Biolog生态板的应用原理及碳源构成

指出了Biolog生态板作为基于氧化还原反应的一种研究环境微生物群落代谢功能的载体,广泛应用于土壤微生物群落功能多样性研究,介绍了Biolog生态板研究微生物群落水平碳源利用的原理、Bi-olog生态板31种碳源的分类及其性质,并结合实例,阐释了Biolog数据分析时常用的主成分分析法,旨在为解读Biolog实验数据提供参考依据。

基于层次决策分析法构建多环芳烃高效降解菌群的研究

以潮间带沉积物为菌源分离出5株多环芳烃高效降解菌,基于层次决策分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)构建了多环芳烃高效降解菌群。利用层次决策分析法,对细菌的降解率及代谢活性进行比较,并通过不同的赋值方式,构建了3组多环芳烃降解菌群:AHP-1(主观温和赋值组)、AHP-2(主观极端赋值组)、AHP-3(客观赋值组)。实验结果表明,菌群的降解速率显著高于单菌的降解速率。在此基础上,以等比例方式混合细菌作为对照组,研究了以上4组菌群的降解率和代谢活性。结果表明,1 d内,AHP-3取得了较高的PAHs降解率(64.02%),高于AHP-1(58.75%)、AHP-2(55.17%)及对照组(54.98%)。利用层次决策分析法这种尚未报道过的新型构建菌群的手段,可以提高PAHs的降解速率,因此,可以作为一种方法,为菌群的构建提供理论基础。

Biolog-Eco法检测尸体微生物群落的代谢功能变化

目的 检测死后不同时间尸体上微生物群落功能多样性的变化并评估其在死亡时间推断中的应用价值.方法 采用Biolog-Eco微平板对野外实验中来自于死后0~240 h猪和人尸体的肛门拭子进行微生物群体的培养,监测其引起的光密度值变化,结合法医病理学及蝇类演替,观察自然腐败尸体微生物群落的代谢特性及其变化.结果 微生物代谢功能多样性与蛆虫数量变化呈负相关关系.冷冻在0h对每孔颜色平均变化率影响最大,48 h后基本消失,192 h后尸体微生物群落多样性相对不稳定.主成分分析将31种碳源综合为5个主成分（累积贡献率〉90%）.碳源tsquare分析显示,N-乙酰-D-葡萄糖氨和L-丝氨酸是推断人和猪样品PMI（0~240 h）的优势碳源.结论 Biolog-Eco法能表现死亡后0~240 h尸体上微生物群落对部分碳源利用的代谢差异,有望为死亡时间推断提供新依据.

磷高效转基因大豆对根际微生物群落的影响

旨在了解转拟南芥紫色酸性磷酸酶基因的磷高效转基因大豆AP15-1的种植对土壤微生物生态的影响。于春秋两季在网室种植转基因大豆AP15-1及其受体YC03-3,在大豆幼苗期、盛花期和成熟期,分别采集根际土和非根际土。平板菌落计数的实验结果显示:AP15-1和YC03-3根际土与非根际土中可培养细菌、真菌和放线菌的数量在不同的季节和不同的生长期是会发生一定的变化,但没有明显的规律;两者根际土间及根际与非根际土间,细菌、真菌和放线菌数量没有明显的差异。BIOLOG生态板实验对碳源代谢特征分析结果显示:同季AP15-1和YC03-3根际土中微生物总体代谢活性要强于非根际土,但AP15-1和YC03-3根际土间及根际与非根际土间,微生物碳代谢活性差异均不显著;并且AP15-1与YC03-3根际土微生物对四大类碳源的代谢也没有明显的偏好。对春秋季成熟期的BIOLOG数据进行生态学丰富度与多样性指数计算分析,也未发现AP15-1和YC03-3根际土及非根际土间存在显著性差异。主成份和聚类分析结果显示:相同季节和相同生长期,AP15-1和YC03-3根际间的差异小于根际与非根际间的差异;季节和大豆生长时期对根际微生物群落造成的影响要大于AP15-1与YC03-3个体差异所产生的影响。研究结果表明转酸性磷酸酶基因的磷高效转基因大豆种植对根际土壤可培养微生物的数量和群落结构没有产生显著的影响。

威廉环毛蚓耕作时间对菜田土壤微生物群落多样性及碳代谢特征的影响

通过在上海崇明岛菜田设置的定位试验,采用Biolog生态板法研究生物耕作时间对不同深度土层中土壤微生物群落多样性及其碳代谢特征的影响。3年的结果表明：生物耕作显著提高了微生物群落活性,且随着耕作年限的延长增加值越高,生物耕作3年可使平均AWCD值升高3～7倍。生物耕作处理Simpson指数和Shannon指数均显著高于免耕对照,在0～5 cm土层累积增幅分别为49和6.28,5～20 cm土层累积增幅分别为31和2.55。蚯蚓生物耕作显著增加土壤微生物对6类碳源的代谢能力,耕作3年碳水化合物代谢活性大幅增加。本研究说明蚯蚓生物耕作是增加土壤微生物代谢活性的有效途径。

转ScMV-CP基因甘蔗对土壤微生物的影响

通过盆栽、田间种植及人工残体掩埋,利用BIOLOG EcoplateTM微平板(BIOLOG Inc.,USA)结合微生物的平板培养及相关的土壤酶活性分析研究了转ScMV-CP基因甘蔗对根际土壤微生物的影响。结果表明:在盆栽和田间种植时,转基因甘蔗根际土壤的细菌总数增加,但差异不明显。转基因甘蔗对根际土壤放线菌总数没有影响,但显著提高了根际土壤真菌总数。在转基因甘蔗根际土壤中的脲酶活性显著比非转基因甘蔗的高;土壤蔗糖酶的活性比对照的低,但差异不显著。转基因甘蔗对磷酸单脂酶的活性影响很小。转基因甘蔗残体掩埋对土壤微生物和土壤酶活性没有影响;BIOLOG Ecoplate接种96h后土壤微生物多样性指数分析显示,除了在田间种植时,转基因甘蔗根际细菌生理群分布的均匀度显著下降(p<0.01)外,土壤微生物的Simpson指数(D')、Shannon-Wiener指数(H')、Mclntosh指数(DMc)等多样性指数均差异不明显。初步研究结果表明,转基因甘蔗对土壤微生物的数量和均匀度有一定影响,但对其活性和多样性则影响不明显。

大兴安岭森林沼泽类型与火干扰对土壤微生物群落影响

[目的]研究森林沼泽演替与火干扰条件下土壤微生物结构与多样性变化,为进一步揭示土壤微生物群落在森林沼泽保护与恢复中的作用提供依据。[方法]采用磷脂脂肪酸法与BIOLOG方法,研究大兴安岭南瓮河国家自然保护区内主要森林沼泽类型(兴安落叶松-狭叶杜香-藓类沼泽、兴安落叶松-兴安杜鹃-藓类沼泽、兴安落叶松+白桦-苔草沼泽)与2006年受不同火强度干扰沼泽(重度火烧的兴安落叶松-兴安杜鹃-藓类沼泽和中度火烧的兴安落叶松+白桦-苔草沼泽)土壤微生物群落特征,探讨沼泽主要发育阶段与火干扰强度对土壤微生物群落的影响。[结果]研究区域土壤微生物群落以16:00(16.29±5.62 nmol·g-1)、甲烷氧化菌(18:1ω8t)(9.89±8.61 nmol·g-1)与16:1ω7c(9.79±3.24 nmol·g-1)的微生物为优势种群。土壤微生物总PLFAs含量、革兰氏阳性菌(G+)中a15:0、i16:0、i17:0、革兰氏阴性菌(G-)中的cy19:0、真菌中的18:2ω6c、甲烷氧化菌(18:1ω8t)与森林沼泽发育阶段、火干扰明显相关(p<0.05)。一般饱和直链脂肪酸/单烯饱和脂肪酸比(Sat/Mon)偏低,其比值随沼泽发育呈现增加趋势,受到火干扰后明显增加(p<0.05);真菌/细菌比(F/B)与革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)未随着沼泽发育呈现出规律性变化,其比值受火干扰后明显发生改变(p<0.05)。土壤细菌与真菌对6类碳源的利用能力明显不同(p<0.001),其中土壤细菌对α-D-Lactose与L-Threonine利用存在差异性(Fα-D-Lactose=2.87 p=0.080,FL-Threonine=3.00 p=0.078),土壤真菌对D-Mannitol、D-glucosaminic Acid利用存在差异性(FTween 80=2.75,p=0.088,FD-Mannitol=3.53 p=0.047,FD-glucosaminic Acid=4.67 p=0.022),但沼泽类型与火干扰未对土壤微生物功能多样性产生影响(p>0.05)。[结论]土壤微生物量与沼泽发育阶段相关;沼泽发育与火干扰改变土壤微生物群落结构。土壤细菌与真菌对碳源利用方面具有选择性。

荒漠草原不同植被类型土壤微生物群落功能多样性

利用Biolog EcoplateTM技术通过对荒漠草原生态系统中沙米、白沙蒿、柠条、沙冬青和人工乔木林5种植被类型土壤微生物群落功能多样性分析,以探讨不同植被类型对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响。结果表明,5种植被类型土壤微生物群落代谢活性有显著的差异(P<0.01),5种植被类型土壤微生物群落利用碳源的种类也存在差异,氨基酸类、羧酸类和糖类是其主要的碳源利用类型。在Biolog ECO板培养基接种培养96 h后,5种植被类型土壤微生物群落多样性显示,物种丰富度指数(R)和均匀度指数(EH)差异显著,Shannon指数(H′)差异不显著。

转ScMV-CP基因甘蔗对根际土壤酶活性及微生物的影响

【:研究目的】转ScMV-CP基因甘蔗对根际土壤酶活性和微生物的影响。【方法】利用BIOLOG EcoplateTM微平板(BIOLOG Inc.,USA)结合微生物的平板培养及相关的土壤酶活性分析【。结果】结果表明:转基因甘蔗显著(p<0.05)降低了土壤脱氢酶的活性,提高了土壤的纤维素酶、蛋白酶和脲酶活性(p<0.01),而对蔗糖酶和磷酸单脂酶没有影响;转基因甘蔗显著增加了根际土壤可培养的细菌和真菌数量(CFUs),但对放线菌影响很小。转基因甘蔗并没有增加土壤中对卡那抗性的微生物数量(CFUs);BIOLOGEcoplate研究表明转基因甘蔗稍微提高了根际土壤细菌的代谢活力,细菌多样性分析表明,根际土壤细菌的Simpson指数(D’)、Shannon-Wiener指数(H’)、细菌生理群分布的均匀度、Mclntosh指数(DMc)差异不明显【。结论】转基因甘蔗对根际土壤酶和土壤微生物有一定影响,但没有增加对卡那抗性的微生物数量(CFUs);BIOLOG实验未发现转基因甘蔗对土壤细菌的多样性有影响。

新疆北疆地区户用沼气微生物群落多样性分析

【目的】从碳代谢的角度比较不同地区沼气池微生物群落功能多样性。【方法】以北疆户用沼气为研究对象,采用Biolog微平板技术,以DPS数据处理软件解析来自北疆四个不同地区沼液微生物群落碳代谢多样性。【结果】从平均颜色变化率(AWCD)看出,各组样品间微生物活性差异显著。多样性分析显示,水西沟组的Shannon指数较高。主成分分析显示,各组沼液微生物群落碳源利用特征存在明显差异,其中在PC1和PC2上起主要分异作用的碳源也各不相同。【结论】各组沼液微生物群落有很高的丰富度,并且存在明显差异,但地域性差别不明显。

生物诱抗剂防治大白菜根肿病效果及对根际微生物群落影响

为寻找防治大白菜根肿病的更好方法,利用枯草芽孢杆菌XF-1和香菇菌丝体研发生物诱抗剂香菇菌丝体裂解液(EXF-1)和EXF-1丙酮抽提液,并在盆栽条件下测定其防治大白菜根肿病效果及对大白菜根际土微生物群落多样性及土壤微生物量的变化。结果发现:施用EXF-1和EXF-1丙酮抽提物对大白菜根肿病的防效分别达65.07%和42.20%。同时该生物诱抗剂增加了大白菜根际芽孢菌和根际真菌,但减少了放线菌总量,起到调控根际微生态环境、改变土壤微生物群落功能多样性、促进大白菜根生长的作用。Biolog生态板培养表面31个碳源中糖类和氨基酸的方差贡献率分别为35.0%和10.7%。表明施入生物诱抗剂EXF-1和EXF-1丙酮抽提物促进根生长的物质主要是糖类和氨基酸,从而起到调节抑制大白菜根肿病发生的作用。

不同施肥措施对华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性的影响

探讨长期不同施肥措施下华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性特征,为华北地区可持续性施肥管理提供理论依据和数据支持。以农业农村部环境保护科研监测所建立的武清长期定位试验站为平台,采用Biolog生态板技术,研究6种不同施肥处理[不施肥对照(A0)、单施有机肥(A1)、氮肥减量配施有机肥(A2)、常量化肥配施有机肥(A3)、氮肥增量配施有机肥(A4)和单施化肥(A5)]对华北潮土区土壤微生物碳源代谢多样性的影响。结果表明,与不施肥对照相比,A1、A2、A3、A4和A5处理显著提高了土壤全氮和硝态氮含量,显著降低了土壤碳氮比和pH;施用有机肥处理(A1、A2、A3和A4)显著增加了有机碳和微生物量氮含量。培养96 h时,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)变化顺序为:A2>A3>A4>A5>A1>A0。A2的土壤微生物Shannon指数H显著高于其他施肥处理。主成分分析表明,不同施肥处理显著影响土壤微生物的碳源利用特征,A2和A3集中在第1主成分正方向,得分系数在1.125~1.473,土壤微生物碳源利用特征相似;A0、A1、A4和A5位于第1主成分负方向,得分系数在-1.157^-0.167。土壤微生物利用的碳源主要为碳水类、羧酸类、氨基酸和聚合物类。相关分析表明,土壤碳氮比、铵态氮、硝态氮、pH和微生物量氮是影响土壤微生物碳源代谢多样性的主要因素。氮肥减量配施有机肥有利于提高土壤微生物代谢活性和碳源代谢多样性。

土壤样品长期保存对微生物群落代谢活性和功能类群的影响

【目的】评估土壤长期保存(4个月)对土壤微生物群落代谢活性的影响。【方法】采用Biolog?Eco PlateTM生态板研究4°C风干保存和-20°C低温冻存的农田土壤和森林土壤中微生物群落的碳源利用模式。【结果】与新鲜土壤样品相比,长期保存的土壤样品的微生物群落对碳源的利用能力大大降低,其多样性、均匀度和Simpson指数均降低;风干保存和低温冻存两者对土壤微生物的碳源利用的影响没有显著差异;除风干保存的土壤样品中利用多聚物类的微生物类群的代谢活性外,两种保存方法显著降低微生物群落的代谢活性,降低幅度为54.5%–99.8%。【结论】长期保存土壤可能会导致对微生物群落信息的低估,土壤微生物代谢活性研究的最佳样品为新鲜土壤。

青海三江源高寒草甸土壤微生物功能多样性的海拔分布

本研究以空间替代时间的方法,在青海三江源国家级自然保护区,以每隔200 m-300 m的海拔差异,从海拔3220 m(S1)到4790 m(S6)共设立6个海拔梯度的高寒草甸土壤样地为研究对象,利用Biolog生态板法研究了不同海拔土壤微生物碳源利用功能多样性分布特征,试图分析海拔变化对多样性分布特征的影响及其响应。结果表明,随着海拔的升高,微生物群落碳源利用功能多样性指数整体呈现先下降后上升的趋势,与AWCD变化趋势一致;DCA分析显示不同海拔土壤微生物对碳源代谢结构有一定的空间差异;不同海拔梯度的土壤微生物对6类碳源的利用程度存在差异,其中多聚化合物为优势碳源;从CCA和Partial mantel分析得知,土壤微生物群落的碳源利用功能多样性的海拔分布格局与海拔高度、全磷含量、有效磷含量呈显著相关关系,而与植物多样性没有相关性。了解不同海拔下土壤微生物对碳源利用强度,可为揭示三江源的微生物过程提供基础数据。