基于Illumina HiSeq技术分析浆水中细菌多样性及理化性质

基于Illumina HiSeq测序平台,对陕西、甘肃浆水中细菌16S rRNA基因V3～V4区进行测序,解析其细菌群落结构多样性。结果表明,各地浆水细菌菌群结构相似,多样性较高,其中,乳酸杆菌属丰度较高,占主导地位,发酵乳杆菌、乙醇片球菌和Lactobacillus parafarraginis为优势菌,相对丰度占比分别为33.39%、21.13%、3.28%。理化性质显示,浆水液盐度范围为0.09%～0.34%,pH值为3.32～4.00,酸度为0.194～0.872 g/L,亚硝酸盐含量为5.123～10.246 mg/kg,亚硝酸盐含量均低于我国酱腌菜卫生标准。浆水中乳酸含量最高,也含有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等多种短链脂肪酸,蔗糖、葡萄糖、果糖含量较少。本研究揭示陕西、甘肃不同地区浆水的细菌多样性及其理化性质,为传统发酵食品研究提供一定理论基础。

基于Illumina HiSeq 2000测序技术对大花序桉根的转录组特性分析

大花序桉(Eucalyptus cloeziana)是中国重要用材林树种,但目前对其生物信息学研究缓慢,在一定程度上限制了大花序桉分子育种以及品种改良。采用Illumina Hi Seq TM 2000高通量测序平台对1年生大花序桉根系转录组测序和de novo组装,将得到的Unigene与公共数据库比对,同时进行转录组分析。结果显示,组装获得53 433条Unigene,其平均长度890 bp,N50长度为1 587 bp;有34 700条Unigene获得注释信息,占全部Unigene的64.94%,其中19 327条Unigene注释到KOG数据库,被分到25个类别中,共得到32 302个KOG功能注释信息;有11 197条Unigene注释到GO数据库中,共获得了54 971个GO注释功能,归于细胞组分、分子功能和生物学过程三大类;有12 181条Unigene得到KEGG注释,其中6 493条Unigene归入128条代谢途径,发现有57条Unigene参与氮代谢途径。通过软件查找获得13 290个SSR位点,二核苷酸重复类型占的频率最高,其次是三核苷酸、四核苷酸和六核苷酸,五核苷酸重复频率最低。本研究首次对大花序桉转录组进行分析,为深入开展大花序桉分子生物学研究提供基础数据来源。

基于Illumina HiSeq 2500测序技术对高温胁迫下苦瓜叶片转录组特性分析

高温胁迫时影响苦瓜作物产量及地域分布的重要限制因子,但由于其在非生物胁迫逆境方面的生物学信息研究进展较慢,这在一定程度上制约了苦瓜分子育种及品种改良工作。利用Illumina HiSeqTM2500高通量测序平台对高温胁迫处理前后的苦瓜叶片进行转录组测序,结果组装获得平均长度为700.75 bp共89 757条有效Unigene,N50长度达到1 239 bp;有48 662条Unigene获得注释信息,占全部Unigene的54.2%,与未处理的对照相比,共有2 254差异表达基因,其中672个上调,1 582下调表达。有27 116条Unigene能够注释到GO数据库,获得包含于细胞组分、分子功能和生物学过程三大类内共135 967个GO的功能注释,并且差异表达基因的GO功能注释分类情况大致与之相似。进一步筛选到可能与高温胁迫相关的基因,包括HSP,HSF等家族基因。本研究是首次对高温胁迫下的苦瓜叶片转录组进行分析,为进一步开展苦瓜耐高温分子生物学层面研究提供大量参考信息。

基于Illumina HiSeq 2000测序技术对当归根的转录组特性研究

目的识别当归Angelica sinensis根药用活性物质的基因序列,阐释当归次生代谢产物生物合成的遗传基础。方法从当归头、当归尾提取总RNA,质量鉴定合格后构建测序文库。测序文库检测合格后在Illumina Hi Seq 2000测序仪上完成双端测序。采用相关生物信息学方法分析当归根的转录组特性。结果采用Illumina Hi Seq 2000高通量测序获得当归根转录组的66 431 540个原始短读序。用生物信息学方法从头组装并注释了30 432个功能基因序列(unigene)。应用Uniprot蛋白数据库进行序列相似性比对,当归功能基因序列主要分布于目前研究较深入的7种重要经济作物,如葡萄、蓖麻、毛果杨、大豆、苜蓿、拟南芥和烟草。研究发现,当归根表达的127、69、70、94个unigene分别映射到类苯基丙烷生物合成、N-聚糖生物合成、黄酮类化合物生物合成和叶酸生物合成等路径,可能参与药用活性物质阿魏酸、当归多糖、当归总黄酮和叶酸的生物合成。结论参与当归根重要药效物质(阿魏酸、当归多糖、当归总黄酮等)生物合成的功能基因序列可能是当归补血、活血功效的分子生物学基础。

农田土壤根际微生物群落多样性特征研究

以藜麦、蚕豆、油菜和马铃薯为供试材料,设置连作藜麦(HLMA)和藜麦轮作马铃薯(HLMLS)、油菜(HLYC)、蚕豆(HLCD)4种不同种植模式,通过测定土壤养分含量,并利用高通量测序技术(Illumina-HiSeq)对4种种植模式下藜麦根际土壤的基因组进行测序,研究不同种植模式对作物土壤养分和细菌群落组成特征的影响。结果表明:3种轮作种植模式下全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量和pH较连作种植模式显著下降。HLCD模式提高土壤细菌群落丰富度指数、多样性指数和优势度指数。细菌组成研究结果显示,4种种植模式下占优势的细菌均为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)。HLCD处理下,放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度均显著高于其他处理,分别达到50.48%、13.17%、11.90%、7.42%和4.50%,较HLMA处理分别增加44.21%、56.36%、36.19%、224.24%和53.16%。土壤细菌群落优势属以Subgroup、芽球菌属(Blastococcus)、67-14和土壤红杆菌属(Solirubrobacter)为主,但不同种植模式所占土壤各细菌属的相对丰度大小存在差异。HLCD处理下,Subgroup、芽球菌属(Blastococcus)、67-14和土壤红杆菌属(Solirubrobacter)相对丰度均显著高于其他处理,分别达到7.08%、5.48%、4.35%和3.49%,较HLMA处理分别增加51.99%、64.86%、49.89%和71.85%。聚类分析显示HLYC和HLMLS的组成最接近,其次是HLCD,HLMA的组成与前两者相差较大。土壤全钾、有效氮和速效磷是土壤细菌群落优势菌门变化的驱动因素。综上所述,连作藜麦后轮作蚕豆、油菜和马铃薯可改善土壤肥力,提高细菌群落组成丰富度。

杀虫剂处理的梨小食心虫转录组测序分析及差异表达解毒酶基因筛选

试验采用药膜法测定阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、吡虫啉对梨小食心虫的室内毒性,旨在挖掘与杀虫剂解毒代谢相关基因,为进一步研究梨小食心虫解毒代谢机制奠定基础。根据生物测定结果,分别将3种杀虫剂原药用丙酮稀释至LC_(10)、LC_(30)、LC_(50)浓度,并将健康成虫放入带有杀虫剂薄膜的玻璃瓶24 h,收集存活的成虫,-80℃保存备用。采用Illumina HiSeq 2000进行高通量测序,获得的非重复序列基因(Unigene),使用NCBI比对工具BLAST分别与NR、NT、SWISS-PROT、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库进行比对,获得相应的注释信息;进一步采用生物信息学方法筛选差异表达的解毒酶基因。结果表明,从转录组中共获得101873条Unigenes,平均长度为1992 bp,在NR、NT、SWISS-PROT、Pfam、KEGG、KOG、GO数据库比对,分别有57209、39186、43749、46168、46678、42247、27486条Unigene获得注释。阿维菌素、吡虫啉、高效氯氟氰菊酯处理梨小食心虫后差异表达基因分别有825、641、1391个,其中筛选到20个解毒代谢相关基因,包括4个羧酸酯酶基因、5个谷胱甘肽硫转移酶基因和11个细胞色素P450基因。

桉蝙蛾幼虫肠道细菌多样性分析

为探明桉蝙蛾(Endoclita signifer)幼虫肠道细菌的群落组成及多样性,利用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术研究桉蝙蛾幼虫肠道细菌的群落结构,同时利用传统可培养法筛选可培养优势菌群,并结合16S rDNA序列分析进行鉴定。高通量测序结果显示,桉蝙蛾幼虫肠道细菌归属于30个门80个纲125个目225个科336个属,其中,优势菌门为变形菌门和放线菌门,优势菌属为鞘脂单胞菌属、不动杆菌属。Alpha多样性分析结果显示,桉蝙蛾幼虫肠道细菌的Chao1指数、Ace指数、Simpson指数、Shannon指数分别为994、991.4、0.0134、5.6045。在可培养法中,共分离出9种细菌,经鉴定归属于3个门(厚壁菌门、放线菌门和变形菌门)6个属(芽胞杆菌属、肠球菌属、戈登氏菌属、链霉菌属、短杆菌属和肠杆菌属),其中,芽胞杆菌属和戈登氏菌属为优势菌属。这一研究为进一步探究肠道细菌与桉蝙蛾的生物学关系,以及利用共生菌对桉蝙蛾进行生物防治提供了理论依据。

基于转录组测序番茄抗南方根结线虫相关基因的挖掘

【目的】筛选番茄抗南方根结线虫侵染相关基因,为其克隆及番茄抗病育种提供参考依据。【方法】用Illumina HiSeq^(TM)4000对南方根结线虫侵染和未侵染番茄抗性材料F5样本的转录组进行测序,基于差异表达基因本位数据库(GO)和Pathway显著性富集(KEGG)分析,挖掘参与抗南方根结线虫的相关基因。【结果】筛选到1116个差异表达基因,其中731个为上调基因,385个为下调基因,其功能归类于生物过程、细胞组分和分子功能三大类1830个条目,富集于94条KEGG代谢通路。差异表达基因的GO和KEGG分析结果表明,植物与病原互作相关的22个基因差异表达,其中18个抗性相关基因上调表达,上调表达明显的抗性基因包括12个Ca^(+)-CaM/CML信号相关基因(11个类钙调蛋白、1个钙调蛋白)、3个WRKY转录因子和1个环核甘酸门控离子通道蛋白。【结论】Ca^(+)-CaM/CML信号、WRKY转录因子和环核甘酸门控离子通道是番茄抗性材料F5对南方根结线虫抗性反应的重要机制,可作为深入探索根结线虫与番茄互作及挖掘番茄关键抗性相关基因的参考依据。

多杀性巴氏杆菌脂多糖刺激羊支气管上皮细胞后的转录组测序与分析

脂多糖(LPS)是多杀性巴氏杆菌(Pm)关键的毒力因子,在其致病机制中发挥重要作用。为了探究不同血清型Pm LPS对宿主细胞的致病机制,本实验将从D型和A型Pm中提取的LPS(D-LPS和A-LPS)分别以1μg/mL刺激羊支气管上皮细胞6 h后裂解各组细胞,采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序,将测序数据处理后获得转录水平差异基因,利用GO和KEGG数据库对转录差异基因进行GO功能注释与KEGG富集分析,并利用RTqPCR对转录组测序中的转录差异基因进行验证。结果显示:D-LPS组筛选出转录水平上调的基因62个,下调的基因24个,A-LPS组筛选出转录水平上调的基因27个,下调的基因29个,两组相同转录差异基因6个;转录差异基因的GO功能注释结果显示,D-LPS组中共显著富集到243个GO term,包括146个生物学过程(BP)、44个细胞组分(CC)、53个生物学功能(MF),且显著富集的生物学过程有ATP生物合成过程、NADH脱氢酶活性和RAGE受体结合等;A-LPS组中共显著富集到167个GO term,包括109个BP、19个CC、39个MF,且显著富集的生物学过程有IL-11受体结合、GTP酶活性、磷脂酶A2活性和尿嘧啶分解代谢过程等;KEGG富集分析结果显示,D-LPS组中的转录差异基因显著富集到氧化磷酸化、产热以及ECM-受体相互作用途径等通路,A-LPS组中的转录差异基因显著富集到Ras信号通路以及泛酸和辅酶A生物合成等通路。从上述两组中随机选取13个转录差异基因进行RT-qPCR验证,结果与测序结果基本一致。本研究首次分析了两种不同血清型Pm LPS刺激羊支气管上皮细胞后转录组测序数据的变化,结果表明两种Pm LPS均主要影响羊支气管上皮细胞免疫、细胞增殖分化、能量产生及代谢等信号通路,为研究LPS在Pm对宿主致病机制中的作用奠定了基础,同时也为Pm LPS疫苗的研发提供参考依据。

植被恢复的岩溶湿地沉积物细菌群落结构和多样性分析

为研究岩溶地区湿地生态系统的细菌群落在植被恢复过程中的结构和多样性以及环境因子对其产生的影响,以桂林会仙岩溶湿地沉积物中提取的总DNA为模板,采用Illumina Hi Seq 2500高通量测序技术,对细菌16S r DNA V4、V5区进行测序并分析,共得到有效序列711 403条,序列平均长度为372. 34 bp,聚类产生5 952个OTU(Operational Taxonomic Unit).结果表明,研究区沉积物具有较高的细菌多样性,包含70个门,150个纲,195个目,325个科,446个属.其中,变形菌门(Proteobacteria)是优势类群,占比为18. 33%~44. 16%,并以β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)及δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)为主要组成部分,这些类群中包含了硫杆菌属(Thiobacillus)和脱硫酸盐橡菌属(Desulfatiglans)等参与硫元素循环的菌群,推测对湿地沉积物中的硫循环有着重要作用;同时,属水平上存在大量(37. 85%~84. 67%)未分类(Unclassified)细菌类群.在会仙岩溶湿地水质及沉积物化学指标中,与细菌群落相关性较大的是ρ(NO^-3-N)、ρ(NO^-2-N)、ρ(TP)和ρ(TN)等水质指标.研究显示,桂林会仙岩溶湿地细菌具有很高的多样性,沉积物中蕴藏了许多潜在新物种;并且,水质指标对沉积物细菌群落结构及多样性的影响较大,说明人为因素对于会仙岩溶湿地微生物群落结构的影响较为显著.

妊娠后期与泌乳期母猪肠道微生物多样性研究

本试验旨在研究妊娠后期和泌乳期母猪肠道微生物多样性。选取6头健康、背膘厚与分娩日期相近的第2胎次大白母猪,分别于妊娠期第93天(G93)和第100天(G100)以及泌乳期第14天(L14)和第21天(L21)取其直肠粪样,用Illumina HiSeq测序技术分析微生物多样性。结果显示:1)从6头母猪的24份样品中共获得875732条有效序列、1298个操作分类单元(OTU),分别有1181个和429个OTU可以注释到门和属水平。2)在alpha多样性方面,与G93和G100时相比,L14和L21时的OTU数显著下降(P<0.05);L21时的Chao1、Observed species和Shannon指数显著低于G100时(P<0.05);与G93时相比,L21时的Simpson指数显著降低(P<0.05)。3)在beta多样性方面,G93和G100时的微生物组成相似,L14和L21时的微生物组成相似,但妊娠后期与泌乳期肠道微生物组成差异较大。4)4个时间点共有微生物OTU 809个,可分别注释到13个门和69个属。5)在门水平上,4个时间点的优势菌门均为厚壁菌门、拟杆菌门和螺旋菌门,这3个门的菌数占各时间点总菌数的93.20%以上;与G93时相比,L21时广古菌门的相对丰度显著降低(P<0.05)。6)在属水平上,4个时间点的优势菌属均是普雷沃氏菌属、乳酸菌属和密螺旋体属;乳酸菌属的相对丰度在L21时显著高于G93时(P<0.05);梭状芽胞杆菌属ⅩⅣa的相对丰度在L14和L21时显著低于G93时(P<0.05)。由此可见,与妊娠后期相比,泌乳期母猪肠道微生物多样性下降;妊娠后期与泌乳期母猪肠道的优势菌门均为厚壁菌门、拟杆菌门和螺旋菌门,其微生物组成相对稳定。

基于高通量测序和培养组学的血小板中细菌检测方法的建立

目的建立1种基于高通量测序培养组学的细菌检测体系,以此来提高血小板中细菌的检出率。方法利用微生物高通量培养组细菌检测体系,配置培养组中的8种液体培养基,即血培养瓶(37℃)、含5 mL羊血的血培养瓶(37℃)、100 mL海生菌肉汤(37℃)、含瘤胃液和羊血各5 mL的血培养瓶(37℃)、100 mL胰蛋白大豆肉汤(37℃)、100 mL5%羊血肉汤(28、37℃)、含5 mL胃液血培养瓶(37℃)和替代传统的1种培养基-血培养瓶(37℃),取血小板标本9份(5 mL/份)做预培养:在恒温有氧条件下的液体培养基中培养60 d,将液体培养基中的培养液9份,在培养24 h后第1次用无菌注射器吸取100μL菌到血琼脂平板上,并用涂布棒涂布均匀;此后每2—3 d重复同样操作1次。血琼脂平板与预培养在温度相同的条件下培养1—2 d,用挑菌环挑取血平板上的单个菌株,用DNA Blood Mini Kit提取DNA后,采用通用引物27F/1429R扩增该细菌的16S rRNA基因片段并采用Sanger测序鉴定菌种,同时将各血小板标本混匀后分别取40 mL以96800 g离心4 h,弃上清;采用DNA Blood Mini Kit提取沉淀总DNA,构建DNA文库后在Illumina Illumina HiSeq 4500上深度测序,所得数据用自有分析软件KrakenPy 1.0分析其中的微生物组并鉴定细菌种类。将宏基因组高通量测序方法得到的结果和培养组的结果相互验证,确认致血小板污染的细菌种类。结果经过细菌培养组培养后分离单个菌落,用Sanger测序鉴定出的细菌有:赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sp.)、芽孢杆菌(Bacillus sp.)、郭霍氏芽孢杆菌(B.kochii)、蜡样芽孢杆菌(B.cereus)、类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)、黄原胶降解菌(P.lautus)、葡萄球菌(Staphylococcus sp.)、马葡萄球菌(S.equorum)、红球菌(Rhodococcus sp.)。宏基因组测序产出Raw data共72.22 G,显示丰度较高的主要为厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria),其中鉴定出细菌种类最多的厚壁菌门(Firmicutes)细菌种类:苏云金芽孢杆菌(B.thuringiensis)、蜡状芽孢杆菌(B.cereus)、类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)、胶质类芽孢杆菌(P.mucilaginosus);其次为变形菌门(Proteobacteria)的细菌主要包括:赭黄嗜盐囊菌(Haliangiumochraceum)、嗜麦芽寡养单胞菌(S.maltophilia);还有放线菌门(Actinobacteria),主要包括红球菌(Rhodococcus sp.)、红平红球菌(R.erythropolis)、银色棒杆菌(Corynebacteriumargentoratense)。培养组学方法与宏基因组测序2种方法都检测出的细菌:蜡样芽孢杆菌(B.cereus)、类芽胞杆菌(Paenibacillus sp.)、红球菌(Rhodococcus sp.)。结论高通量微生物培养组学方法培养出了高丰度的蜡样芽孢杆菌(B.cereus)、类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)和红球菌(Rhodococcus sp.)等最可能污染血小板标本的细菌,但未培养出变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)等血小板中可能存在的细菌。高通量培养组学方法与宏基因组测序方法相结合为高灵敏地检测血小板中的细菌提供了新的思路。

饲粮中性洗涤纤维/淀粉比值对荷斯坦公牛瘤胃古菌和甲烷排放量的影响

本试验旨在通过Illumina HiSeq测序技术和实时定量PCR研究饲粮中性洗涤纤维(NDF)/淀粉比值对荷斯坦公牛瘤胃古菌和甲烷排放量的影响。选取36头体重[(282±37)kg]相近、健康的荷斯坦奶公牛,随机分为3组,每组12头。各组分别饲喂NDF/淀粉比值为1.13(Ⅰ组)、1.38(Ⅱ组)、1.63(Ⅲ组)的全混合日粮(TMR)。预试期7 d,正试期90 d。结果表明:1)Ⅰ组甲烷排放量较Ⅱ、Ⅲ组极显著降低了33.13%、67.89%(P<0.01)。2)Alpha多样性分析发现,Ⅲ组Chao1指数显著高于Ⅰ组(P<0.05),系统发育树极显著高于Ⅰ组(P<0.01)。3)各组甲烷短杆菌属在瘤胃古菌中占绝对优势,其相对丰度≥97%。Ⅲ组甲烷短杆菌属相对丰度显著高于Ⅰ、Ⅱ组(P<0.05)。4)Beta多样性分析和基于功能基因的主成分分析(PCA)发现,Ⅰ、Ⅱ组样品瘤胃古菌菌群相似度和功能组成比较接近,与Ⅲ组样品有差异。5)由PICRUSt基因预测发现,各组甲烷产生途径存在差异。6)各组之间反刍兽甲烷短杆菌数量存在极显著差异(P<0.01)。综上所述,降低饲粮NDF/淀粉比值能够减少甲烷排放量,降低瘤胃古菌丰富度指数,降低甲烷短杆菌属相对丰度和反刍兽甲烷短杆菌数量,并减少了荷斯坦公牛瘤胃甲烷菌生成甲烷途径。

中草药泰山磐石散加减方对小鼠肠道微生物菌群的影响

为了解中草药泰山磐石散加减方对小鼠肠道微生物菌群的影响,本试验选取45只SPF级昆明小鼠,分为对照A组、试验B组和试验C组。试验B组和C组小鼠分别用0.86 g/mL的中草药泰山磐石散方灌胃0.3和0.4 mL,对照A组灌胃蒸馏水0.4 mL,每天灌胃2次,间隔8 h,连续7 d。第8天采集对照组和试验组小鼠直肠部位粪便样品,从每份样品中提取微生物基因组总DNA,采用Illumina HiSeq测序技术检测样品微生物群落多样性。结果显示,中草药泰山磐石散对小鼠粪便中微生物α多样性指数(Chao1和Shannon)呈波动性变化,试验B和C组与对照A组的Chao1指数差异极显著(P<0.01);通过检测小鼠对照组与试验组粪便中的微生物,在门水平上,有9大优势菌门,其中与对照A组相比,试验组肠道微生物Proteobacteria、Verrucomicrobia丰度显著降低(P<0.05);而Saccharibacteria、Tenericutes丰度显著或极显著增加(P<0.05;P<0.01);在科水平上,有19大优势菌科,其中与对照组相比,试验组肠道微生物Lactobacillaceae、Desulfovibrionaceae、Coriobacteriaceae、Porphyromonadaceae、Family_XIII和Bifidobacteriaceae丰度显著降低(P<0.05);在属水平上,有18大优势菌属,其中与对照A组相比,试验B、C组肠道微生物Lactobacillus、Desulfovibrio和Enterorhabdus丰度显著降低(P<0.05),而试验C组的肠道微生物Alloprevotella、Bacteroides、Lachnospiraceae_UCG-006和Faecalibaculum丰度显著增加(P<0.05)。本试验中草药泰山磐石散加减方能够有选择性的促进小鼠肠道内Bacteroidetes的生长,从而抑制Proteobacteria有害菌的生长,增强糖和脂肪代谢,最终通过改善肠道微生物多样性的结构,使整个肠道微生物多样性达到一个新的平衡。

3～6月龄伊犁马肠道微生物群落多样性的研究

本试验旨在研究3~6月龄伊犁马肠道微生物群落的多样性,揭示断奶前马驹肠道菌群演替的规律,从微生物学角度为此阶段马驹生长发育及肠道健康研究提供理论依据。试验选取平均体重为(89.75±8.81)kg、出生日期相同的3月龄伊犁马5匹,进行为期90 d的饲养试验。分别在试验的第0天(即试验开始的前1天)、第30天、第60天、第90天采集马驹粪便样品,从每份样品中提取微生物基因组总DNA,采用Illumina HiSeq测序技术检测样品微生物群落多样性。结果显示:1)对5匹马驹的20份粪样进行测序,共获得有效序列数157 665条,获得平均操作分类单元(OTUs)1 117个。2)马驹粪便中微生物群落α多样性指数(ACE、Chao1、Shannon和Simpson指数)随着马驹月龄的增加呈波动性变化,但各时间点之间均无显著性变化(P>0.05)。3)在门水平上,马驹粪便中10大优势菌分别为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、螺旋体菌门(Spirochaetes)、梭杆菌门(Fusobacteria)、无壁菌门(Tenericutes)、放线菌门(Actinobacteria)、TM7、广古菌门(Euryarchaeota),其中以厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门及疣微菌门的丰度较高;在科水平上,马驹粪便中10大优势菌分别为芽孢杆菌科(Bacillaceae)、莫拉氏菌科(Moraxellaceae)、动球菌科(Planococcaceae)、肉杆菌科(Carnobacteriaceae)、BS11、RFP12、乳杆菌科(Lactobacillaceae)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、毛螺旋菌科(Lachnospiraceae)、紫单胞菌科(Porphyromonadaceae);在属水平上,马驹粪便中10大优势菌分别为不动杆菌属(Acinetobacter)、德库菌属(Desemzia)、乳杆菌属(Lactobacillus)、Ureibacillus、Paludibacter、芽孢杆菌属(Bacillus)、埃希式杆菌属(Escherichia)、肉食杆菌属(Carnobacterium)、密螺旋体属(Treponema)、艰难杆菌属(Mogibacterium)。由此得出,采用Illumina HiSeq测序技术能够准确地对3~6月龄伊犁马肠道微生物群落进行分类研究;厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、疣微菌门是3~6月龄伊犁马肠道内的优势菌门。

覆盖模式对旱作农田土壤微生物多样性及群落结构的影响

土壤微生物是表征土壤质量的敏感指标,采用Illumina HiSep技术分析不同覆盖方式对半湿润易旱区农田土壤微生物群落结构及多样性的影响,以期从微生物的角度评价农田不同覆盖措施对土壤质量的影响。设3种覆盖模式:平作塑料薄膜覆盖(P)、平作秸秆覆盖(S)和垄膜沟播覆盖(R),以平作不覆盖为对照(CK),研究不同覆盖模式下土壤微生物群落变化,分析各土壤理化因子与微生物群落之间的关系。研究结果表明各覆盖处理显著改变了土壤微生物的群落结构和多样性。所有土壤样品中,细菌群落的优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria),丰度分别为29.69%、28.28%和20.76%,CK处理下较高的土壤pH和低NO_(3)⁃N含量抑制了土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)的生长繁殖,而放线菌门(Actinobacteria)相对丰度为所有处理中最高。真菌群落的优势菌门是子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota),丰度分别为59.65%和20.96%,S处理下过低的土壤温度抑制了担子菌门(Basidiomycota)生长和繁殖,其相对丰度为所有处理中最低。与CK相比,P和R处理显著提高土壤细菌的多样性和丰富度;S和R处理下土壤真菌多样性和丰富度显著增加,而P处理的土壤真菌多样性和丰富度均无显著差异。斯皮尔曼相关分析表明土壤细菌多样性主要受土壤含水量(SM)和硝态氮含量(NO_(3)⁃N)影响,而土壤真菌多样性主要受土壤温度(ST)、全氮(TN)和硝态氮含量(NO_(3)⁃N)影响;RDA分析表明微生物群落结构的变化主要受SM、ST、NO_(3)⁃N和TN含量的影响。总的来说,R处理下土壤细菌和真菌的多样性和丰富度较CK处理显著提高,该处理下土壤中担子菌门(Basidiomycota)和球囊菌(Glomeromycota)相对丰度为所有处理中最高,两者分别形成的外生菌根和从生菌根不但促进了根部养分的吸收,而且提高了作物的抗逆性,且结果证明该处理的作物产量为最高,因此在半湿润旱作区推荐采用垄膜沟播覆盖种植方式。

干旱胁迫下偏关苜蓿保护酶及转录组差异性分析

当前全球极端天气频发,干旱严重制约牧草的产量和品质。偏关苜蓿(Medicago sativa ‘Pianguan’)是山西地方品种,具有抗寒、抗旱性强以及营养价值高等特点。研究采用20%PEG对偏关苜蓿苗期进行干旱胁迫处理0(对照组)、72 h(干旱组),测定叶片SOD、POD、CAT和APX活性,利用高通量Illumina Hiseq测序技术对对照组和干旱组的叶片进行转录组测序。结果表明,偏关苜蓿干旱组的SOD、POD、CAT及APX的活性较对照组均显著上升;结果共得到79 794个Unigene,平均长度1 018 bp,对照组和干旱组差异表达基因中上调和下调表达数量分别是2 715、3 152个。差异表达基因的GO分析表明,对照组和干旱组的基因功能在代谢过程、催化活性、金属伴侣活性、抗氧化活性和酶调节活性差异显著;KEGG富集分析表明,差异表达基因在次生代谢物的生物合成、淀粉和蔗糖代谢以及植物激素信号转导等通路显著富集。研究获得干旱胁迫下偏关苜蓿对照组与干旱组差异表达基因的功能信息,发现bHLH35、ERF25、PCF7、RF2b等转录因子在偏关苜蓿响应干旱胁迫中具有重要作用,这些转录因子与苯丙氨酸酶、类胡萝卜素结合蛋白、光合作用蛋白、淀粉酶以及蔗糖合酶有关的基因可作为偏关苜蓿响应干旱胁迫的候选基因。

SPF鸡不同生长阶段粪便菌群组成及多样性研究

目的提供SPF鸡不同生长阶段肠道菌群的组成及多样性数据。方法采集10日龄、12周龄、23周龄和52周龄SPF鸡粪便,利用Illumina HiSeq 2500高通量测序方法,对样品16S rRNA的两个高变区(V3-V4)进行测序分析,并进行了α-多样性指数、β-多样性指数和粪便群落特征分析。结果四个生长阶段粪便样品菌群具有相似的较高的丰富度和良好的均匀度,物种多样性无显著差异(P>0.05);厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度占95%以上;乳杆菌属(Lactobacillus)、链球菌属(Streptococcus)、拟杆菌属(Bacteroides)、肠球菌属(Enterococcus)为优势菌属,不同时期丰度差异达显著水平(P<0.05)。结论四个生长阶段菌群组成多样,且优势菌群主要为有益菌。该实验结果能够为SPF鸡品质评定、健康监测和安全性评价提供依据。

贵州草海越冬黑颈鹤的肠道真菌多样性初探

为了探究濒危物种黑颈鹤(Grus nigricollis)的肠道真菌群落多样性和优势菌群,试验采用从草海收集的3份新鲜的黑颈鹤粪便进行真菌多样性初探,利用高通量测序技术中的Illumina HiSeq平台对转录间隔区1(ITS1)区域进行测序,对操作分类单元(OTUs)进行聚类分析及α、β多样性指数分析。结果表明:从3份样品中共获得221048条Tags,平均构建OTUs为367个,共有OTUs仅为7个,主要包括4个门、8个纲、10个目、9个科和5个属。其中子囊菌门(Ascomycota,平均含量为46.9%)和担子菌门(Basidiomycota,平均含量为45.8%)为优势门,前者以座囊菌纲(Dothideomycetes)、锤舌菌纲(Leotiomycetes)和枝孢菌属(Cladosporium)、微白粉菌属(Microidium)为主,后者以伞菌纲(Agaricomycetes)、微球黑粉菌纲(Microbotryomycetes)和散尾鬼笔属(Lysurus)、红酵母属(Rhodotorula)为主。α和β多样性指数分析均说明黑颈鹤肠道菌群的种类和数量的丰富度极高,多样性差异显著。

见血封喉(Antiaris toxicaria)叶绿体基因组研究

利用Illumina平台对见血封喉的完整叶绿体基因组进行测序。结果表明,见血封喉叶绿体基因组呈环状双链,存在2个反向重复序列(IR),即IRA和IRB,分别由大、小单拷贝区(LSC和SSC)分离;质体总长度为161699 bp,总GC含量为35.85%;该质粒编码162个基因,包括108个蛋白质编码基因(PCG)、46个tRNA基因和8个核糖体RNA基因。本研究为见血封喉的系统进化、物种鉴定、标记开发、核质互作、细胞器基因工程等研究提供数据支撑。