Methanomicrobiales为次优势类群,在表层所占比例为28.3%,在SMTZ层位为30.7%,在深层为11.1%;③上述2个古菌类群所占比例的变化趋势与海洋沉积物早期成岩过程中有机质含量、组分的变异密切相关。结论认为:①古菌群落结构与细菌、地球化学和矿物学的分析结果一致,表明973-4站位岩心下部赋存水合物;②由于古菌群落结构存在差异性,必须考虑地球化学参数和地质特征的协同作用,才能提高其对水合物成藏指示的精准性。

祁连山水合物分布区不同高寒生态类型冬季表层土壤中古菌群落及变化特征

祁连山冻土区是我国青藏高原重要永久冻土区之一,也是我国陆域天然气水合物分布的重要地区。前期调查表明祁连山木里天然气水合物钻井区一带具有丰富多样的高寒冻土生态类型。为了解该地区高寒草甸和高寒沼泽草甸表层土壤中古菌群落的多样性及分布特征,对2014年初冬在该区采集的表层土壤样品利用16S rRNA分子生物学技术和地球化学等方法进行了分析和研究。结果显示,高寒草甸区土壤呈中性,而高寒沼泽草甸区土壤呈弱酸性。钻井区土壤中的TOC和顶空气甲烷含量均显著高于背景区,而在背景区内的两种生态类型土壤中的TOC和顶空气甲烷含量差别较小。钻井区（除1个点）微生物细胞丰度高于背景区2~5倍。冬季表层土壤中的古菌多样性较低,含泉古菌的3个类群和广古菌的3个类群。不同植被类型古菌群落的优势种群显著不同,在高寒草甸区为泉古菌门的GroupⅠ.1b,而高寒沼泽草甸区为广古菌门的甲烷八叠球菌目（Methanosarcinales）。根据研究结果推测,土壤水分可能是导致高寒草甸区和高寒沼泽草甸区细胞丰度和古菌群落差异的一个主要原因,高寒沼泽草甸区内产甲烷菌占优势可能与土壤高TOC含量有关。高寒沼泽草甸土壤中存在较丰富的产甲烷古菌,它们在厌氧条件下的甲烷氧化作用也是土壤中甲烷来源之一。