微生物生态研究中Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响

Biolog Eco微平板法已广泛用于环境微生物研究,能很好地反映不同环境下微生物群落差异性特征,而分析结果可能会受Eco微平板培养时间的影响,据此,本研究从AWCD值、微生物群落多样性指数、碳源代谢强度及代谢方式和PCA分析等角度,探讨了Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响特征.研究表明:Biolog Eco微平板培养时间处于AWCD曲线"拐点"前与"拐点"后对分析结果影响显著(p<0.05),且"拐点"前各培养时间段微生物群落特征的分析结果明显不同,但培养时间处于AWCD曲线"拐点"处及其后各培养时间段的分析结果基本一致,且培养时间对分析结果的影响很小或可忽略不计,可能会较客观地反映环境微生物群落特点及不同样品间的差异性.因此,采用Biolog Eco微平板分析环境微生物群落特征时,建议微平板选择240h培养并连续读数,再根据240h的AWCD曲线"拐点"进行数据合理地选取和分析,得出的结论相对可能会与实际环境情况更为接近.

Biolog微平板分析在微生物实验教学中的应用

微生物群落多样性分析有助于了解群落功能微生物的结构、生长生态特征、代谢活性和功能等,是许多学校微生物实验教学必开的实验项目之一。Biolog微平板分析法是利用氧化还原反应原理,定量描述土壤微生物对不同碳源的利用能力,该方法是目前研究微生物群落多样性最简单和快速的方法,将其用于微生物教学实践中具有很好的应用与推广前景。在分析Biolog微平板原理的基础上,阐述了Biolog微平板的优点及其在相关微生物教学实验中的应用。

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解析淡豆豉发酵过程中微生物群落碳代谢特征

微生物是淡豆豉发酵的核心,研究淡豆豉发酵炮制过程中微生物群落碳代谢情况,对于揭示淡豆豉炮制机理意义重大。采用Biolog生态微平板研究了不同发酵时间点淡豆豉样品的碳代谢特征。结果表明:发酵第6天样品的AWCD值在整个培养过程中明显高于其它样品,发酵第1天,再闷9和15 d样品的AWCD值曲线差异不明显;多样性分析显示,各样品间微生物Shannon-Wiener指数H'值相近,而第6天样品的Mclntosh指数U值明显高于其它发酵时间点的样品;各样品微生物的最佳碳源种类相近,主要利用了β-甲基-D-葡萄糖苷、N-乙酰-D-葡萄糖胺、D-甘露醇、葡萄糖-1-磷酸盐、D-半乳糖醛酸、吐温40等碳源,对γ-羟基丁酸、α-丁酮酸、L-精氨酸、L-α-甘油、i-赤藻糖醇等利用较少。研究表明,发酵第6天微生物群落的碳代谢活性最高;各样品微生物的丰富度相近,第6天样品微生物的均匀度与其它样品差别较大;整个发酵过程微生物的最佳碳源种类相近,主要利用了糖类及其衍生物,而对氨基酸、脂肪酸、脂类利用较少。ECO板能真实反映出淡豆豉发酵中微生物对碳源利用的整体代谢情况,但也有其局限性。

利用BIOLOG微平板筛选活性污泥激活剂

以生活污水为底物,利用改造后的BIOLOG微平板,对活性污泥激活剂进行定性和定量试验;利用初筛的活性污泥激活剂,采用活性污泥法对生活污水进行降解试验。实验结果表明,VC、VE、L-His、γ-氨基丁酸、L-Ala对活性污泥有一定的激活作用。当底物为200μL时,L-His的最佳用量为1μL;γ-氨基丁酸的最佳用量为0.5μL;L-Ala的最佳用量为0.5μL;VE的最佳用量为1μL;VC的最佳用量为1μL。其中VE对提高生活污水COD的降解效果明显。

进水浓度或HRT变化时微好氧处理微生态机制研究

考察改变进水COD浓度(11000、15000、30000 mg/L)或水力停留时间(HRT为42 h、25 h)对模拟高浓度有机废水微好氧连续小试处理效果的影响,并采用荧光原位杂交-流式细胞术(FISH-FCM)、聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)等分子生物学技术及Biolog FF微孔板法分析了不同处理阶段稳定期曝气柱污泥的微生态变化,以探讨进水COD浓度或HRT改变时微好氧处理效果变化的微生态机制.结果表明,在全部4个处理阶段,曝气柱污泥中酵母含量均保持在>99.9%的水平.随着进水COD浓度的上升,污泥浓度由2.0 g/L上升到7.3 g/L,COD比去除速度由2.3 kg/(kg.d)下降到1.7 kg/(kg.d),曝气柱污泥真菌群落结构多样性指数由2.05上升至2.19,代谢多样性指数由4.42上升至4.45;而随着HRT下降,污泥浓度从7.3 g/L下降至6.0 g/L,COD比去除速度从1.7 kg/(kg.d)上升至2.8 kg/(kg.d),真菌群落结构多样性指数和代谢多样性指数则分别从2.19和4.45降至0.79和4.36.作为提高进水有机负荷的主要措施,提高进水COD浓度和缩短HRT对于废水处理效果和曝气柱微生态存在截然相反的影响.

土壤微生物生态学研究中的非培养方法

土壤微生物种类和数量是评价土壤健康质量的重要指标之一。然而环境中90%以上的微生物不能够通过传统的培养基培养方法获得。最近发展起来的分析方法如磷脂脂肪酸(PLFA)、BIOLOG微孔板和分子生物学的方法可从不同方面对土壤微生物群落进行更为详尽的分析。论文就土壤微生物生态学研究中使用的主要方法进行了综述。

枯草芽胞杆菌Bs-15对土壤中草甘膦的降解及土壤微生态的影响

试验采集不施农药的自然田土,同时添加草甘膦异丙胺盐和接种枯草芽胞杆菌Bs-15,以测定Bs-15对草甘膦异丙胺盐的降解率及对土壤中微生物种群和功能多样性的影响。结果显示,Bs-15对土壤中草甘膦异丙胺盐的降解率在接种96 h后,可达70%左右(灭菌土和自然田土中的降解率分别为66.97%和71.57%)。BIOLOG ECO微平板测定结果显示,接种Bs-15后,土壤微生物的AWCD值及5种功能多样性指数均得到显著提高,说明Bs-15增加了土壤微生物整体活性和功能多样性,一定程度上恢复了草甘膦污染土壤的微生态系统,在草甘膦污染土壤的生物修复方面具有良好的应用前景。

微生态制剂存放期内菌群活性检测

[目的]了解微生态制剂存放期内菌群的变化规律。[方法]采用活菌平板计数法,测定存放0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60 d的自制微生态制剂的菌群活性,对保存6个月的微生态制剂进行活化处理并比较效果。[结果]自制微生态制剂存放10 d内随着天数的增加,菌落总数先增加后减少,可稳定在2.25×1010个/ml水平,存放30 d时菌落总数为1.98×1010个/ml,降低了12%,60 d时为8×108个/ml,但不影响应用效果。5‰的红糖水活化处理后的微生态制剂菌落总量达7.4×107个/ml,比未经活化的提高了23%,提高了利用效果。[结论]保质期内的微生态制剂活菌数量相对稳定,存放期在10 d内的微生态制剂的使用效果最好。

北京9个典型板栗园土壤碳代谢微生物多样性特征

土壤微生物多样性与土壤质量存在密切联系,也是目前的研究热点。从北京板栗主产区采取9个典型板栗园表层(0—20cm)土壤,采用BIOLOG生态微平板(BIOLOG Eco PlateTM)分析土壤微生物碳代谢群结构,旨在了解不同板栗园土壤微生物碳代谢功能群结构的特点与差异。结果表明:9个土壤可分为3组:(1)1,6,9号土壤、(2)2,5,7号土壤、(3)3,4,8号土壤。组内土壤微生物碳代谢功能群结构相似,而每组之间有显著性的差异。其中,1,6,9号土壤利用D-羟基丁二酸等7种基质的微生物比较多;而利用葡萄糖-1-磷酸盐等14种基质的微生物比较少,2,5,7号土壤与1,6,9号土壤正好相反,3,4,8号土壤与1,6,9号土壤的相似之处表现在代谢D-羟基丁二酸等7种基质的微生物也比较多,而代谢i-赤藻糖醇、D-木糖、2-羟基安息香酸等基质的微生物比较少。但是,目前对于土壤微生物碳代谢功能群多样性在土壤可持续利用中的作用与意义,特别是与土壤CNP等生物化学过程之间的关系还不清楚。

小麦秸秆不同还田方式下土壤微生物碳代谢多样性特征

秸秆还田是影响稻田土壤固碳潜力的重要措施,研究秸秆不同还田方式下土壤微生物碳源代谢特征对提高农作物秸秆利用和增加土壤碳固定具有重要意义,为此采用自动微生物鉴定系统(Biolog-ECO)研究在短期耕作条件下小麦秸秆不同还田方式对稻田耕层土壤微生物群落结构和多样性的影响。以江苏省六合区黄棕壤为研究对象,对等氮量秸秆发酵床垫料化还田(SP)、秸秆炭化(补施化肥)还田(BR)、秸秆+猪粪发酵还田(OF)、传统施用化肥(CF)和不施肥(CK)对照处理土壤进行分层采样,采用Biolog-ECO方法揭示微生物群落结构的多样性,并采用主成分分析法(PCA)探讨土壤微生物群落结构的变化特征。结果表明,不同秸秆还田方式能显著影响土壤微生物碳代谢特征,OF处理土壤微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指数及糖类、氨基酸、胺类和多聚物利用率明显高于其他处理;而SP处理土壤微生物的影响明显小于OF、BR处理;不同秸秆还田方式能显著影响土壤表层(0~5 cm)和耕作亚表层(>5~10 cm)微生物碳利用,而对耕作底层(>10~20 cm)的影响较小;不同秸秆还田方式影响土壤微生物多样性,与CF和BR处理相比,OF和SP处理增加了土壤微生物多样性。认为OF和BR处理可在短期内显著提高土壤微生物碳代谢多样性和对碳源的利用。

生物有机肥对土壤微生物活性的影响

通过两次连续温室玉米盆栽试验,研究了施用具有调节微生物功能的生物有机肥对土壤微生物数量与活性的影响,并利用传统平板计数法与BIOLOGECO方法相结合研究生物有机肥对土壤微生物生态的影响。结果表明,与化肥相比,施用生物有机肥可显著提高土壤微生物中3大菌群的数量;AWCD值及微生物对不同碳底物利用水平的测定结果表明,施用生物有机肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其土壤中的羧酸、胺类和其他类碳源等。表明生物有机肥的施用能增加土壤微生物利用碳源能力,改善微生物营养条件,使微生物保持较高活性,提高土壤微生物多样性。

大庆盐碱地九种植物根际土壤微生物群落结构及功能多样性

盐碱土是陆地表面生态脆弱区域。它与荒漠化过程相伴而生,不但造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。研究盐碱地植物根际土壤微生物群落的多样性,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建具有重要意义。运用PCR-DGGE技术和Biolog微平板法,对大庆盐碱地9种不同植物根际土壤微生物结构和功能的多样性进行了分析。结果表明,不同植物根际土壤微生物组成不同,同一科的植物具有相似的微生物组成。对11个克隆进行了序列测定,发现这一地区植物根际优势微生物菌群为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多样性。结果表明,不同植物根际土壤细菌群落对底物碳源的代谢特征存在着一定的差异,其中豆科的野大豆根际土壤细菌对底物碳源的代谢能力最强。

猫儿山不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性

为研究中亚热带森林土壤微生物群落功能多样性特征及其随海拔梯度的变化,应用Biolog微平板技术,对猫儿山不同海拔植被带(常绿阔叶林(EBF)、落叶阔叶混交林(DBF)、针阔混交林(CBF))土壤微生物群落功能多样性差异进行了比较。结果表明,不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性差异显著。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,随着海拔升高,土壤AWCD值逐渐降低,大小顺序为EBF>DBF>CBF。土壤微生物群落Shannon指数和丰富度指数的总体趋势为EBF最高,DBF次之,CBF最低。不同海拔植被带土壤微生物群落均匀度指数之间差异不显著。不同海拔植被带土壤微生物对不同碳源的利用能力存在差异,其中EBF利用率最高,CBF利用率最低,氨基酸类、胺类和酯类碳源为各海拔植被带土壤微生物利用的主要碳源。主成分分析结果表明,主成分1和主成分2分别能解释变量方差的40.42%和15.97%,在主成分分离中起主要贡献作用的是酯类、胺类和氨基酸类碳源。土壤理化性质与土壤微生物群落功能多样性之间的相关性分析结果表明,微生物群落多样性的Shannon指数与全钾(TK)呈极显著正相关(P<0.01),与含水量呈极显著负相关(P<0.01),与总有机碳(TOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)、有效P(AP)之间的相关性显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),且为负相关。土壤TK含量和含水量可能是造成不同海拔土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥(BC+CK)和常规NPK施肥(CK)两种,生物炭施用量22.5 t·hm-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥(BC1+CK)、高量生物炭+常规NPK施肥(BC2+CK)和常规NPK施肥(CK)3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm-2,高量生物炭施用量45 t·hm-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。

五大连池新期火山熔岩台地不同植被类型土壤微生物群落的功能多样性

土壤微生物群落是陆地生态系统的重要生物活性成分,其结构和功能多样性直接影响到系统的碳、氮等生态过程,微生物群落功能多样性与地上植被类型变化密切相关,开展植被类型对土壤微生物群落功能多样性的影响研究具有重要意义。以五大连池新期火山熔岩台地苔藓、草本、灌丛、矮曲林、针阔混交林5种典型植被类型为对象,利用BIOLOG微孔板法研究不同演替阶段植被类型土壤微生物群落功能多样性特征。结果表明:不同植被类型土壤微生物群落功能多样性存在显著差异。平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,大小顺序为:苔藓>针阔混交林>矮曲林>草本>灌丛。灌丛土壤微生物多样性指数与其他植被类型间差异显著。主成分分析结果表明,主成分1和主成分2分别能解释变量方差的56.24%和29.59%,不同植被类型下土壤微生物的碳源利用格局差异主要是由氨基酸类和带磷基糖类引起,二者合计解释总变异量的47.51%。冗余分析表明,速效磷、铵态氮、C∶N和pH对微生物功能多样性具有显著的影响,羧酸类、氨基酸类、酯类和胺类的降解更易受到环境因素的影响。研究结果为进一步探讨植被类型与土壤微生物之间在植被演替过程中的关系提供参考。

BIOLOG微平板技术在土壤微生态研究中的应用

BIOLOG微平板技术是一种新型的鉴定物种群落结果多样性和均匀度的方法。随着土壤微生态研究的发展,这种方法在土壤微生态的研究上同样能够起到很好的效果。通过实验表明,应用BIOLOG技术可以明确反映土壤微生态的变化情况。与传统的平板计数法相比,可以更加有效地反映土壤微生物活性。

生物复混肥对土壤微生物的影响研究

在温室盆栽玉米条件下,应用平板计数法、氯仿熏蒸浸提法和Biolog微平板法,进行施用菌剂、生物复混肥、有机无机复混肥和无机肥对土壤微生物的影响试验。结果表明,施用生物复混肥可显著提高土壤中细菌、真菌和放线菌数量,增加土壤微生物量碳、氮的含量;增强土壤微生物利用单一碳源的能力,提高土壤微生物群落的功能多样性;促进土壤微生物生态系统的稳定,改善土壤微生物群落的生态功能。

辽西油松侧柏混交林对土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨油松(Pinus tabulaeformis)、侧柏(Platycladus orientalis)混交林造林模式对土壤微生物群落功能多样性的影响,以朝阳市建平县白山林场试验区油松纯林(YC)、无植物种植土壤(NP)和油松-侧柏二者的混交林(YB)为研究对象,运用Biolog-Eco技术,对不同造林模式土壤微生物代谢功能多样性进行研究,对不同造林模式土壤微生物群落功能多样性进行分析。结果表明:不同造林模式土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(AWCD)的顺序为:YB>YC>NP,油松、侧柏混交林土壤微生物代谢最快,活性最强。3种造林模式土壤微生物对6大碳源的利用率存在差异,混交林土壤微生物对L-天门冬酰胺、L-苯基丙氨酸、吐温40、吐温80、i-赤藓糖醇、D-甘露醇和4-羟基苯甲酸7种碳源的利用代谢能力显著高于油松纯林(p<0.05)。Biolog代谢指纹图谱分析表明混交林土壤微生物对吐温80的利用能力最高,AWCD值为1.6537;油松纯林土壤微生物对L-精氨酸的利用能力最高,AWCD值为1.547。主成分分析显示,YB和YC土壤微生物群落具有相似的碳源利用模式,土壤微生物群落代谢功能相似。3种造林模式土壤微生物Shannon指数(H)和Simpson指数(D)无明显差异,物种Mclntosh指数(U)依次为YB>YC>NP。油松和侧柏混交后可以提高土壤微生物活性。由此可见,在辽西半干旱区营造油松-侧柏混交林是可行的。