腾冲两热泉泉古菌多样性及系统发育的初步分析

通过构建16SrRNA基因片段的克隆文库对腾冲热海两温泉中泉古菌的多样性和系统发育关系进行了初步的研究。一共得到18个泉古菌克隆序列,可分为12个OTUs,两温泉的克隆序列与已知GenBank上关系最近序列的平均相似性较低,无名泉为92.56%,热爆区为93%。从基于16SrRNA基因片段序列构建的系统发育树来看,74℃的无名泉样点中既有属于超高温环境类群的泉古菌,同时又有属于和常温环境较接近的泉古菌;45℃的热爆区样点的泉古菌,相对来说则更接近于常温类群。本次研究表明,腾冲热泉与世界其它同类热泉之间的泉古菌类群存在着一定的差异;而且两实验样点代表了超高温和高温环境泉古菌逐渐向常温过度的两个重要环境。

泉古菌Sulfolobus islandicus PCNA1的原核表达及其多克隆抗体的制备

泉古菌Sulfolobus islandicus中PCNA有3个同源类似蛋白,本研究选取PCNA1作为研究对象,为获得可溶性表达的PCNA1蛋白,制备多克隆抗体,深入了解PCNA1基因的功能,将PCNA1基因片段克隆到组氨酸标签融合的表达载体pET30a中,利用IPTG诱导,金属螯合亲和层析进行纯化分析表明,融合蛋白大部分可溶。紫外分光光度法测定纯化蛋白的纯度可达90%以上,浓度约为2 mg/mL。免疫家兔制备多克隆抗体,ELISA检测抗血清效价可达1∶10 000以上,Western印迹检测证明抗体特异性良好。

几种农田土壤中古菌、泉古菌和细菌的数量分布特征

真核生物、细菌和古菌三者共同构成了生命的三域系统.古菌作为第3种生命形式,不仅能在高温、强酸和高盐等极端环境下生存,而且在海洋、湖泊和土壤等生境中也广泛分布,预示其在整个生态系统中有着不可估量的作用.本文以2个农田剖面土壤和2个长期施肥试验站祁阳(QY)和封丘(FQ)的土壤为对象,以实时定量PCR方法为主要研究手段,对土壤中古菌(包括泉古菌)和细菌的16SrRNA基因拷贝数丰度变化进行了研究.结果表明:土壤泉古菌16SrRNA基因拷贝数要低于古菌1～2个数量级,两者与细菌相比,16SrRNA基因拷贝数大小顺序为土壤泉古菌<古菌<细菌,而古菌和泉古菌16SrRNA基因拷贝数与细菌的比值均随土壤深度加深而增大.不同施肥处理对土壤古菌和泉古菌的数量有显著影响.QY试验站土壤古菌和细菌的数量与土壤pH值显著相关(分别为r=0.850,P<0.01和r=0.676,P<0.05).FQ古菌、泉古菌和细菌与土壤pH值相关性不显著,与土壤有机质含量相关性均达显著水平(分别为r=0.783,P<0.05;r=0.827,P<0.05;r=0.767,P<0.05).了解古菌包括泉古菌在农田土壤中的分布,可为评价其在生态系统和物质循环中的作用提供重要的理论依据.

土地利用方式对土壤细菌、泉古菌和氨氧化古菌丰度的影响

为评价微生物主要类群在土壤生态系统中的作用,本文以长期定位试验为研究平台,选取草地、农田(大豆、玉米和小麦)和裸地试验5个处理,采用实时荧光定量PCR技术,研究了黑土中细菌、泉古菌和氨氧化古菌(AOA)的丰度变化。结果表明:草地细菌、泉古菌和AOA的丰度显著高于农田和裸地。而农田土壤不同作物对细菌、泉古菌和AOA丰度影响不显著。草地土壤的细菌丰度比裸地、大豆、玉米和小麦分别增加了62.7%、29.0%、41.1%和18.8%,泉古菌的丰度分别增加了34.4%、30.7%、37.6%和33.7%,AOA的丰度增加了28.6%、42.6%、44.4%和53.6%。土壤细菌丰度与土壤pH值和有机碳含量均呈正相关(r=0.935,P<0.01;r=0.887,P<0.05);泉古菌的丰度与土壤pH值亦显著正相关(r=0.845,P<0.05);而土壤AOA的丰度与土壤pH值和有机碳含量相关性不显著。

俄罗斯堪察加地区热泉及其周边生境的泉古菌多样性

【目的】泉古菌为陆地热泉系统的主要古菌类群,可能在自然界生源元素的地球化学循环中发挥着重要作用。本研究旨在揭示俄罗斯堪察加地区热泉以及热泉周边区域的泉古菌多样性,同时基于之前已获得的我国云南地区热泉数据,比较两地区泉古菌群落差异。【方法】通过构建16S rRNA基因片段克隆文库获得序列信息和丰度,随后进行物种多样性、系统发育和群落结构差异分析。【结果】高温热泉Burlyashi Liza(BSL,89℃)中的泉古菌全部属于热变形菌纲(Thermoprotei)内的物种。中温热泉TF Vent 2(TFV,49℃)的群落结构主要由不确定的热变形菌纲类群、不确定的泉古菌类群、高温水环境泉古菌类群Ⅱ(HWCG-Ⅱ)和奇古菌下的Group1.1b类群组成。热泉周边常温环境的主要物种与热泉环境的代表性克隆pJP41一起聚成一个较大的遗传分枝。Jackknife聚类树和主坐标分析(Principal coordinates analysis,PCoA)的结果显示:温度相似的样点,其泉古菌群落结构相对来说更为相似。【结论】俄罗斯堪察加地区与我国云南地区热泉中的泉古菌存在着一定程度上的不同。陆地热泉系统影响着其周边环境的泉古菌类群。热泉中泉古菌群落结构受温度的明显影响。

长期施肥与覆膜对土壤细菌、泉古菌和氨氧化微生物丰度的影响

施肥与覆膜等农田管理措施能够改变土壤的物理化学性质,这直接影响着驱动氨氧化过程的氨氧化微生物,而氨氧化过程是硝化作用的限速步骤'以沈阳农业大学棕壤长期施肥与覆膜试验站为平台,采用荧光定量PCR技术,研究了5种施肥制度下[不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、有机肥(M)和有机无机配施(MNP)]土壤细菌、泉古菌和氨氧化微生物数量的变化。结果表明,不同施肥处理细菌、泉古菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌的基因拷贝数平均值分别为0.52X109-4.20 x 10\2.14 x 108~9.69 x 10\0.21 x 107~6.89 x 107和0.26 x 107~74.70 x 107 copies g-'干土。与CK相比,有机肥处理(M、MNP)能显著增加土壤细菌的丰度,化肥处理(N、NP)则相反;施肥尤其是化肥处理(N、NP)均能降低泉古菌和氨氧化古菌的丰度;有机肥处理(M、MNP)显著增加了氨氧化细菌的丰度。细菌、泉古菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度均与pH值存在显著正相关关系(P<0.05),细菌和氨氧化细菌丰度则主要受全碳含量的影响,而细菌、泉古菌和氨氧化细菌丰度与钱态氮、硝态氮含量存在极显著负相关关系(P<0.01)o研究结果可为进一步探讨农田生态系统中氨氧化微生物对不同管理措施的响应机制及其在氮素转化中的作用提供科学依据。

泉古菌醇与绿素在东海陆架区的分布及关系研究

【目的】研究东海陆架地区的沉积物中的泉古菌醇、绿素的分布及其相关关系。【方法】通过有机化学的方法将泉古菌醇和绿素从沉积物中萃取出来之后,利用高效液相色谱质谱连用对泉古菌醇进行定量检测,利用高效液相色谱对绿素进行定量检测。【结果】泉古菌醇和绿素在长江河口绝对量的分布在空间上呈现类似关系,并且受到陆源输入的影响较小。【结论】东海陆架区的泉古菌醇和绿素均为海洋产生,而非陆源输入,且两者呈现明显的相关关系,提示泉古菌醇具有指示历史时期东海表层初级生产力变化的潜在应用。

氨氧化古菌的生态学研究进展

上百年来细菌一直被认为是地球氨氧化过程的主要驱动者,2005年海洋中分离到迄今唯一的非极端环境泉古菌,发现其氧化氨态氮获得能源生长,是氨氧化古菌。氨氧化古菌和细菌对地球氨氧化过程的相对贡献率,是目前全球氮循环研究最重要的微生物生态学问题之一。已有的证据表明古菌在海洋氨氧化过程中发挥了重要作用,细菌则是土壤氨氧化过程的主要驱动者。本文重点探讨了原位自然环境下氨氧化古菌的生态学研究进展。

太湖沉积物中氮循环菌的微生态

采用荧光原位杂交(FISH)技术,对梅梁湾和贡湖湾湖区沉积物中微生物的主要种群,及氮循环功能微生物的数量和分布进行了研究,发现随着深度增加,细菌和古菌数量均逐渐减少,但古菌在总菌数中所占比例有所增加;梅梁湾沉积物中氨氧化细菌及亚硝酸氧化细菌的数量均高于贡湖湾,随深度增加,两者数量均逐渐减少,但在贡湖湾其占总菌数的比例高于梅梁湾,表明水生植物可能对沉积物中微生物组成及氮循环有重要影响。泉古菌在太湖沉积物中普遍存在且数量高于氨氧化细菌,说明其在淡水湖泊中对氮循环可能有重要作用。

古菌细胞膜脂在古菌群落组成及其对环境响应研究中的应用

古菌作为区别于细菌和真核生物的第3种生命形式广泛分布于各种生境,与碳、氮等元素的生物地球化学循环密切相关,在整个生态系统中具有重要作用.古菌细胞膜脂作为古菌重要的生物标志物,在其群落组成和对环境变化响应的研究中具有重要指示作用.本文介绍了古菌细胞膜脂的结构特征及不同古菌类群间细胞膜脂结构差异,用以表征古菌群落的组成特征.环境中细胞膜脂丰度可反映古菌生物量,并可与基于DNA的分子生物学手段在结果准确性、分析效率和经济成本方面互补和互证.在重点介绍应用古菌细胞膜脂分析古菌群落组成和丰度的难点和重要性的基础上,结合影响古菌群落变化的环境因子如温度和pH,进一步阐述古菌与所处生境的关系,分析古菌群落演化过程及其在地球化学和地质历史事件研究方面的应用前景.