基于稳定性同位素核酸探针技术的同化利用玉米秸秆碳微生物群落演替研究

[目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据。[方法]采用^(13)C标记高丰度玉米秸秆。微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土。共设置3个处理:不添加秸秆(soil)、添加自然丰度秸秆(soil+^(12)C-straw)和添加13C标记秸秆(soil+^(13)C-straw)。培养30天时,结合同位素示踪与高通量测序等技术,测定秸秆添加对土壤有机碳的激发效应,分析利用秸秆碳源的细菌、真菌群落结构及其与土壤胞外酶活性的关系。[结果](1)秸秆添加显著提高了土壤CO^(2)排放,添加秸秆对土壤有机碳的激发效应在培养第1天达到峰值,土壤和秸秆CO^(2)排放比例均在培养第3天达到峰值。(2)整个培养时期共发现参与秸秆碳同化利用的细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTU_(s))238个,真菌OTU_(s)24个。细菌OTU_(s)主要属于细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与绿弯菌门(Chloroflexi),真菌OTU_(s)主要为子囊菌门中的粪壳菌纲(Sordariomycetes)。(3)秸秆分解不同时期的微生物群落结构存在显著差异,在整个培养时期,以热单胞菌属(Thermomonas)与溶杆菌属(Lysobacter)为代表的7个细菌属快速响应秸秆添加,以假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)与土生单胞菌属(Terrimonas)为代表的6个细菌属延迟响应;两个真菌属枝鼻菌属(Cladorrhinum)与葡萄穗霉属(Stachybotrys)表现为对秸秆添加的快速响应,新赤壳属(Neocosmospora)与unclassified_f_Halosphaeriaceae为延迟响应。(4)曼特尔分析表明,细菌热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌裂壳菌属(Schizothecium)与碳氮转化相关土壤胞外酶活性呈显著正相关关系。[结论]外源秸秆添加对土壤有机碳产生正激发效应,显著增加了土壤CO^(2)排放。同化秸秆碳源的微生物随培养时间延长发生群落演替,细菌的热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌的裂壳菌属(Schizothecium)在玉米秸秆分解过程中具有重要作用,可为秸秆高效腐熟菌剂的研发提供依据。

厌氧消化污泥体系的DNA-稳定同位素探针标记条件研究

DNA稳定同位素探针(DNA stable-isotope probing,DNA-SIP)是鉴别复杂环境中功能微生物的有力工具。获得足够的标记^(13)C-DNA是该技术的关键,但^(13)C-DNA的富集受很多因素的影响。本研究以^(13)C-葡萄糖为底物,考察了不同条件(离心转速,底物投加量和污泥固含量)对厌氧消化污泥体系的DNA-SIP标记效果。结果显示:相对低的转速、高底物投加量及低污泥固含量有助于^(13)C-DNA的富集。对本研究的厌氧污泥,45400 rpm超高速离心40h(20℃),100 mg^(13)C-葡萄糖投加量,0.4%(w/w)污泥固含量可以获得较高的^(13)C-DNA丰度。该结果有助于指导厌氧消化体系中功能菌群的鉴定,进而促进对厌氧产甲烷机制的理解。

稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物原位鉴定的应用

新近发展起来的稳定性同位素探针技术(SIP)与分子生物学方法结合,能够定向发掘复杂环境中参与特定生态过程的微生物资源,是土壤功能微生物原位鉴定的有效手段,具有广阔的应用前景。其原理是环境样品中的功能微生物代谢同化同位素标记的底物,通过对其生物标志物(即DNA、RNA、PLFA等)进行提取、分离、鉴定和比对分析,以此获取介导土壤物质转化和循环过程的功能微生物的直接信息。本文在分别介绍SIP技术在土壤功能微生物原位鉴定过程中的各种前处理方法、生物标志物选择及后续鉴定方法的基础上,综述了SIP技术在研究驱动土壤有机污染物生物降解、碳氮循环等过程的功能微生物原位鉴定的应用进展,展望了SIP技术在土壤微生物基因组学方面的应用前景。

基于稳定性同位素核酸探针技术的红壤微生物底物利用策略研究

外源活性碳底物输入强烈影响土壤微生物的生长,但是在系统发育分类水平上,细菌和真菌对活性底物的动态响应及利用特征和微生物群落组成的关系仍不清楚。以红壤为研究对象,采用;C标记葡萄糖为底物进行模拟培养并定期取样,利用稳定性同位素核酸探针(DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP)和高通量测序技术分析活性的真菌和细菌类群,并探讨不同微生物利用葡萄糖来源碳的动态特征。研究发现,微生物群落对葡萄糖的利用符合从细菌向真菌演替的r/K选择策略。在细菌群落中,隶属于富营养菌的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)对活性底物的利用能力显著高于寡营养菌的酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)。和细菌的底物利用策略不同,真菌子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)在整个培养期间均可以利用葡萄糖和土壤原有组分。因此,葡萄糖的连续加入并未改变不同营养类型细菌的底物利用策略,而真菌对底物的利用具有广谱性特征,活性底物可诱导真菌对土壤原有组分的利用。

激光探针:稳定同位素分析的新式“武器”I:发展历史、工作原理和装置构成

激光探针：稳定同位素分析的新式“武器”＊Ｉ：发展历史、工作原理和装置构成肖益林郑永飞（中国科学技术大学地球与空间科学系，合肥２３００２６）关键词激光探针稳定同位素分析发展历史工作原理装置稳定同位素地球化学的发展与同位素分析方法的不断改进和完善密不可分...

激光探针稳定同位素分析技术的现状及发展前景

微区分析是同位素测试发展的重要方向。激光探针微区稳定同位素分析方法是同位素微区分析的重要手段。激光探针微区稳定同位素研究始于 2 0世纪 80年代 ,开始时主要集中于轻元素的稳定同位素研究。目前它已广泛用于碳酸盐碳、氧同位素 ,硫化物硫同位素 ,硅酸盐氧、硅同位素和氮同位素研究。近年来 ,多接收等离子质谱分析技术在重金属元素 (如铁、铜、锌、钼等 )的同位素分析方面取得迅速发展。因而 ,重金属元素的微区稳定同位素研究又成为当前的热点。文中对轻元素和重元素的激光探针微区稳定同位素分析的制样装置与设备 ,各种相关分析技术 ,以及在矿物、岩石与矿石研究中的应用现状进行了介绍。对激光探针微区稳定同位素分析技术的发展前景做了讨论。

激光探针——新的稳定同位素分析方法

简要地比较了ＣｌＦ３和ＢｒＦ５两种常规氟化法的优缺点。在此基础上介绍了激光氟化法（又称激光探针法）的主要构成和特点以及激光探针法的分析精度和分析不同矿物时的特点。激光探针法具有样品处理简单、用量少、速度快和可作原位分析等优点。激光探针法的使用为地幔氧同位素系统的研究勾画了一幅新的图景；在微区同位素分析。

激光探针:稳定同位素分析的新式“武器” Ⅱ.不同类型激光探针的分析流程与优缺点比较

激光探针：稳定同位素分析的新式“武器”Ⅱ．不同类型激光探针的分析流程与优缺点比较肖益林郑永飞（中国科学技术大学地球与空间科学系，合肥２３００２６）关键词激光探针稳定同位素分析分析流程优缺点１不同激光探针分析流程的比较１．１ＣＯ２激光探针的分析流程样品...

稳定同位素探针技术在环境微生态领域的应用

介绍了稳定同位素探针技术的概况,并对稳定同位素探针技术在环境微生态领域中的应用和其局限性进行了概述,为探索微生物种群结构和功能等微生态学研究提供了强有力手段。

非同位素标记DNA探针初步研究

本文报导了将辣根过氧化物酶直接标记在单链 DNA 探针上,制备出非同位素的 DNA 探针,采用化学光增强法检测杂交结果,所得图谱清晰,容易判读。所制备出的 DNA 探针可用于人类性别鉴定和个体识别,为 DNA 检验技术推广应用开辟了新的领域。

应用稳定同位素探针技术在多环芳烃环境行为与归宿研究新进展

多环芳烃（PAHs）由于其持久性、生物富集效应和＂三致＂作用,对人类健康和生态环境构成极大威胁。其中,高环PAHs的高生物毒性和低生物可利用性使其具有高残留和高风险的特点,其环境行为和自然衰减逐渐成为当前研究热点。微生物降解是环境PAHs自然衰减的重要途径,也是PAHs污染土壤的主要修复手段。现阶段PAHs降解微生物的研究主要针对低环PAHs,依靠传统分离培养技术,其环境降解和代谢途径已相对清晰。

稳定同位素探针技术结合宏基因组学在探究环境污染物微生物转化/降解过程中的应用进展

稳定同位素探针技术(SIP)结合宏基因组学在环境污染物微生物转化/降解研究中的应用已逐渐成为趋势.该组合技术不依赖纯培养方法,能够从复杂自然环境中鉴定出具有特定代谢功能的微生物类群,揭示污染物的微生物代谢途径,在研究污染物的原位微生物转化/降解过程方面具有显著优势.本文综述了该组合技术在探究不同环境介质中烃类化合物及其衍生物、有机农药、重金属和新型污染物微生物转化/降解过程中的应用进展,包括功能微生物的识别和污染物微生物转化/降解机制的解析等.最后,基于该组合技术的应用现状进行了展望,提出未来该组合技术与多种原位表征技术的联用将为微生物驱动污染物的转化/降解机制研究提供更准确全面的信息.

激光探针－质谱计联用测定稳定同位素

简要阐明激光探针－质谱仪系统是一种极有前途的分析仪器：在显微镜下选择分析部位，激光束聚焦到样品上使之气化，释放出待测同位素气体经纯化后输入质谱计测定。它将高的空间分辨力同精确、快速的同位素比值分析结合起来。常规的光斑１００～２００μｍ，有可能得到高得多的空间分辨力（２０μｍ），成为微区、原位测定稳定同位素的新技术。该技术可用于不易大量获取样品的年龄测定；测定在岩石样品中不同结构位置上填充的矿物年龄；测定矿物晶体中同位素的条带分布等，在构造年代学、变质岩年代学、矿床年代学研究方面发挥独特作用。

《激光探针微区稳定同位素分析方法及地质应用研究》主要进展

在国内首次自行建立激光探针微区氧、硅同位素分析系统；建立了激光氧、硅同位素分析方法，可测含氧量低至7个微克分子，含硅量可低至5微克分子，分析精度优于0．2‰，优于国际同类研究的先进水平；研制了石英玻璃和锰铝榴石两种激光氧、硅同位素分析标准物质，填补了国内外的空白；对伟晶岩、辉长岩、地幔包体等难熔矿物进行了微区氧、硅同位素变化研究，这些成果为激光同位素分析技术在国内的发展铺平了道路，为深入研究矿床成因、古气候、古环境开拓了新途径。该项目是地质调查项目。

基于核酸DNA/RNA同位素示踪技术的水稻土甲烷氧化微生物研究

稳定性同位素示踪复杂土壤中微生物DNA/RNA的技术难点是13C-DNA/RNA的鉴定。本研究针对我国六种典型水稻土,利用稳定性同位素13CH4示踪活性的甲烷氧化菌,超高速密度梯度离心获得不同浮力密度DNA/RNA后,以甲烷氧化菌独有的pmo A功能基因和16S r RNA特异基因作为分子标靶,通过半定量凝胶电泳技术评价了特异基因作为分子标靶判定13C-DNA/RNA的可行性,进一步利用克隆文库技术研究水稻土中的活性甲烷氧化菌群落结构。结果表明:甲烷氧化菌功能基因pmo A作为分子标靶,能够准确鉴别13C-DNA,而甲烷氧化菌特异的16S r RNA基因则能较好地区分12C和13C标记的RNA,但13C-RNA中的非目标微生物污染高于13C-DNA示踪技术。进一步以13C-DNA和13C-RNA为模板,分别构建了pmo A和16S r RNA基因的克隆文库,系统发育分析表明I型菌主导了土壤甲烷氧化过程,其中江西鹰潭和黑龙江五常土壤中活性甲烷氧化菌全部属于Ia型,而四川资阳、浙江嘉兴、江苏常熟和江都土壤中Ia型和Ib型甲烷氧化菌均有发现,并且后者比例较低。这些结果表明分子标靶基因能够有效判定复杂土壤中的甲烷氧化菌13C-DNA/RNA,在DNA和RNA水平的结果基本一致,我国典型水稻土中活性甲烷氧化菌可能存在一定的地理分异规律。

同位素标记核酸探针技术在法医学中的应用

核酸分子杂交法是当今分子生物学研究中应用最广泛的一项技术。其基本原理是利用放射性同位素标记的核酸探针,与固定在硝酸纤维素膜或尼龙膜上的单链核酸中的同源序列进行杂交。通过放射自显影,即可在X 光片上看到特定的核酸片段,利用该法对DNA

DNA分子荧光探针

本文综述了各种DNA荧光探针的结构特征荧光性质和与DNA的作用方式，主要涉及了6类化合物：吖啶和菲啶类、菁类染料、荧光素和罗丹明类、噻嗪和恶嗪类染料、BODIPY类染料以及其它类别的探针，概述了DNA探针在生物分子分析方面的应用，并展望了DNA荧光探针的发展趋势和应用前景。有47篇参考文献。

地高辛素标记的探针快速检测HBV-DNA实验研究

应用核酸分子杂交技术,检测血清中HBV-DNA已成为诊断乙型肝炎病毒感染和判断其复制状态的重要手段。用同位素(32P)标记核酸探针,进行分子杂交,虽然灵敏度高,但是由于具有半衰期短、探针不稳定、价格昂贵、对人体有害等因素,使之推广应用受到限制。目前国内外已有地高辛素（Dig）标记HBV-DNA探针进行斑点杂交实验,敏感性接近同位素探针水平。我们参照BM公司试剂盒方法及有关文献,建立Dig标记HBV基因探针方法。