国家自然科学基金(41025004) 作品数:5 被引量:93 H指数:5 相关作者: 贺纪正 张丽梅 沈菊培 曹鹏 袁超磊 更多>> 相关机构: 中国科学院生态环境研究中心 中国科学院研究生院 中国科学院大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 生物学 更多>>
一个新的古菌类群--奇古菌门(Thaumarchaeota) 被引量:52 2012年 基于16S rRNA基因的系统发育关系,古菌域(Archaea)被分为两个主要类群:广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota)。近20年来,微生物分子生态学技术的快速发展和应用显示,在中温环境中广泛存在着大量的未培养古菌,而且它们可能在自然界重要元素(N、C)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。最初,这些未培养古菌因在16S rRNA基因系统发育上与泉古菌关系较密切而被称作中温泉古菌(non-thermophilic Crenarchaeota)。而近年来,对更多新发现的中温古菌核糖体RNA基因序列和其它分子标记物进行的分析均不支持中温泉古菌由嗜热泉古菌进化而来的假设,而揭示其可能代表古菌域中一个独立的系统发育分支。基因组学、生理生态特征等分析也显示中温泉古菌与泉古菌具有明显不同的特征。因而专家建议将这些古菌(中温泉古菌)划分为一个新的门,成为古菌域的第三个主要类群—Thaumarchaeota(意译为奇古菌门)。这一新古菌门提出后得到其他研究证据的支持和认可。本文对目前已知的奇古菌门的分类地位演化、基因组学、多样性和生理代谢特征等作一简要综述。 张丽梅 贺纪正关键词:RRNA基因 氨氧化古菌 一个红壤剖面微生物群落的焦磷酸测序法研究 被引量:15 2013年 利用定量PCR和454焦磷酸测序法,研究了湖南湘阴县一典型红壤剖面微生物相关基因的多度及微生物(古菌、细菌、真菌)群落结构。结果显示,随剖面深度增加,土壤黏粒含量增多,有机质和全氮含量、碳氮比则下降。每克干土微生物基因拷贝数也趋于下降,其值为:107.09~109.30(古菌16S rDNA),108.10~109.70(细菌16S rDNA),106.54~107.95(真菌18S rDNA),107.24~108.61(古菌amoA基因),104.76~106.25(细菌amoA基因),105.94~107.88(nirK基因),106.81~109.21(nirS基因),107.03~109.46(nosZ基因)。焦磷酸测序得到了6 459条古菌16S rRNA基因序列,平均长度为496 bp;28 626条细菌16S rRNA基因序列,平均长度为448 bp;4 683条真菌18S rRNA基因序列,平均长度为534 bp。OTU(97%相似度)分析表明,微生物群落α-多样性与所测土壤理化性质均无显著相关。Jaccard差异度分析表明同一剖面各土壤层次间微生物群落结构更为相似,而不同位点的三个表层土之间的差异较大;Mantel检验发现,与微生物群落变化相关的主要土壤因子是黏粒含量。在所有土样中,古菌以泉古菌门中的热变形菌纲(89%)为主,其分布与土壤黏粒含量相关。细菌的主要类群为酸杆菌门(33%)、变形菌门(17%)、绿弯菌门(12%)、厚壁菌门(10%)和放线菌门(7%),分类地位不明确的细菌约占11%。其中,酸杆菌门和变形菌门的相对多度在表层土中高于非表层土;而绿弯菌门和厚壁菌门的相对多度则在非表层土中更高,与土壤深度呈显著正相关。所有真菌序列分属于三个门,即子囊菌门(87%)、担子菌门(9%)和球囊菌门(4%),在纲一级的分类水平上,各样品间群落结构无明显差异。 袁超磊 贺纪正 沈菊培 戴宇 张丽梅关键词:红壤 焦磷酸测序 微生物多样性 古菌 纳米二次离子质谱技术(NanoSIMS)在微生物生态学研究中的应用 被引量:13 2013年 超高分辨率显微镜成像技术与同位素示踪技术相结合的纳米二次离子质谱技术(NanoSIMS)具有较高的灵敏度和离子传输效率、极高的质量分辨率和空间分辨率(<50 nm),代表着当今离子探针成像技术的最高水平。利用稳定性或者放射性同位素在原位或者微宇宙条件下示踪目标微生物,然后将样品进行固定、脱水、树脂包埋或者导电镀膜处理,制备成可供二次离子质谱分析的薄片,进一步通过NanoSIMS成像分析,不仅能够在单细胞水平上提供微生物的生理生态特征信息,而且能够准确识别复杂环境样品中的代谢活跃的微生物细胞及其系统分类信息,对于认识微生物介导的元素生物地球化学循环机制具有重要意义。介绍了纳米二次离子质谱技术的工作原理和技术路线,及其与同位素示踪技术、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光原位杂交技术(FISH)、催化报告沉积荧光原位杂交技术(CARD-FISH)、卤素原位杂交技术(Halogen In SituHybridization,HISH)等联合使用在微生物生态学研究方面的应用。 胡行伟 张丽梅 贺纪正关键词:同位素分析 图像定量分析 微生物生态学 代谢异速生长理论及其在微生物生态学领域的应用 被引量:10 2013年 新陈代谢是生物的基本生理过程,影响生物在不同环境中参与物质循环和能量转化的过程。代谢速率作为生物体重要的生命过程指标,几乎影响所有的生物活性速率,且在很多研究中均表现出异速生长现象。所谓代谢异速是指生物体代谢速率与其个体大小(或质量)之间存在的幂函数关系。代谢异速生长理论的提出,从机制模型角度解释了代谢异速关系这一普遍存在的生命现象。该理论利用分形几何学及流体动力学等原理,从生物能量学角度阐释了异速生长规律的机理,证实了3/4权度指数的存在;但同时有研究表明,权度指数因环境因素等影响处于2/3—1范围之间而非定值。随着研究工作的深入,代谢异速生长理论研究从起初的宏观动植物领域拓展到了微生物领域,在研究微生物的代谢异速生长理论时,可将微生物的可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)或具有特定功能的功能群视为一个微生物个体,基于其遗传多样性和功能多样性特征进行表征,以便于将微生物群落多样性与其生态功能性联系起来,使该理论在微生物生态学领域得到有效的补充和完善。尽管细菌具有独特的生物学特性,但与宏观生物系统中观测到的现象表现出明显的一致性。有研究表明,3个农田土壤细菌基于遗传多样性的OTU数的平均周转率分别为0.71、0.80和0.84,介于2/3与1之间,可能与生物代谢异速指数有一定关联,为微生物代谢异速指数的研究提出了一个参考解决方案。鉴于微生物个体特征和生物学特性,在分析代谢速率与个体大小关系中,从微生物单位个体的定义、个体大小表征到计量单位的统一,仍需更多的理论支持。分析了代谢异速生长理论在微生物与生态系统功能关系研究中的可能应用,延伸了该理论的应用范围,并对尚待加强的研究问题进行了评述和展望。 贺纪正 曹鹏 郑袁明关键词:生态系统功能 古菌细胞膜脂在古菌群落组成及其对环境响应研究中的应用 被引量:5 2012年 古菌作为区别于细菌和真核生物的第3种生命形式广泛分布于各种生境,与碳、氮等元素的生物地球化学循环密切相关,在整个生态系统中具有重要作用.古菌细胞膜脂作为古菌重要的生物标志物,在其群落组成和对环境变化响应的研究中具有重要指示作用.本文介绍了古菌细胞膜脂的结构特征及不同古菌类群间细胞膜脂结构差异,用以表征古菌群落的组成特征.环境中细胞膜脂丰度可反映古菌生物量,并可与基于DNA的分子生物学手段在结果准确性、分析效率和经济成本方面互补和互证.在重点介绍应用古菌细胞膜脂分析古菌群落组成和丰度的难点和重要性的基础上,结合影响古菌群落变化的环境因子如温度和pH,进一步阐述古菌与所处生境的关系,分析古菌群落演化过程及其在地球化学和地质历史事件研究方面的应用前景. 曹鹏 沈菊培 贺纪正关键词:古菌 PH