中国微生物学会第十一届地质微生物学学术研讨会
基本信息
2023-06-01
2023-06-01
中国微生物学会
会议文集
21. 湖北和尚洞固氮微生物群落的生境特异性及网络分析
摘要： 岩溶洞穴是喀斯特地貌的重要组成部分,由于其长期黑暗、寡营养等极端条件,使其成为研究陆地深部生物圈的天然实验室.尽管近年来对洞穴微生物多样性的研究不断深入,但对洞穴中固氮微生物的认识却相对薄弱. 目的:查明洞穴中固氮微生物群落的特征以及与生物、非生物因子之间的关系. 方法:本文以湖北和尚洞为例,通过对固氮菌功能基因 nifH进行高通量测序和多元统计分析,系统研究了洞穴内外3种生境(洞穴上覆土壤、洞内松散沉积物以及风化岩壁)固氮微生物群落的空间分布特征及其与环境因子之间的关系. 结果:结果表明和尚洞不同生境间固氮菌群落α多样性存在显著差异(P＜0.05),以洞穴上覆土壤α多样性最高,洞穴内沉积物α多样性最低.K+、NO2-和NO3-是驱动和尚洞固氮微生物群落组成的重要因子.和尚洞内固氮菌群落组成和分布具有生境特异性,除慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)在3种生境中相对丰度均较高外,上覆土壤以地杆菌属(Geobacter)占主导,洞穴沉积物以固氮菌属(Azotobacter)占主导,而风化岩壁中地杆菌属(Geobacter)、固氮菌属(Azotobacter)以及需盐红螺菌属(Halorhodospira)等主要类群占比相当.共现性网络分析结果显示洞穴固氮菌之间形成了紧密的正相关关系,暗示着固氮菌在洞穴寡营养的极端环境中以协作为主的生存策略.值得注意的是,洞穴固氮菌中有很大一部分未分类的类群,暗示着洞穴中可能蕴含着大量新的固氮类群,是挖掘微生物暗物质的热点区域. 结论:该研究结果揭示了地下黑暗寡营养的和尚洞固氮微生物群落的组成,对深入了解地下黑暗生物圈的氮循环过程、固氮菌与环境之间以及固氮菌种群之间的互作关系具有重要意义.
提交时间：2023-06-01
22. 生物淋洗修复钒污染土壤的性能与机理研究
摘要： 目的:土壤重金属污染问题日益受到关注,其中钒污染逐渐成为研究热点.淋洗是土壤修复的重要手段,但存在污染大、成本高的缺点.生物淋洗技术因其经济高效且环保的特点能够应用于土壤的修复,但其对钒污染土壤的修复,认识仍非常有限. 方法:本研究采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对钒污染土壤进行了生物淋洗试验,通过影响因素试验探究了钒的最佳浸出条件,并应用扫描电子显微镜-能量色散X射线谱分析了钒在淋洗过程中的变化,最后对代谢产物进行了解析. 结果:微生物次生代谢产物能促进土壤中钒的溶出.氧化亚铁硫杆菌对土壤钒的浸出效率较高,生物淋洗20d后土壤中钒的浸出率达到27.4％,进一步的影响因素试验表明,在固体浓度为3％、接种体积为10％、初始pH值为1.8、初始Fe2+的浓度为3.0g/L的条件下,土壤中钒的浸出效果最佳.SEM-EDS分析证实生物淋洗后土壤中钒含量减少,其中以非残渣态形式存在的钒更容易被浸出.代谢组学分析显示氧化亚铁硫杆菌在浸出过程中产生了大量代谢产物来应对重金属胁迫. 结论:生物淋洗技术能够有效地实现土壤钒污染的修复,本研究为钒污染土壤提供了一种环境友好的修复方式.
提交时间：2023-06-01
23. 石油污染土壤自然衰减过程多环芳烃降解基因动态特征
摘要： 新疆石油污染土壤中微生物多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解功能基因研究甚少,且环境因子和功能基因之间相关性仍不清楚. 目的:揭示新疆石油污染砂质土壤自然衰减过程中多环芳烃降解关键基因结构和变化规律. 方法:以新疆准东油田为研究区,分析同一采油区不同石油污染年限土壤理化因子和多环芳烃含量变化,采用扩增子测序研究石油自然衰减过程中多环芳烃降解酶基因结构变化规律,利用Mental检验探讨其环境驱动因子. 结果:石油污染时间1年和3年的土壤中有多项理化指标与背景土存在显著性差异,而污染5年土壤与背景土之间仅2项指标具有显著性差异,随石油自然衰减逐渐恢复至正常.石油污染1年的土壤中16种多环芳烃除苊烯和?以外,其余14种多环芳烃均高于石油污染3年和5年土壤,多环芳烃总量和含油率污染1年土壤均显著高于污染3年和5年的土壤,多环芳烃会在污染后短时间内迅速被降解.扩增子测序结果显示,萘双加氧酶基因分类操作单元(operational taxonomic units,OTUs)序列随污染年限延长逐渐增多;芳环羟化双加氧酶基因 OTUs序列BLAST(basic local alignment search tool)比对注释为6类多环芳烃降解基因,随着污染年限延长呈现先升高后降低趋势,污染5年土壤后OTUs急剧减少.Mental检验结果显示,土壤可溶性有机碳和含水量会显著影响功能基因结构,多环芳烃并不能显著影响功能基因结构. 结论:新疆准东油田石油污染砂质土壤自然衰减过程中多环芳烃降解基因结构主要受土壤可溶性有机碳和含水量影响.
提交时间：2023-06-01
24. 石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特征
摘要： 碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土. 目的:研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter,POM)和矿物结合态有机质(mineral-associated organic matter,MAOM)的微生物群落特征,为岩溶土壤有机质稳定机制研究提供理论依据. 方法:以广西弄岗国家级自然保护区的黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,运用湿筛法将土壤有机质(soil organic matter,SOM)分为POM和MAOM,分析其理化性质以及微生物群落特征. 结果:石灰土演替过程中POM和MAOM的有机碳、总氮、交换性钙含量均呈下降趋势,且MAOM的C/N均大于POM,POM的C/P均大于MAOM.细菌α多样性在黑色石灰土 POM 和MAOM中最高,且四类石灰土 MAOM的真菌多样性比POM 要高.Acidobacteria、Proteobacteria、Ascomycota均为石灰土演替过程中POM和MAOM的优势菌门.总磷是影响石灰土演替过程中POM和MAOM细菌群落变化的关键因子,溶解性有机碳和土壤有机碳分别是影响石灰土演替过程中POM和MAOM真菌群落变化的关键因子.POM和MAOM中黑色石灰土的微生物可能发生了生态位分化,随着石灰土演替细菌与真菌更倾向于协作关系. 结论:岩溶土壤演替过程中POM 和MAOM的养分及微生物多样性降低,POM可能是微生物养分的主要来源,MAOM更有利于碳的长期稳定积累.本研究可为岩溶土壤演替过程中微生物在有机质形成过程中的作用提供理论依据.
提交时间：2023-06-01
25. 红色红曲菌M7的丝衣霉酸基因簇及其功能研究
摘要： 目的:明确红色红曲菌(Monascus ruber)M7的基因组中是否存在丝衣霉酸(byssochlamic acid,BA)基因簇,并探讨BA基因簇中聚酮合酶基因mr-Bys及3-羟酰基辅酶A脱氢酶基因mr-hdh对BA产生的影响. 方法:采用生物信息学方法对M7基因组进行分析,以确定BA候选基因簇;以基因敲除及过表达方法研究 mr-Bys和 mr-hdh对 BA产生的影响;以超高效液相色谱(ultra-performance liquid chromatography,UPLC)和质谱(mass spectrometry,MS)方法分析 BA. 结果:在红色红曲菌M7基因组中发现了 BA基因簇,敲除 mr-Bys后,BA消失,而敲除和过表达mr-hdh均可影响BA的产生. 结论:红色红曲菌M7基因组中存在BA基因簇,可产生BA.研究结果不仅丰富了红曲菌次生代谢产物及其合成途径的相关研究,也为以红曲菌为菌种开发新产品奠定了基础.
提交时间：2023-06-01
26. 细菌蛋白酶体及蛋白酶体抑制剂研究进展
摘要： 蛋白酶体在真核生物、古菌和部分细菌(主要是放线菌)的胞内蛋白质降解中起着至关重要的作用.虽然三域生物蛋白酶体的结构相似,但细菌蛋白酶体在组装、调节、生理功能等方面与真核生物和古菌都截然不同.研究细菌蛋白酶体不仅有助于认识其起源和进化历程,也将为发掘蛋白酶体抑制剂(proteasome inhibitor,PI)这类具有广阔药用前景的化合物提供指导.本文综述了细菌蛋白酶体的结构、功能和进化假说,并概括了细菌蛋白酶体抑制剂的最新研究进展,期望为相关研究提供参考.
提交时间：2023-06-01
27. 耐砷促生菌对超富集植物蜈蚣草砷吸收及根际微生物群落的调控作用
摘要： 目的:分析添加外源促植物生长微生物(plant growth-promoting bacteria,PGPB)对植物生长、砷富集和根际微生物的影响,为植物-微生物联合修复砷污染土壤提供参考. 方法:通过添加外源PGPB,研究蜈蚣草生物量和砷富集量与外源微生物促植物生长特性的关系,采用高通量测序技术分析蜈蚣草根际微生物群落在外源PGPB干预下的变化规律. 结果:2株根际菌(假单胞菌PG12、芽孢杆菌R19)和1株内生菌(恶臭假单胞菌S6)具备典型的促植物生长特性,对蜈蚣草的促生作用顺序为:PG12＞S6＞R19,与对照组相比,生物量分别提高了234％(P＜0.01)、136％(P＜0.01)和67％;添加外源PGPB后,蜈蚣草砷含量从对照的18.50mg提高到了31.25-46.95mg,增幅高达153％(PG12)和139％(S6),对应的蜈蚣草砷浓度从2616.34mg/kg降至1348.04-2156.23mg/kg,呈现出典型的砷"稀释效应";α多样性指数Sobs、Chao和Ace显示,仅R19处理显著提高了根际微生物的群落多样性,而β多样性指数PCA、PCoA和PLS-DA表明各处理组之间均存在较明显的聚类差异;物种组成分析表明,外源PGPB影响了娱蚣草根际微生物群落的分布,表现为Arthrobacter、Solirubrobacter等群落相对丰度的增加和Acidibacter、Dongia、MND1等群落相对丰度的减少,这些菌群可能与蜈蚣草生长和砷吸收有关. 结论:外源添加PGPB对蜈蚣草生长、砷吸收和根际微生物群落均有显著调节效应,此结果可为揭示微生物强化植物砷修复的机制并为促进植物-微生物联合修复砷污染土壤的相关研究提供参考.
提交时间：2023-06-01
28. 青海湖岸带土壤与沉积物的地化特征与细菌群落对水位上升的响应
摘要： 目的:探究青海湖岸带土壤与沉积物的地化特征与细菌群落对水位扩张的响应. 方法:从岸上至岸下沿垂直青海湖岸带方向,采集距离湖面不同高度土壤(土壤:S1、S2)、岸边不同水深表层沉积物(过渡区:E0、E6、E17)及湖心表层沉积物(沉积物:D1、D2)样品,土壤与沉积物水深(土壤水深表示为负数)从小到大的变化表征岸边土壤被淹水转变为沉积物的过程.采用地球化学分析和16S rRNA基因高通量测序技术,探究岸带土壤与沉积物样品中的地化特征与微生物群落构成. 结果:青海湖水位上升导致的生境转变对岸带土壤与沉积物的理化性质、营养水平、有机碳类型等地化特征产生显著影响.具体表现为,随着水位升高,岸带土壤与沉积物的pH、矿物结合态有机碳含量显著升高,而碳氮比值、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、颗粒态有机碳含量显著下降.随着水位上升,青海湖岸带被淹没土壤的细菌群落多样性下降,且群落结构发生明显变化.这种变化与环境因子变化密切相关,具体表现为,细菌群落物种丰富度指数和香农多样性指数随着水位上升呈下降趋势;活性金属结合态有机碳含量与细菌群落多样性的变化密切相关;理化性质(pH)、营养水平[总有机碳(total organic carbon,TOC)含量]、有机碳质量(碳氮比值及活跃碳库Ⅱ、矿物结合态有机碳含量)是影响细菌群落结构的重要环境因子,且理化性质、营养水平、有机碳质量三者对细菌群落结构差异的影响贡献相当. 结论:青海湖水位上升显著影响了岸带土壤与沉积物的理化性质、营养水平及有机碳质量等地化特征,并重塑了细菌群落结构.这意味着在青藏高原湖泊广泛扩张的背景下,青藏高原湖泊的区域碳循环稳态将随之发生改变.本研究对湖泊扩张过程中土壤与沉积物的微生物群落演变规律及生态系统碳稳定性评价提供了一定的数据基础和理论支撑.
提交时间：2023-06-01
29. 青藏高原湖泊沉积物中有机碳组分构成及其对微生物群落结构的影响
摘要： 目的:探究湖泊沉积物中有机碳组分构成及其对湖泊微生物群落结构的影响. 方法:本研究采集了青藏高原29个湖泊共81个沉积物样品,通过硫酸水解法分析样品中易降解和难降解有机碳含量及其与环境变量之间的相关性;同时使用高通量测序技术分析样品中原核微生物和真菌群落的多样性和组成及其与易降解和难降解有机碳含量的相关关系. 结果:本研究的青藏高原湖泊沉积物中易降解有机碳Ⅰ(labile organic carbon I,LOC Ⅰ)、易降解有机碳Ⅱ(labile organic carbon Ⅱ,LOC Ⅱ)和难降解有机碳(recalcitrant organic carbon,ROC)的含量分别为0.03-29.62mg/g、0.02-23.38mg/g和0.64-75.72mg/g,ROC是沉积物有机碳的主要组分(占比为54.97％±19.50％).LOCⅠ含量与海拔、总氮、总磷、钙离子、活性钙和活性铁含量显著相关(P＜0.05);LOCⅡ含量与总氮、钙离子和活性钙含量显著相关;而ROC含量与海拔、总氮、总磷、钙离子和活性钙含量显著相关.其中,钙离子和活性钙的浓度与3种有机碳组分的含量均存在显著正相关,暗示有机质与钙结合的方式可能是青藏高原湖泊沉积物有机碳保存的重要机制.LOC Ⅰ,LOCⅡ和ROC含量与沉积物中原核微生物群落α多样性均呈显著正相关;ROC含量与真菌群落α多样性呈显著正相关.LOC Ⅰ含量与α变形杆菌(Alphaproteobacteriai)、放线菌(Actinobacteria)、厌氧绳菌(Anaerolineae)、海藻球形菌(Phycisphaerae)和红嗜热菌(Rhodothermia)的相对丰度显著相关;LOC Ⅱ含量与Anaerolineae、γ变形菌(Gammaproteobacteria)和Phycisphaerae相对丰度显著相关;ROC含量与Actinobacteria和Anaerolineae的相对丰度显著相关.LOC Ⅰ含量是影响原核微生物和真菌群落组成的显著环境因子,其解释量分别为1.1％和0.3％.环境因素解释了样品间原核微生物群落7.2％和真菌群落3.9％的变化,而空间因子解释了原核微生物群落14.6％和真菌群落6.4％的变化.随机过程对原核微生物和真菌群落组成的贡献分别为50％和47％. 结论:本研究暗示湖泊沉积物有机碳的保存受到铁、钙元素化学保护机制的影响;有机碳组分含量显著影响原核微生物和真菌群落多样性和组成,但其贡献值较低;环境理化参数、空间因子和生态随机过程对湖泊沉积物原核微生物和真菌群落组成具有重要影响.本研究加深了对湖泊沉积物有机碳组分构成及其影响微生物群落组成的认识.
提交时间：2023-06-01
30. 高砷含水层参与腐殖酸-铁矿物转化的关键微生物群落及其对砷迁移转化的影响
摘要： 目的:探究不同腐殖酸浓度下参与含砷水铁矿转化的微生物类群组成和丰度变化及对砷释放的影响,预测原位高砷含水层中功能微生物群参与有机质一含砷铁矿物转化过程对砷转化释放的作用. 方法:对河套平原高砷地下水和同深度高砷沉积物中的铁还原功能群落进行富集培养,构建室内厌氧微宇宙体系,将富集菌群分别加入到实验室条件下合成的不同浓度腐殖酸(0、1.5、7、14mgC/L)-含砷水铁矿体系中,通过体系中砷、铁形态及浓度的变化分析,结合高通量测序技术、X-射线衍射(X-ray diffractometer,XRD),探究不同条件下砷的释放固定和群落的演替. 结果:高砷地下水组(G组)和沉积物组(S组)富集得到的铁还原功能群落具有明显差异,G组中以Aeromonadaceae为特殊优势菌群,而S组中以Shewanellaceae为特殊优势菌群.微宇宙实验结果显示,S组的铁还原量相对较高且速率较快;G组与S组中液相砷形态存在明显差异,整个培养期内G组均以As(Ⅴ)为主,而S组中前期以As(Ⅴ)为主,当反应到达20d时液相As(Ⅲ)高达3.4 μmol/L,推测此时具有砷还原功能的群落占优势地位.当反应达到45d时,G组和S组中液相砷在添加腐殖酸下均呈现不同程度的固定.不同腐殖酸浓度影响下砷的释放量不同,G组中砷释放量与腐殖酸浓度相一致,而S组中在腐殖酸浓度为7mgC/L条件下砷释放量最低.X-射线衍射结果显示,S组铁矿物整体转化程度较高,但S组和G组均以针铁矿为主.冗余分析(redundancy analysis,RDA)结果显示,反应前后群落组成和相对丰度发生较大变化,砷添加和腐殖酸添加对群落组成变化具有显著影响.G 组向苜蓿科(Comamonadaceae)、脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)等菌群变化,而S组中向优势群落Comamonadaceae、假单胞菌科(Pseudomonadaceae)、Burkholderiaceae等转变. 结论:在不同浓度腐殖酸-含砷水铁矿体系中,高砷含水层关键微生物类群的组成和相对丰度会发生不同演替,从而对砷的迁移转化造成不同影响.
提交时间：2023-06-01
31. 黄铁矿对煤生物产气和微生物群落结构的影响
摘要： 目的:研究煤中矿物质黄铁矿对生物产气的影响. 方法:本研究以陕西榆林煤作为生物产气底物,以实验室前期驯化的产甲烷微生物作为出发菌群,通过在厌氧体系中添加不同质量的黄铁矿进行煤生物模拟产气试验.利用气相色谱仪、液相色谱仪、酶标仪、傅里叶红外光谱仪和Illumina高通量测序平台研究产气过程中CH4含量、总挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)浓度、辅酶F420含量、产气前后煤中有机官能团和微生物群落结构的变化. 结果:添加适量黄铁矿在产气前期(15-22d)能促进CH4生成,而产气后期(29-50d)会抑制产气,而且添加0.5％黄铁矿的在前中期的产气量比对照组高48.1％,累计产气量达到193.67 μmol/g-coal.生物产气实验组反应液中的VFAs和辅酶F420浓度整体均高于对照组,说明添加黄铁矿促进了反应体系中产酸细菌和产甲烷菌的活性.添加黄铁矿后煤中的醇和酚羟基,-NH-和-NH2更易被微生物利用.黄铁矿添加对细菌和古菌的群落多样性有影响,其中古菌影响较大.添加少量黄铁矿可以提升拟杆菌门(Bacteroidota)的群落丰度,而添加黄铁矿较多时可以提升细菌中的芽孢杆菌门(Bacillota)的群落丰度.黄铁矿对体系中的嗜蛋白菌属(Proteiniphilum)、硫还原菌属(Desulfurella)和JG1-0000079-D21细菌影响最为显著.添加黄铁矿后,古菌中的海拉古菌门(Halobacterota)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)丰度变化较大,黄铁矿对体系中的产甲烷古菌属 Methanosarcina、Methanomassiliicoccus和 Methanobacterium影响最为显著. 结论:添加少量黄铁矿会对煤的生物产气具有促进作用,同时会影响发酵过程中微生物群落的组成.
提交时间：2023-06-01
- 1
- 2