基于不同底物筛选内蒙古大青山低温纤维素降解细菌

分别以微晶纤维素、羧甲基纤维素(CMC)和D-水杨苷三种不同底物为唯一碳源在10℃下对内蒙古大青山土壤中的低温纤维素降解细菌进行筛选并测定纤维素酶活.结果共分离到13株具有低温降解纤维素能力的细菌.经16SrDNA序列分析显示分属于9个不同的属,其中,以微晶纤维素为底物分离到的有4株,降解能力较强的菌株为QW-C,外切葡聚糖酶活性可达28.22U/mL,属于不动杆菌属(Acinetobacter);以CMC为底物分离到的有5株,降解能力较强的菌株是QC-A和QC-B1,内切葡聚糖酶活性可达10.67U/mL,分别属于短杆菌属(Brevibacterium)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus);以D-水杨苷为底物分离到的有4株,降解能力较强的菌株是QS-B,β-葡萄糖苷酶活性可达20.22U/mL,属于罗河杆菌属(Rhodanobacter).其中,菌株QC-B1与相近菌种的相似性小于97%,可能为新种.

毛乌素沙漠生物土壤结皮真菌群落多样性分析

真菌参与生物土壤结皮(biological soil crusts,BSCs)的形成,在荒漠化土壤植被恢复中起着举足轻重的作用。本文通过构建真菌18S rDNA文库,分析了毛乌素沙漠BSCs真菌群落组成特征。结果表明:毛乌素沙地BSC s中真菌组成分为两大类群,子囊菌门和担子菌门,子囊菌门占了全部真菌总数的58%,担子菌门占全部真菌的42%。子囊菌门分别有Boeremia、Phaeosphaeria、Trematosphaeria、Dendryphion、Paraconiothyrium、Cryomyces、Davidiellaceae、Fu-sarium、Chaetomium、Coniosporium属。担子菌门的有Cryptococcus、Laetisaria、Rhizoctonia、Malassezia 4个属。本研究对BSCs的形成、发展理论研究以及应用于植被恢复的实践具有一定意义。

萘降解菌的分离、鉴定及降解特性的研究

该研究对乌梁素海水中高效萘降解菌进行筛选并分析了降解特性。筛选出8株以萘为唯一碳源和能源的萘降解菌,对其进行了形态观察、生理生化试验和16S r RNA基因序列分析。结果表明,这8株菌分别属于细杆菌属(Microbacterium)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、红球菌属(Rhodococcus)、迪茨氏菌属(Dietzia)和假单胞菌属(Pseudomonas)。其中,菌株S2、S8、C4和C8在培养10 d内可降解88%、64%、65%和76%的质量浓度为3.5 g/L的萘。当以硝态氮为唯一氮源时,可不同程度地增加萘的降解率,微量元素和混合维生素对萘降解菌的生长及萘降解有一定的促进作用,在最适p H条件下萘降解效果较好。

东居延海表层水中可培养细菌系统发育与种群多样性研究

东居延海作为内蒙古高原主要湖泊之一,水体中微生物的生存现状尚不明确。该研究利用1/2R2A培养基,从湖泊水样中分离获得74株细菌。16S rDNA序列的系统发育分析表明,α-变形菌纲(α-proteobacteria)的菌株最多,共有39株,约占全部细菌的53%;放线菌纲(Actinobacteria)为第二优势类群,共有19株菌株,占全部菌株的26%;除此之外,还分离获得了9株来自芽孢杆菌纲(Bacilli)、6株来自γ-变形菌纲(γ-proteobacteria)以及1株来自β-变形菌纲(β-proteobacteria)的菌株。这些细菌属于23个属,其中以柄杆菌目(Caulobacterales)短波单胞菌属(Brevundimonas)为优势种群,共9株。

外源纤维素诱导明显影响微生物土壤结皮细菌群落结构

【目的】微生物土壤结皮(Microbial soil crusts,MSCs)对于遏制土壤荒漠化、恢复荒漠地区生态环境起着重要作用。MSCs中的微生物,特别是纤维素降解菌,起着稳固、修复生态环境的功能。外源纤维素诱导是全面认识MSCs中纤维素降解细菌的多样性及其在MSCs形成和发展中的作用的重要途径【。方法】通过对微生物土壤结皮分别添加小麦秸杆(麦秸)、锯末木屑两类纤维素材料进行诱导,以PCR-DGGE方法分析细菌群落变化。【结果】外源纤维素,特别是麦秸的添加会迅速提高MSCs中细菌丰富度及多样性,将细菌丰富度提高约66.7%,Shannon-Weiner指数提高约15.8%;相同处理的样品聚类位置较近,说明纤维素对于MSCs细菌菌群变化起主导作用;细菌群落结构组成在添加纤维素诱导后发生了变化,麦秸诱导样品与同时期对照样品差异最大,但各样品中Firmieutes和Alphaproteobacteria始终为优势类群;所得DGGE条带序列中有13条与纤维素降解菌序列同源性相近,他们所代表的细菌很可能具有纤维素降解能力,其中厌氧性的梭菌属(Clostridium)所占比例最大,约为46.1%,其次为芽孢杆菌属(Bacillus),约占30%;纤维素降解过程中,诱导增加了MSCs发育有重要作用的一些类群如Microcoleus vaginatus和一些Alphaproteobacteria类群细菌等的丰度和多样性,它们中有的可通过分泌多糖物质等增强土壤颗粒黏结、有的可以其固碳或固氮等能力提高土壤营养水平。【结论】为认识外源纤维素诱导MSCs细菌群落结构的变化规律,MSCs中纤维素降解细菌的多样性及纤维素降解细菌对MSCs形成和发展的作用提供了基础,同时也为恢复荒漠生态系统实践方法提供了理论依据。

两株氢噬胞菌的萘降解特性分析

对两株分离自内蒙古乌梁素海的氢噬胞菌X32和X12的培养条件和萘降解特性进行研究。实验结果表明:菌株X32和X12的最适生长pH为7.0,最适生长温度为30~35℃,最适盐度w(NaCl)为1%;当初始萘质量浓度为3 500 mg/L时,对数生长期的菌株X32对萘的降解活性可达53.9 nmol/(mg·min),而菌株X12可达34.8 nmol/(mg·min);菌株X32在培养48 h后进入稳定期,60 h时萘降解率达91.43%;菌株X12在培养60 h后进入稳定期,90 h时萘降解率达93.93%。氢噬胞菌X32和X12是两株具有较高应用价值的多环芳烃降解细菌。

外源纤维素诱导下纤维素降解细菌的分离

对生物结皮和沙土的混合物分别加入秸秆和木屑进行诱导,通过选择性培养基对样品中的纤维素降解菌进行分离和记数分析。结果共筛得4株具有较强纤维素降解能力的细菌,16S rDNA序列分析表明,它们分别属于不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、假单胞菌属(Pseudomonas)。从计数结果可以看出,外源纤维素诱导物,特别是秸秆的添加,会明显提高生物结皮和沙土混合物中的纤维素降解菌的生长繁殖能力。

三种碳源对乌梁素海好氧不产氧光合细菌群落结构的影响

好氧不产氧光合细菌（AAPB）营光合异养,在水体碳循环中起着重要作用.但是,碳源对AAPB群落结构的影响尚不明确.本文基于16S rDNA和光合反应中心合成中的关键基因——pufM基因,运用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术,比较分析了在微生物分离培养中常用的3种碳源（葡萄糖、丙酮酸钠、酵母提取物）对乌梁素海水体总细菌及AAPB群落结构的影响.结果表明,不同碳源诱导7~21 d后,水体总细菌群落丰富度及多样性指数均有不同程度的提升,AAPB群落则呈现先升后降的趋势.3种碳源中,丙酮酸钠添加后对总细菌及AAPB菌群的丰富度和多样性的提升效果最好.测序及系统发育结果表明,乌梁素海水体经诱导后新检测到了一些原环境中未发现的菌属,一些具有特殊碳代谢能力的菌属丰度得到了提升.本研究为充分认识和理解AAPB的生态学作用和意义,及其富集、分离和培养提供了基础依据.

荒漠草原植物根际溶磷细菌的分离鉴定及其溶磷能力的比较

溶磷细菌是主要的根际促生菌的类群之一,其在发展绿色农业和荒漠化防治中具有重要作用。已有的相关研究主要集中于农作物等,而对于荒漠草原植物溶磷细菌的研究尚很缺乏。该研究利用涂布划线方法、以无机磷培养基从四子王旗荒漠草原四种优势植物根际土壤中分离溶磷细菌,采用过硫酸钾消解-钼锑抗比色法检测菌株的溶磷能力。从4种优势植物兔唇冬青草、银灰旋花、蒙古黄芪和短花针茅根际土壤共分离得到42株溶磷细菌,归为五个类群19个属。其中19株(45.2%)属于放线菌纲(Actinobacteria),5株(11.9%)属于芽孢杆菌纲(Bacilli),16株(38.1%)属于α-变形菌纲(α-proteobacteria),1株(2.4%)属于β-变形菌纲(β-proteobacteria),1株(2.4%)属于γ-变形菌纲(γ-proteobacteria)。溶磷能力测定结果表明菌株GP0501、GP0506、GP0507和GP0509在42株菌种中溶磷能力最强,溶磷量分别为77.57、65.89、58.08、68.02μg/mL,都属于芽孢杆菌属(Bacillus),具有较大的应用潜力。

大兴安岭森林表层土壤真菌多样性的分析

为了系统地揭示大兴安岭森林土壤真菌多样性,该研究采集了位于大兴安岭森林生态系统定位站附近森林表层土壤,基于ITS序列利用Miseq高通量测序技术分析真菌的多样性。结果表明:测序得到3 260条可用ITS序列;在0.03差异水平下,它们共分为51个OTU,Alpha多样性指数Shannon为0.818 9,覆盖度(Coverage)为85.6%,指数chao和ace估算的OTU分别为85和155;这些序列主要来自担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)及一小部分未分类类群和未分类的真菌菌群,其中担子菌门为绝对优势类群,比例高达97.91%。

马铃薯晚疫病生防菌的分离鉴定与防治效果

为筛选适用于内蒙古地区马铃薯晚疫病的生物防治菌株,从内蒙古西部荒漠地区土壤中获得一株具抑制马铃薯晚疫病致病疫霉的菌株,经16S r DNA序列分析,该菌株为Brevibacillus formosus的近缘种,同源性为99.85%。通过平板对峙实验、马铃薯叶片离体实验及马铃薯块茎离体实验证实,该菌株对致病疫霉具有良好的抑制效果,具有进一步研究的价值。

常温纤维素降解细菌的筛选及其复合系的构建

对呼伦贝尔森林土壤中的常温纤维素降解细菌进行筛选,将酶活性高的菌株分别混合构建降解复合系并测定其滤纸降解能力。分别以微晶纤维素、CMC和D-水杨苷3种不同的底物为碳源在25℃下筛选纤维素降解细菌,以16S rDNA序列进行菌株的鉴定和系统发育分析,用DNS法测定单菌株的外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的酶活性和复合系的滤纸酶活性。结果共分离到258株常温纤维素降解细菌,以微晶纤维素为底物分离到的细菌分属于5个纲,以CMC或D-水杨苷为底物分离到的细菌分属于6个纲,第一优势菌纲均为γ-Proteobacteria;其次为α-Proteobacteria;第一优势菌属均为假单胞菌属(Pseudomonas),其次为根瘤菌属(Rhizobium)、厄氏菌属(Oerskovia)、芽孢杆菌属(Bacillus)和Lelliottia。构建的27个常温降解复合系中滤纸酶活性最高的降解复合系为C11′3″、C32′2″和C33′2″,酶活性分别为200.60、200.05和208.79 U/mL,是复合系中单独菌株的6~10倍,滤纸降解率分别为26.8%、22%和32.4%。C11′3″、C32′2″和C33′2″为常温降解复合系最优菌群组合,具有较高的应用潜力。

基于三种碳源筛选低温纤维素降解菌及其复合系的降解能力分析

分别以微晶纤维素、羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)和D-水杨苷三种不同碳源在4℃下对呼伦贝尔森林土壤中的低温纤维素降解细菌进行筛选,将酶活性高的菌株分别混合构建低温降解复合系并测定其滤纸降解能力。结果共分离到172株低温纤维素降解细菌,以微晶纤维素、CMC为碳源分离到的细菌均分属于4个纲,以D-水杨苷为碳源分离到的细菌分属于6个纲,第一优势菌纲均为γ-Proteobacteria,比例分别为54%、48%和55%,其次为α-Proteobacteria,比例分别为28%、26%和34%;第一优势菌属均为Pseudomonas,比例分别为35%、26%和26%,以微晶纤维素为碳源分离到的细菌第二优势菌属为Rhizobium,比例为15%,以CMC为碳源筛到的细菌第二优势菌属为Rhizobium和Oerskovia,比例为12%,以D-水杨苷为碳源分离到的细菌第二优势菌属为Lelliottia比例为19%。构建的27个低温降解复合系中滤纸酶活性最高的降解复合系为组合D13'1"和D13'2",酶活性可达158.02U/mL,是其复合系中单菌株的5-10倍,为低温降解复合系最优菌群组合,具有较高的应用潜力。

盐碱湖耐盐菌菌株MIM19的生理生化特性分析

对分离自内蒙古浑善达克盐碱湖的1株耐盐菌MIM19的生理生化特性进行了研究。结果表明,该菌为革兰阴性杆菌,菌落呈粉红色,可分泌酯酶、脲酶、赖氨酸脱羧酶、精氨酸双水解酶,能够液化明胶,还原亚硝酸盐。

浑善达克沙地夏冬季浅色型生物土壤结皮中古菌的系统发育多样性

【目的】生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)对于遏制土壤荒漠化、恢复荒漠地区生态环境起着重要作用。BSCs形成和发展的关键角色是微生物。但关于BSCs中微生物组成的认识还不够全面和系统,特别是对其中的古菌鲜有研究报道。【方法】通过构建和分析古菌16S rRNA基因克隆文库,揭示浑善达克沙地BSCs中古菌多样性和系统发育类型组成,并比较它们夏季和冬季的变化。【结果】BSCs样品颜色为褐色,厚度较薄,所含氮和磷营养养分不高;8月份和11月份的BSCs古菌16S rRNA基因文库覆盖度均达95%以上,代表性强;两个文库共得到可用的142条古菌16S rRNA基因序列,以0.03为Cutoff值、这些序列分入10个OTUs中,两个季节的最优势种群相同;8月份和11月份的古菌均属于奇古菌门,但群落结构存在很大的不同,即各自所独有的种群分别有1个和4个;BSCs中古菌多样性均不高,但11月份的明显高于8月份的。【结论】温带沙地浅色型BSCs中古菌的主要为奇古菌、多样性低,其群落结构随季节变换而有较大变化。本研究为系统认识BSCs古菌的多样性及其生态作用提供了基础。

浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中好氧不产氧光营养细菌群落结构及多样性

【目的】揭示浑善达克沙地不同类型生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)及其下层土壤好氧不产氧光营养细菌(Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,AAPB)群落结构及多样性。【方法】利用Illumina Mi Seq二代高通量测序平台对puf M基因进行测序,使用生物信息学分析方法对序列进行比对分析AAPB的群落结构和多样性。【结果】生物土壤结皮及其下层土壤中,Proteobacteria和Alpha-Proteobacteria是优势门和纲,主要有6个属Bradyrhizobium(9.69%–90.02%)、Brevundimonas(0.83%–16.04%)、Methylobacterium(1.74%–12.56%)、Rhodospirillum(0.91%–32.87%)、Roseiflexus(0.02%–1.79%)和Sphingomonas(0.13%–11.23%);结皮层样品间及下层土壤样品间AAPB种类相似,但丰度有差异;随结皮的发育,结皮层及其下层土壤中AAPB群落多样性升高。【结论】浑善达克沙地BSCs中AAPB群落结构相对复杂,与水体和一般土壤环境中的组成区别明显;AAPB多样性高,且多样性随发育阶段升高而升高,预示着AAPB在荒漠生态系统稳定中有重要的作用。

库布齐沙地生物土壤结皮中解磷菌的分离鉴定及解磷能力

解磷菌对生物土壤结皮（Biological soil crusts，BSCs）中不同形态磷之间的转化起重要的生物驱动作用. 以无机磷和有机磷培养基分离筛选库布齐沙地BSCs中的解磷菌，基于16S rRNA基因进行分类鉴定；采用钼锑钪比色法测定菌株解无机磷能力；采用钒钼比色法测定其解植酸磷能力，以植酸酶活性表示. 结果共分离得到33株可在无机磷（磷酸钙）培养基上生长迅速的细菌，以Bacillus属和Sphingomonas属为主；其中18株菌可以使PVK培养基变色，解无机磷能力较强，达0.422-3.531 mg/mL；这18株菌中有15株可在植酸钙培养基上生长，其植酸酶活力为2.45-20.84 IU/mL，主要为Sphingomonas属.

浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中固氮细菌群落结构和多样性

【背景】荒漠化是一个重大环境问题,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)可遏制荒漠化,其中的固氮微生物对BSCs的形成和发育有重要作用,但目前BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚不十分清楚。【目的】阐明浑善达克沙地中不同类型生物土壤结皮及其下层土壤固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】利用稀释热法和碱解扩散法检测土壤的有机质(Organic matter,OM)和速效氮(Available nitrogen,AN)含量;利用高通量测序对nifH基因进行测序,基于nifH序列比较分析固氮细菌群落结构和多样性;利用典范对应分析(Canonical correlation analysis,CCA)分析群落、样品和土壤理化参数的相关性。【结果】固氮细菌优势菌门除在苔藓结皮(HSM)中为Cyanobacteria和Proteobacteria外,在其他类型BSCs中均只为Cyanobacteria;苔藓结皮下层土壤(HSMs)(下层土壤中只有HSMs检测到了nifH)优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Alphaproteobacteria和Betaproteobacteria;优势菌属差异较大,藻结皮(HSA)中Unclassified_f_Nostocaceae占90.99%;地衣结皮(HSL)中Scytonema和Unclassified_f_Nostocaceae分别占45.85%和44.14%;HSM中Unclassified_f_Nostocaceae、Scytonema、Nostoc、Skermanella、Unclassified_o_Nostocales分别占29.21%、22.57%、15.34%、14.74%和10.60%;HSMs中Skermanella、Azohydromonas、Unclassified_p_Proteobacteria、Unclassified_c_Alphaproteobacteria分别占33.80%、25.66%、18.20%和10.62%;固氮细菌多样性随结皮的发育逐渐提高;OM和AN对结皮的发育起促进作用。【结论】藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮及其紧邻下层土壤中的固氮细菌群落结构和多样性差异明显,且固氮细菌类群和多样性指数随BSCs发育阶段的提高而增加。本研究为认识和利用生物土壤结皮相关固氮细菌提供了基础依据。

中央戈壁石下生物土壤结皮中细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁石下生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)中的微生物在干旱、半干旱地区生态系统物质循环中起重要作用,其细菌群落结构和多样性因气候和地理环境的不同而存在较大差异。中央戈壁面积大,其石下BSCs中细菌群落结构和多样性却知之甚少。【目的】比较中央戈壁石下BSCs和周围裸土中细菌群落结构和多样性的异同,揭示环境因子对它们的影响以及细菌之间的相互作用关系。【方法】利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因进行高通量测序,使用生物信息学分析方法分析细菌群落结构和多样性及其影响因素;基于CoNet软件绘制物种共现性网络图,利用Cytoscape 3.5.1软件将网络图可视化。【结果】石下BSCs的速效磷(Available phosphorus,AP)、速效氮(Available nitrogen,AN)和叶绿素a (Chlorophyll a,Chl a)的含量均明显高于周围裸土(最高高出471%),而pH则略低于周围裸土;石下BSCs中细菌的最优势菌门为Cyanobacteria(45.85%-53.77%),优势属(9.25%-18.42%)有Trichocoleus、Chroococcidiopsis和属于Cyanobacteria纲的1个未知属;临近裸土中细菌的最优势菌门为Actinobacteria (38.82%-44.69%),优势属(>5%)有Arthrobacter、Rubrobacter和其它3个属于放线菌门或酸杆菌门的未知属;在土壤理化因子中,AP对石下细菌群落组成的影响最大;除Actinophytocola属和Cyanobacteria纲中的未知属外,其他微生物之间均存在较强的互作关系,其中以共存的互作关系为主(约占60%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点都属于Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲。【结论】中央戈壁石下BSCs中的细菌群落结构和多样性明显不同于临近裸土,Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲的细菌是该地区石下早期BSCs形成和发育最初及最重要的驱动力。

基于pufM基因的乌梁素海富营养化湖区好氧不产氧光合细菌系统发育多样性分析

好氧不产氧光合细菌(AAPB)的多样性在海洋中已经广泛研究,但在富营养化湖泊中却研究甚少。通过构建和分析AAPB光合中心合成中的关键基因pufM克隆文库,以期揭示乌梁素海富营养化湖区AAPB分布及其系统发育多样性,探讨其在富营养化湖泊中的功能和作用。对乌梁素海红圪卜湖区水体文库中的52个克隆子进行分析,产生了28个OTU,文库覆盖度达到71.4%,反映出文库有较好的代表性。同源性和系统发育分析结果表明,乌梁素海红圪卜湖区AAPB有较高的多样性,与我们之前所发现的同一湖区总细菌多样性较低形成鲜明对比。所获得的序列分属7个亚群,即γ-Proteobacteria(44.2%,含Group-1,-2和-3共3个亚群)、β-Proteobacteria(21.2%)、Rhodobacter-like(7.69%)及2个未知亚群unknown Group-1(21.2%)和Group-2(5.77%)。其中γ-Proteobacteria占到总克隆的44.2%,在低盐的乌梁素海环境中出现高比例的γ-Proteobacteria之前并未见类似报道,并且乌梁素海中存在一些可能是富营养化湖泊特有的AAPB。这表明AAPB可能在富营养化湖泊生态系统的维持和稳定中有重要作用。