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养殖水体中添加光合细菌对扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠微生物多样性的影响

中国畜牧杂志 2023年第1期59卷 309-316页

作者：陈倬瑜吴家胡璇翁恺麒张钰张扬徐琪赵文明扬州大学动物科学与技术学院江苏扬州225009

试验旨在探究养殖水体中添加光合细菌对扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠微生物多样性的影响。选取280只体重(4.26±0.54)kg的500日龄扬州鹅,随机分为对照组和光合细菌处理组,每组20个重复,每个重复7只(公母比例1:6)。对照组养殖水... 详细信息

试验旨在探究养殖水体中添加光合细菌对扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠微生物多样性的影响。选取280只体重(4.26±0.54)kg的500日龄扬州鹅,随机分为对照组和光合细菌处理组,每组20个重复,每个重复7只(公母比例1:6)。对照组养殖水体不处理,光合细菌处理组养殖水体每天添加4.13mL/m^(3)光合细菌,2组饲养管理条件相同,均每隔10 d更换水体,试验期60 d。试验期间统计2组每换水第1、10天的受精率、孵化率和水体总细菌、大肠杆菌、沙门氏菌。试验结束每组屠宰试验鹅8只,采集盲肠内容物用16S rRNA测序技术对微生物菌群特征进行分析。结果表明:光合细菌处理组扬州鹅的受精蛋孵化率高于对照组(P<0.05),养殖水体中大肠杆菌(P<0.01)和沙门氏菌(P<0.05)低于对照组。光合细菌处理组的盲肠微生物Ace指数、Chao1指数高于对照组(P<0.05)。门水平上,2组扬州鹅盲肠核心菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes);2组有显著差异的有理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)等5种属。革兰氏阴性菌(Negativicutes)等2个纲、颤螺旋菌目(Oscillospirales)、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)、粪杆菌属(Faecalibacterium)在对照组显著富集;螺旋体纲(Spirochaetia)、毛螺旋菌(Lachnospirales)等2个目、理研菌科(Rikenellaceae)等3个科、理研菌科RC9肠道群属(Rikenellaceae_RC9_gut_group)在光合细菌处理组显著富集。2组均富集在氨基酸、核苷酸、碳水化合物等代谢功能上。综上,养殖水体中添加光合细菌可显著影响扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠菌群结构。

关键词：光合细菌扬州鹅高通量测序盲肠微生物多样性 tax4fun

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桉树混交林土壤养分和微生物群落结构特征研究

桉树混交林土壤养分和微生物群落结构特征研究

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作者：汪众中南林业科技大学

学位级别：硕士

桉树（Eucalyptus spp.）因为生长速度快,经济效益好,近二十年来在中国南方地区大面积种植。然而,单一种植模式加上短轮伐期的生产方式,产生了土壤肥力流失严重、土壤有机碳下降、生物多样性降低等一系列土壤质量下降的问题。研究发现... 详细信息

桉树（Eucalyptus spp.）因为生长速度快,经济效益好,近二十年来在中国南方地区大面积种植。然而,单一种植模式加上短轮伐期的生产方式,产生了土壤肥力流失严重、土壤有机碳下降、生物多样性降低等一系列土壤质量下降的问题。研究发现桉树同豆科树种的混交效应对提升土壤质量有重要作用,然而桉树同其他阔叶树种混交究竟对土壤理化性质、酶活性和土壤微生物产生什么影响?混交后土壤细菌和真菌群落结构和多样性如何发展变化?混交林的土壤微生物稳定性有何种变化?针对上述问题,本研究在中国桉树人工林种植主产区将桉树纯林改造成了桉树与灰木莲（Magnolia glauca）、火力楠（Michelia macclurei）、米老排（Mytilaria laosensis）混交的混交林,并以邻近的常绿阔叶林和桉树纯林作为对照,针对测定林下土壤理化性质和酶活性,调查林地状况,并利用高通量（16SrRNA和ITS）测序分子生物学方法,结合共线性网络分析、结构方程模型、冗余分析等方法,分析不同林地土壤微生物群落结构和功能多样性的特征,揭示不同林地下土壤理化性质的变化以及其微生物学机制。主要研究结论如下:（1）桉树与乡土阔叶树种混交显著改善了土壤酸化并提高了土壤蔗糖酶、过氧化氢酶活性、微生物生物量碳、微生物生物量氮和微生物生物量碳、氮之比,但降低了土壤脲酶与酸性磷酸酶活性。主坐标分析发现硝态氮、铵态氮、pH、土壤有机碳是不同林地土壤理化性质的关键因子。土壤硝态氮、铵态氮、土壤有机碳是正向影响土壤脲酶活性的关键土壤理化因子;土壤pH、土壤有机碳是正向影响土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性的关键土壤理化因子。（2）不同林地间的细菌优势菌门为变形杆菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）等。桉树与灰木莲混交林、桉树与米老排混交林的土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、细菌丰富度和多样性指数高于桉树纯林,而脲酶和酸性磷酸酶活性低于常绿阔叶林。同桉树纯林对比,功能预测结果显示混交处理显著提高了土壤细菌代谢功能相对丰度。线型判别分析显示,具有固氮、溶磷功能的细菌生物标记物（Burkholderiales、Bradyrhizobium、Flavisolibacter）在桉树与灰木莲混交林中富集。冗余分析表明,pH、土壤速效硼含量、土壤含水量是驱动土壤细菌群落结构变化的主要土壤环境因子。（3）不同林地间主要的真菌群落为担子菌门（Basidiomycota）、子囊菌门（Ascomycota）、罗兹菌门（Rozellomycota）、被孢菌门（Mortierellomycota）。混交林系统土壤真菌群落结构与常绿阔叶林、桉树纯林之间有明显分离,桉树与米老排混交林位于最边缘位置。在funGuild中,本研究发现桉树与灰木莲混交林、桉树与米老排混交林的丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal fungi）数量分别高于桉树纯林,混交林的外生菌根（Ectomycorrhizal fungi）数量均高于常绿阔叶林。桉树与灰木莲混交林土壤真菌群落与速效磷高度相关。共线性网络分析发现与桉树纯林对比,桉树与灰木莲混交林土壤真菌群落具有稳定性较差的网络结构,而桉树与米老排混交林表现出更加稳定的网络结构。（4）相关性热图分析表明土壤养分与土壤主要细菌之间存在明显的相关关系,pH与粘球菌门呈极显著正相关。结构方程模型表明土壤养分对土壤酶活性、土壤微生物生物量氮具有显著正影响,对土壤真菌群落多样性和丰富度指数有极显著负影响,研究表明土壤养分因子对真菌群落多样性具有直接或间接影响。土壤速效磷对土壤酸性磷酸酶活性有显著负影响,对丛枝菌根相对丰度有显著正影响,土壤酸性磷酸酶活性对丛枝菌根相对丰度有显著正影响,丛枝菌根相对丰度对土壤微生物生物量氮有显著正影响。研究结果表明,土壤速效磷含量通过调节丛枝菌根的相对丰度进而调控了土壤中微生物生物量氮的含量。

关键词：乡土树种土壤微生物 tax4fun funGuild 结构方程模型

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中华绒螯蟹养殖池塘菌群结构和功能特征

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生态学杂志 2021年第7期40卷 2223-2233页

作者：许郑超邓燕飞周军李旭光陆全平陈风蔚周刚江苏省淡水水产研究所南京210017

通过Hiseq高通量测序方法分析了中华绒螯蟹(Eriocheir sisensis L.)养殖池塘和外源河水体的微生物群落结构、功能特征以及与环境因子的关系。结果表明:养殖池水体的6个样本,共得到有效序列541349条,可归纳为2938个OTU;外源河水体的6个样... 详细信息

通过Hiseq高通量测序方法分析了中华绒螯蟹(Eriocheir sisensis L.)养殖池塘和外源河水体的微生物群落结构、功能特征以及与环境因子的关系。结果表明:养殖池水体的6个样本,共得到有效序列541349条,可归纳为2938个OTU;外源河水体的6个样本,共得到有效序列551891条,可归纳为2779个OTU;池塘沉积物的6个样本,共得到有效序列557736条,可归纳为8920个OTU。α-多样性分析表明,养殖池沉积物的Sobs指数、Shannon指数、Simpson指数、Chao指数均显著高于水体样本;β-多样性分析表明,各样本菌群按照菌群结构可以分为两大类,既沉积物组和水体组;在养殖池和外源河水体中,门水平的优势菌群主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes);在养殖池沉积物中,门水平的优势菌群主要有变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)。冗余分析表明,温度(r2=0.915,P44.14%、41.20%和33.2%。tax4fun对各样本的菌群进行基因功能预测表明,在level 2水平下共得到37个预测功能,水体和沉积物中主要优势功能均为碳水化合物代谢、氨基酸代谢。沉积物菌群中氨基酸代谢、脂类代谢、膜转运、外源性生物降解和代谢的功能基因丰度显著低于养殖水体,能量代谢、多糖生物合成和代谢的功能基因丰度显著高于养殖水体。研究结果为河蟹养殖环境调控和生态环境保护提供了科学基础。

关键词：中华绒螯蟹 16S rDNA 菌群结构环境因子 tax4fun

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环湖牦牛瘤胃微生物区系特征及性别之间的差异

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动物营养学报 2020年第1期32卷 234-243页

作者：韩学平刘宏金胡林勇徐世晓艾德强付弘贇陈永伟赵建忠中国科学院西北高原生物研究所西宁810008 中国科学院高原生物适应和进化重点实验室西宁810008 中国科学院大学北京100049 青海省畜牧总站西宁810001 青海省农牧业工程项目咨询中心西宁810001

本试验旨在研究环湖牦牛瘤胃微生物区系特征及性别之间的差异。随机挑选4~5岁环湖牦牛健康公牛5头[平均体重为(228.0±19.4)kg]和母牛5头[平均体重为(198.0±8.4)kg],采用16S rDNA扩增子高通量测序的方法研究公、母牦牛瘤胃微生物区系... 详细信息

本试验旨在研究环湖牦牛瘤胃微生物区系特征及性别之间的差异。随机挑选4~5岁环湖牦牛健康公牛5头[平均体重为(228.0±19.4)kg]和母牛5头[平均体重为(198.0±8.4)kg],采用16S rDNA扩增子高通量测序的方法研究公、母牦牛瘤胃微生物区系特征和性别之间的差异。结果表明:2个性别间瘤胃微生物在门水平上组成相似,其中拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和厚壁菌门(Firmicutes)是优势菌门,样品中平均相对丰度分别为51.74%、15.00%和14.34%。在属水平上,普氏菌属_1(Prevotella_1)、理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)和普雷沃氏菌科_UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)是优势菌属,平均相对丰度分别为16.11%、7.74%和3.43%。Alpha多样性指数中,公牛的Sobs指数为2689,极显著高于母牛(P0.05)。主坐标分析(PCoA)和相似性分析(Anosim)结果说明2个性别之间瘤胃微生物区系存在明显差异。在属水平上,公牦牛Rikenellaceae_RC9_gut_group的相对丰度显著高于母牦牛(P44群(Lachnospiraceae_AC2044_group)、Saccharofermentans、Anaerovorax和Elusimicrobium的相对丰度显著高于公牦牛(Ptax4fun预测功能比较发现,公、母牦牛瘤胃微生物功能在糖类代谢、氨基酸代谢、脂肪代谢及疾病相关等功能存在差异。从上述分析来看,性别对牦牛瘤胃微生物区系的组成有显著影响,尤其是在属水平上差异较大。

关键词：牦牛 16S rDNA 瘤胃微生物区系性别 tax4fun

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厦门近岸细菌群落的物种多样性研究及其功能预测

厦门近岸细菌群落的物种多样性研究及其功能预测

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作者：黄明荣厦门大学

学位级别：硕士

16Sr RNA基因高通量测序技术极大促进了人类对细菌的研究,该技术应用在细菌16S核糖体RNA基因来表征环境样品分类组成和物种多样性。而海洋细菌在海洋生态系统中起着至关重要的作用,包括物质的循环和能量的流通,以及维持海洋生态系统的... 详细信息

16Sr RNA基因高通量测序技术极大促进了人类对细菌的研究,该技术应用在细菌16S核糖体RNA基因来表征环境样品分类组成和物种多样性。而海洋细菌在海洋生态系统中起着至关重要的作用,包括物质的循环和能量的流通,以及维持海洋生态系统的稳定性。近年来关于厦门近岸细菌微生物群落的研究日益增多,但都集中在微生物群落结构特征上,而对厦门近岸细菌代谢功能研究较少。本文的主要内容是从厦门近岸采集分子膜样品进行DNA提取并对16S rRNA基因的V3-V4区进行PCR扩增,采用Illumina Miseq技术进行测序并分析。先分析厦门近岸海洋细菌群落组成及其物种多样性,随后利用PICRUSt、tax4fun和FAPROtax三种不同的方法预测厦门近岸细菌群落的功能。主要结论如下:(1)厦门近岸细菌群落主要由变形菌门、放线菌门、蓝藻门、拟杆菌门组成,这四种门类的相对丰度占整个样品的91%。在细菌纲分类水平下主要由α变形菌纲和γ变形菌纲以及放线菌门的Acidimicrobiia纲,拟杆菌门的Flavobacteriia纲和δ变形菌纲等组成,这五种纲类的相对丰度丰度占整个样品的76%。(2)α多样性分析表明六个样品的多样性排序是:S19>S03>S08>S05>S12>S07,α多样性和β多样性具有一致性。环境参数与细菌群落之间的相关性分析,发现溶解氧与细菌群落之间没有有明显的相关性,pH、NO3-与变形菌门成正相关性,NO2-、T、DIS、P043-和放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门成正相关性,SAL与蓝藻门成正相关性。(3)16S rRNA基因序列分别以Greengenes数据库和Silva数据库为参考数据库来获取OTU表,并用PICRUSt、tax4fun以及FAPROtax三种不同方法对厦门近岸细菌群落的功能进行预测,结果发现PICRUSt与tax4fun方法预测结果整体性差异性不大。在聚类分析的KEGG直系同源基因簇(KO)丰度分析中样品的总体排序是S12>S05>S08>S03>S19>S07,和KEGG代谢通路中氨基酸代谢和硫代谢功能的相对丰度排序一致。(4)分析厦门近岸SAR11细菌的相对丰度以及KEGG数据库中所注释出的ABC转运蛋白的相对丰度具有相同的规律,说明细菌群落组成和细菌群落的功能存在一致性。此外在分析硫代谢功能中发现S12样品的同化硫酸盐还原作用和S19样品的异化硫酸盐还原作用比较强。(5)运用FAPROtax发现厦门近岸细菌群落相对丰度前25名主要集中在自养、异养、硝化物代谢以及硫化物代谢等功能上,S07样品和S12样品相对丰度低,S05样品和S19样品相对丰度高。因而FAPROtax方法采用的是基于已培养菌数据库,预测的结果在各个样品间的相对丰度趋势和前两种方法不一样。

关键词：细菌物种多样性功能预测 PICRUSt tax4fun FAPROtax KEGG

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