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玛珥湖好氧不产氧光合细菌pufm基因DNA和mRNA的定量及多样性分析

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微生物学通报 2012年第11期39卷 1560-1572页

作者：陈晓洁曾永辉简纪常鲁义善吴灶和广东海洋大学水产学院、广东省水产经济动物病原生物学及流行病学重点实验室广东湛江524025 仲恺农业工程学院广东广州510000

【目的】湖光岩玛珥湖是一类特殊的火山口湖,它完全封闭,地质年代久远,尚未受人类活动的剧烈影响,孕育着丰富而特殊的微生物种群。好氧不产氧光合细菌(AAPB)是以其在有氧情况下能行使光合功能而定义的一类专性异养细菌,其生理生态特征独... 详细信息

【目的】湖光岩玛珥湖是一类特殊的火山口湖,它完全封闭,地质年代久远,尚未受人类活动的剧烈影响,孕育着丰富而特殊的微生物种群。好氧不产氧光合细菌(AAPB)是以其在有氧情况下能行使光合功能而定义的一类专性异养细菌,其生理生态特征独特,进化年代久远,在水生生态系统的上层水体中广泛分布。目前,AAPB在玛珥湖水体中是否有分布仍是未知。【方法】构建和比较夏季湖水1 m、5 m、12 m三个水层的总DNA和总RNA的AAPB光合中心合成的关键基因pufm的6个克隆文库,并结合定量PCR技术,分析了不同水层AAPB的分布、系统发育多样性及其在总细菌中的比重。【结果】6个文库覆盖率和稀释曲线显示样本初步揭示了各水层优势AAPB类群的多样性。BLAST核苷酸同源性介于80%93%;多样性指数表明,湖光岩表层和底层多样性相当,中间层最低,总RNA的多样性高于总DNA。系统发育分析结果表明,OTU21 24所含的序列(占总序列的49.43%)与β-变形细菌的进化距离最接近,是湖光岩玛珥湖的优势AAPB菌群。定量PCR结果显示1 m水层中AAPB在总细菌中的比重最高,可达38.06%;而5 m水层中AAPB所占的比重最低,仅为0.85%;12 m为9.54%。【结论】湖光岩玛珥湖孕育着丰富而多样的AAPB类群。

关键词：湖光岩玛珥湖好氧不产氧光合细菌 pufm 多样性荧光定量PCR 系统发育分析

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

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微生物学通报 2010年第8期37卷 1138-1145页

作者：何一平曾永辉袁博刘惠荣冯福应内蒙古农业大学生命科学学院应用与环境微生物研究所内蒙古呼和浩特010018 广东海洋大学水产学院广东省水产经济动物病原生物学及流行病学重点实验室广东湛江524025

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... 详细信息

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。

关键词：好氧不产氧光合细菌 pufm 群落结构系统发育分析多样性

基于pufm基因的乌梁素海好氧不产氧光合细菌系统发育多样性分析

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基于pufM基因的乌梁素海好氧不产氧光合细菌系统发育多样性分析

作者：何一平内蒙古农业大学

学位级别：硕士

乌梁素海是我国最大的典型草原湖泊。近年来,由于管理不善,乌梁素海的富营养化污染非常严重。好氧不产氧光合细菌( Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria, AAPB )是生态环境中一个重要的功能类群,它们在C、N、P、S循环中起到关键... 详细信息

乌梁素海是我国最大的典型草原湖泊。近年来,由于管理不善,乌梁素海的富营养化污染非常严重。好氧不产氧光合细菌( Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria, AAPB )是生态环境中一个重要的功能类群,它们在C、N、P、S循环中起到关键的作用。因此,对乌梁素海中的AAPB多样性进行研究,对阐明该菌在乌梁素海富营养化污染中的作用及在此基础上的污染治理具有重要意义。本文以乌梁素海富营养化程度最高的红圪卜湖区及较低的小口湖区的水体及沉积物为研究对象,利用编码光反应复合中心小亚基的pufm基因,通过构建克隆文库,来研究AAPB的生态分布及其系统发育多样性。结果表明,乌梁素海的AAPB有很高的多样性,平均为2.423,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。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。在它们构成的群落结构中,γ-Proteobacteria占到了很高的比例,占整个群落结构的32.9%;β-Proteobacteria也表现出了较高优势,占到13%。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。此外,乌梁素海还存在着大量不可培养类群,占到44.9%,并且还存在一些可能是富营养化湖泊特有的AAPB。但是,AAPB的多样性与环境营养程度没有明显的相关性,这可能与它们受pH值、光照强度、紫外光辐射度等多种环境因子的影响有关。与乌梁素海水体相比,沉积物中AAPB在多样性、丰度及优势菌群上均表现出了较高的优势。本研究初步分析了乌梁素海富营养化程度较高及较低的湖区AAPB在不同时间和空间上的分布及其系统发育多样性,为阐明AAPB在乌梁素海富营养化污染中的作用及在此基础上的污染治理奠定了基础。

关键词：乌梁素海好氧不产氧光合细菌 pufm 系统发育分析多样性

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

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微生物学报 2018年第2期58卷 228-237页

作者：唐凯贾丽娟高晓丹陶羽孟建宇李蘅袁立敏冯福应内蒙古农业大学生命科学学院应用与环境微生物研究所内蒙古呼和浩特010018 内蒙古自治区林业科学研究院内蒙古呼和浩特010010

【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... 详细信息

【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。

关键词： BSCs AAPB pufm 高通量测序多样性

含好氧不产氧光合基因簇和Xanthorhodopsin-like基因的Sphingomonas ***37:基因组及光促生长分析

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微生物学通报 2015年第8期42卷 1520-1528页

作者：张星星刘亚鹏袁博赵吉睿王瑞刚冯福应内蒙古农业大学生命科学学院应用与环境微生物研究所内蒙古呼和浩特010018 内蒙古师范大学内蒙古呼和浩特010018 天津市环境监测中心天津300191

【目的】菌株MIM37为具有两种光能利用途径的光合异养细菌,分析其基因组和光照对生长的影响,为理解光能利用途径、光营养生物多样性以及光合作用的进化和功能等提供线索。【方法】采用平板涂布划线法分离菌株,结合形态观察及16S r RNA... 详细信息

【目的】菌株MIM37为具有两种光能利用途径的光合异养细菌,分析其基因组和光照对生长的影响,为理解光能利用途径、光营养生物多样性以及光合作用的进化和功能等提供线索。【方法】采用平板涂布划线法分离菌株,结合形态观察及16S r RNA基因和光合基因序列同源性与系统发育分析进行初步分类鉴定;以分光光度法和荧光显微观察法测定光照和黑暗培养下培养液细胞浓度和单细胞体积;构建片段长度为300-500 bp的Illumina PE文库,以Illumina Hiseq2000进行基因组测序,以SOAPdenovo和Gap Closer组装序列,以RAST在线软件注释基因组。【结果】从内蒙古腾格里沙漠天鹅湖表层水中分离获得一株细菌MIM37,经16S r RNA基因、puf M和视紫质基因同源性和系统发育分析均显示其与Sphingomonas属亲缘关系最为密切;相对黑暗培养,光照刺激下的最大细胞浓度和单细胞体积大小分别提高了1.2和5.6倍;基因组注释显示MIM37代谢途径多样,含典型好氧菌的呼吸电子传递链,具有完整的好氧不产氧细菌的光合基因簇及Xanthorhodopsin-like视紫质蛋白基因,合成铁载体,还原重金属,降解微囊藻毒素和多环芳烃类等。【结论】MIM37属于Sphingomonas属,具有两种光能利用途径,光照可明显促进其生长,多样的代谢模式可能使其在自然环境中极具竞争力、分布广泛并具有应用于修复环境污染的潜力。

关键词：好氧不产氧光合细菌光合基因簇视紫质 16S rRNA pufm 基因组

D-A^(2)O工艺高效脱氮及有机物降解机理研究

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中国给水排水 2021年第15期37卷 70-76页

作者：赵静刘琴张晶晶王志远叶长兵玉溪师范学院化学生物与环境学院云南玉溪653100 德宏师范高等专科学校农学与生物科学学院云南芒市678400

D-A^(2)O是基于A^(2)O工艺设计的双系列厌氧/缺氧交替运行污水处理工艺,具有较为显著的脱氮除磷及有机物去除效果。为了查明D-A^(2)O工艺高效脱氮及有机物降解的原因,采用宏基因组学技术,利用amoA基因及pufm基因对D-A^(2)O、A^(2)O两种... 详细信息

D-A^(2)O是基于A^(2)O工艺设计的双系列厌氧/缺氧交替运行污水处理工艺,具有较为显著的脱氮除磷及有机物去除效果。为了查明D-A^(2)O工艺高效脱氮及有机物降解的原因,采用宏基因组学技术,利用amoA基因及pufm基因对D-A^(2)O、A^(2)O两种工艺活性污泥中脱氮及降解有机物的微生物群落结构进行检测分析。结果表明,在科水平上,两种工艺共检测到含amoA基因的微生物有亚硝化单胞菌、变形菌、假单胞菌、莫拉氏菌等8种,其中亚硝化单胞菌科以及β-变形菌为优势菌种。亚硝化单胞菌在D-A^(2)O好氧池中的比例(3.24%)是A^(2)O(1.48%)的2.2倍;β-变形菌在D-A^(2)O好氧池中的比例(0.21%)是A^(2)O(0.11%)的2倍;而假单胞菌、丛毛单胞菌仅在D-A^(2)O工艺中被发现。可见,D-A^(2)O系统内具有更为丰富的脱氮微生物种类及更高的种群密度。另外,两种工艺中共检测到含pufm基因的微生物为变形菌、慢生根瘤菌、嗜甲基杆菌等8种,其中变形菌及慢生根瘤菌为优势菌种。慢生根瘤菌在D-A^(2)O好氧池中的比例(8.52%)是A^(2)O(5.51%)的1.55倍,且D-A^(2)O工艺中的嗜甲基杆菌、鞘脂单胞菌、醋杆菌、伯克霍尔德氏菌、红环菌、着色菌种群数量均高于A^(2)O工艺中相应工艺单元。此外,通过对α多样性及物种丰度热图进行分析,进一步说明了D-A^(2)O工艺具有更为丰富的微生物物种多样性,具有更高的脱氮及有机物降解能力。

关键词： D-A^(2)O工艺 amoA pufm 物种多样性高效脱氮有机物降解

生活污水对湿地光合细菌种类和丰度的影响——以马鞍溪湿地公园为例

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西南大学学报（自然科学版） 2021年第11期43卷 59-68页

作者：宋洁易琴西南大学附属中学校重庆400700 西南大学生命科学学院现代生物医药研究所重庆400715

为了研究马鞍溪湿地光合细菌群落结构和多样性,以及生活污水排放对其的影响,克隆了光合细菌保守的标记基因pufm、构建文库和测序,比较有或无生活污水排放样点淤泥中光合细菌的种类和丰度.研究发现两者分别有151种和152种光合细菌,其中76... 详细信息

为了研究马鞍溪湿地光合细菌群落结构和多样性,以及生活污水排放对其的影响,克隆了光合细菌保守的标记基因pufm、构建文库和测序,比较有或无生活污水排放样点淤泥中光合细菌的种类和丰度.研究发现两者分别有151种和152种光合细菌,其中76%的光合细菌相同.但是,两者的细菌群落结构显著不同.生活污水排放后在种水平上明显增多的是胶状红长命菌(Rubrivivax gelatinosus)和湖栖菌(Limnohabitans ***3),明显减少的有水生甲基杆菌(Methylobacterium aquaticum),能够去除亚硝氮的不产氧光合细菌(Anoxygenic Phototrophic Bacteria,APB)-紫色海洋着色菌(Marichromatium purpuratum)和柠檬色微菌(Citromicrobium ***477).这揭示了马鞍溪湿地光合细菌群落结构以及生活污水排放对光合细菌种类和群落结构的影响.

关键词：湿地光合细菌 pufm 群落

内蒙古高原湖泊好氧不产氧光合细菌的分离及功能分析

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内蒙古高原湖泊好氧不产氧光合细菌的分离及功能分析

作者：刘亚鹏内蒙古农业大学

学位级别：硕士

好氧不产氧光合细菌(Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria, AAPB),专性好氧、光合异养、多样性高,广泛分布于水生环境中,在碳及其它生源要素的生物地球化学循环中作用独特、重要,对水生生态系统的生产力具有重要意义。然而,目前A... 详细信息

好氧不产氧光合细菌(Aerobic anoxygenic phototrophic bacteria, AAPB),专性好氧、光合异养、多样性高,广泛分布于水生环境中,在碳及其它生源要素的生物地球化学循环中作用独特、重要,对水生生态系统的生产力具有重要意义。然而,目前AAPB的分离、分类鉴定和功能研究报道还较少。本研究运用涂布和划线分离的方法,从内蒙古高原湖泊中分离细菌,基于16SrDNA和mufM并结合形态学资料判断是否为AAPB及进行初步的分类学鉴定,同时通过标准的染色方法和荧光强度分析聚羟基脂肪酸酯(PHAs)和多聚磷酸盐(polyP)的合成能力,比较不同菌株降低水生生态系统中有机碳和磷浓度的能力。本研究累计分离出1998株细菌,其中有396株AAPB,分属于21个属,其中10个属首次报道是AAPB,7个属于α-变形菌纲,2个属于β-变形菌纲,1个属于放线菌,通过显微观察和荧光强度分析得知14个属既能产生PHAs又能产生polyP,6个属只能产生polyP,不能产生PHAs,只有一个属只能产生PHAs不能产生polyP。固氮螺菌W39和甲基杆菌W63,在产PHAs和polyP方面都是最强的。本研究结果表明：内蒙古高原湖泊中蕴藏着丰富的AAPB,这些AAPB具有很强的适应能力且具有较高的的聚集polyP和PHAs的能力。

关键词：好氧不产氧光合细菌胞内聚合物系统发育 pufm 16S rDNA

湖光岩玛珥湖好氧不产氧光合细菌遗传多样性的分析

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湖光岩玛珥湖好氧不产氧光合细菌遗传多样性的分析

作者：陈晓洁广东海洋大学

学位级别：硕士

湖光岩玛珥湖是一类特殊的火山口湖，它完全封闭，地质年代久远，尚未受人类活动的剧烈影响，蕴育着丰富而特殊的微生物种群。因此研究和开发湖光岩玛珥湖的微生物资源具有相当高的价值。好氧不产氧光合细菌（AAPB）是以其在有氧情况下... 详细信息

湖光岩玛珥湖是一类特殊的火山口湖，它完全封闭，地质年代久远，尚未受人类活动的剧烈影响，蕴育着丰富而特殊的微生物种群。因此研究和开发湖光岩玛珥湖的微生物资源具有相当高的价值。好氧不产氧光合细菌（AAPB）是以其在有氧情况下能行驶光合功能而定义的一类专性异养细菌，其生理生态特征独特，进化年代久远，在水生生态系统上层水体中广泛分布。目前，AAPB在玛珥湖水体中是否有分布仍是未知。本论文选取了湖光岩水体最深的位点，通过四个不同时期采集1m（表层）、5m（中间层）和12m（近底层）的水样进行分析。提取浮游总菌的总DNA和RNA，并扩增编码光反应中心的小亚基pufm基因和大亚基pufL基因，通过构建克隆文库和测序分析，研究AAPB在湖光岩玛珥湖的生态分布及系统发育多样性。同时结合定量PCR技术，分析了AAPB在湖光岩玛珥湖浮游总细菌中的相对丰度。研究结果表明，湖光岩玛珥湖中AAPB有很高的多样性。对比pufm基因的DNA序列和RNA序列，可知pufm基因RNA的多样性高于DNA。这说明对该基因的RNA研究有利于拓宽AAPB在湖光岩中多样性的研究。根据系统发育分析结果表明，湖光岩玛珥湖中AAPB类群的优势菌与β－Proteobacteria的进化距离最近。其中湖光岩玛珥湖含有一定数量的与不可培养类群相似的AAPB，同时也存在着湖光岩独有的AAPB种属。各水层的AAPB多样性亦不一样，这可能与季节、水温、光照强度、紫外光辐射等多种环境因子的影响有关。可能由于pufL基因较pufm基因更为保守，AAPB的pufL基因多样性不及pufm基因。对pufm基因进行定量分析结果显示不同时间和水层AAPB占湖光岩玛珥湖浮游细菌中的比重波动较大，并无明显规律可循，需进一步加大采样密度。

关键词：湖光岩玛珥湖好氧不产氧光合细菌 pufm pufL 多样性荧光定量PCR 系统发育分析