前言：中文期刊網(wǎng)精心挑選了微生物多樣性研究范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發(fā)你的文章創(chuàng)作靈感，歡迎閱讀。

微生物多樣性研究范文1

（保山中醫(yī)院高等專科學校，保山 678000）

（Baoshan College of Tranditional Chinese Medicine，Baoshan 678000，China）

摘要： SARS之后，中央空調(diào)系統(tǒng)可能成為傳染病的一種空氣傳播渠道引起公眾和政府的重視，而其獨特的設計結(jié)構亦為滋生各種微生物提供環(huán)境，所以加強對中央空調(diào)系統(tǒng)的衛(wèi)生評價和衛(wèi)生管理對于傳染病防控非常重要。本文闡述了保山地區(qū)疾病預防中心開展在進行中央空調(diào)系統(tǒng)衛(wèi)生狀況調(diào)查的同時開展其微生物多樣性研究的意義。

Abstract： After SARS, that central air conditioning system may became an air spread channel of infectious diseases caused attention of public and government, and its unique design structure also provides environment for breeding various microorganism, so it is very important for infectious diseases control to strengthen the health evaluation and health management of the central air conditioning system. This paper expounds the meaning of microorganisms diversity research while investigating the hygienic condition of central air conditioning system in disease prevention center in Baoshan.

關鍵詞 ： 中央空調(diào)；微生物；多樣性

Key words： central air conditioning；microorganisms；diversity

中圖分類號：R122.1 文獻標識碼：A

文章編號：1006-4311（2015）02-0297-02

公共場所是人群密集場所，其衛(wèi)生狀況與人體健康密切相關。中央空調(diào)現(xiàn)在廣泛應用于寫字樓、賓館、醫(yī)院等公共場所，通過對室內(nèi)空氣的溫度、濕度風速等微小氣候進行有效調(diào)節(jié)，給人們的工作、學習和生活提供了舒適的環(huán)境，同時如果空調(diào)通風系統(tǒng)在設計、安裝或者運行管理等的過程中存在不合理的地方，很容易滋生室內(nèi)的空氣污染物，并且已經(jīng)成為了一種主要的建筑物室內(nèi)空氣污染。空調(diào)系統(tǒng)對人體健康構成的最大危害就是空調(diào)系統(tǒng)引發(fā)的傳染性疾病，其中“軍團病（Legionettosis）”是最具代表性的，曾在世界上很多國家引起50多起爆發(fā)流行；“不良建筑綜合癥（Sick Building Sgndrome，SBS）”是空調(diào)系統(tǒng)污染造成人體健康危害范圍最廣的，因此，全世界都很關注中央空調(diào)系統(tǒng)的衛(wèi)生問題。

我國政府和公眾在2003年發(fā)生“SARS”后一直非常重視中央空調(diào)系統(tǒng)的衛(wèi)生問題。衛(wèi)生部首先在2003年8月頒布了《公共場所集中空調(diào)通風系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》，之后又在2006年2月頒布了《公共場所集中空調(diào)通風系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》等四項規(guī)章制度，并于2006年3月1日起開始實施，不僅規(guī)范了空調(diào)系統(tǒng)衛(wèi)生技術要求，也加強了空調(diào)系統(tǒng)衛(wèi)生評價規(guī)范與衛(wèi)生管理

在這一系列的衛(wèi)生法規(guī)和標準的支持下，各地的疾病預防中心都開展了相應的工作[1]，對當?shù)毓矆鏊闹醒肟照{(diào)進行了衛(wèi)生狀況的調(diào)查,調(diào)查結(jié)果根據(jù)相關規(guī)定列出細菌總數(shù)、真菌總數(shù)和檢出嗜肺軍團菌、b-溶血性鏈球菌的情況，其中無一報告在進行微生物檢驗時，通過培養(yǎng)獲得的細菌和真菌具體有哪些種類及其數(shù)量分部。但是，建筑物內(nèi)的真菌孢芽、毒素的刺激能夠引發(fā)的病癥包括眼球和喉嚨的發(fā)癢、充血以及頭痛、呼吸困難，甚至哮喘等其他嚴重的疾病。有研究[2]表明，真菌是已與供暖、通風和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)的污染相關的生物，它還可能導致生活在該環(huán)境下的人得傳染疾病。Somers等實驗發(fā)現(xiàn)吸入污染空氣顆粒的小鼠發(fā)生基因突變，這為空氣中的真菌可能導致肺癌提供了間接證據(jù)。室內(nèi)空氣生物污染不僅危害人體的呼吸系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，Anyanwu的研究證明產(chǎn)毒真菌的長時間暴露可能影響到兒童神經(jīng)生理功能，上述研究部分揭示產(chǎn)毒真菌可能對人體神經(jīng)系統(tǒng)的健康也存在威脅，許多細菌的細胞成分（如內(nèi)毒素、β-葡聚糖）也是重要的病原，Huttunen[3]等研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)空氣中的細菌都顯著的誘導鼠巨噬細胞的腫瘤壞死因子-α、細胞白細胞介素-6的產(chǎn)生。而這些文獻中提到的微生物沒有在相關的檢測法規(guī)中作為需要檢測的對象出現(xiàn)。

所以僅僅調(diào)查和報告規(guī)定的細菌、真菌數(shù)量，只關注法規(guī)中提到的致病菌檢出情況就對一家公關場所中央空調(diào)的衛(wèi)生狀況進行評價是不夠全面的。

中央空調(diào)中的絕大多數(shù)微生物主要來源與空氣微生物，極少部分特別是條件致病菌或者病原微生物來源與入住的賓客或者工作人員。空氣微生物主要來源于土壤、水體表面、人體以及生產(chǎn)活動等。其組成濃度不穩(wěn)定，種類多樣[4]。空氣微生物的種類隨調(diào)查地理位置、調(diào)查季節(jié)的變化而有所不同。王春華[5]對東莞市5個不同的公共場所進行空氣微生物監(jiān)測，細菌和真菌含量的季節(jié)更迭而變化。細菌以革蘭陽性菌為主，其中芽孢桿菌和葡萄球菌占多數(shù)；真菌以青霉和曲霉為主。而中央空調(diào)的微生物多樣性調(diào)查結(jié)果尚無報道。

大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)在晚上停止新風進入后，整個風道內(nèi)的濕度可達80甚至100，這樣一個特殊條件，為滋生各類微生物提供了適宜的生存繁殖環(huán)境，條件致病菌甚至是致病微生物都有可能在這樣的條件下得以生存。保山屬低緯山地亞熱帶季風氣候，氣候類型的多樣化，生物種類繁多，微生物種類也很豐富，但其空氣微生物多樣性尚無相應研究報道。曾有新聞報道，二戰(zhàn)期間，日軍在保山縣境內(nèi)發(fā)動的細菌戰(zhàn)，曾引起霍亂、鼠疫、炭疽的爆發(fā)，這些都給保山的疾病預防和控制帶來了挑戰(zhàn)。對于人群集中的公共場所，容易引發(fā)、傳播傳染性疾病的空調(diào)系統(tǒng)的衛(wèi)生狀況調(diào)查和其中微生物多樣性的調(diào)查、研究都是刻不容緩的。所以結(jié)合本地的地理氣候、生態(tài)環(huán)境等因素，調(diào)查、研究哪些種類的微生物能夠在公共場所的中央空調(diào)中生存、繁殖或者是以孢子、芽孢等形式留存在中央空調(diào)中，中央空調(diào)中的微生物哪些可能是致病菌，哪些是可能條件致病菌，哪些僅僅是與空氣中的背景微生物。

檢測室內(nèi)空氣微生物，傳統(tǒng)的方法是利用生物粒子重力隨機沉降到培養(yǎng)皿上的暴皿沉降法，這種方法雖簡單容易操作，但因為是一個被動捕獲的過程，所以結(jié)果波動很大，準確度和重復性都較差。對于中央空調(diào)的微生物采樣，現(xiàn)在更多采用為主動抽取空氣的撞擊式采樣器，在計算微生物總數(shù)和對其進行形態(tài)學鑒定的同時測定其粒子大小分布規(guī)律。

傳統(tǒng)的培養(yǎng)計數(shù)法只能培養(yǎng)可培養(yǎng)的微生物，而不能在培養(yǎng)基上生長或有其他生長需求的微生物就不能獲得。另外，在進行可培養(yǎng)微生物鑒定時費時費力而且不夠準確，所以現(xiàn)在有生物發(fā)光法、免疫法等新方法引入到微生物多樣性的檢測中，其中分子生物學的方法具有寬闊的應用前景。

中央空調(diào)微生物多樣性的研究不僅可以為制定更加全面的衛(wèi)生標準提供微生物學的依據(jù)，還可以在空調(diào)系統(tǒng)樣品采集的方法、微生物種類的衛(wèi)生標準、中央空調(diào)清潔的方法、頻率和注意事項、易感人群的感控提示等方面并提出微生物學的建議和意見。

參考文獻：

[1]張志誠，余淑苑，王秀英，等.22家酒店40套空調(diào)系統(tǒng)衛(wèi)生狀況調(diào)查[J].中國公共衛(wèi)生管理，2008，24（1）：88-90.

[2]SIMM0NS R B，CR0W S A．FungaJ colonization 0f air filters fbr use in heating， ventilating， and air conditioning(HVAC)systems[J]．J Ind Micmbio1，1995（14）：4l-45.

[3]Huttunen K, Hyvarinen A, Nevalainen A, et al. Production of proinflammatory mediators by indoor air bacteria and fungal spores in mouse and human cell lines [J]. Environ Health Perspective，2003，111（1）：85-92.

微生物多樣性研究范文2

關鍵詞：土壤微生物；PCR-DGGE；聚類分析；香濃威爾指數(shù)

中圖分類號 S15 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）24-65-04

在土壤養(yǎng)分循環(huán)的過程中，土壤微生物發(fā)揮著積極的作用，是土壤肥力的重要指標[1]，土壤微生物幾乎是全部土壤生物化學過程的參與者，不但能提升土壤中有效養(yǎng)分的含量，還為作物生長和產(chǎn)量提供必要的物質(zhì)保障[2]。由于人們長期對土壤進行農(nóng)事操作，改變了土壤物理生物化學屬性，因此對農(nóng)田土壤微生物的主要類群和重要功能群的數(shù)量影響也愈見強烈，進而可能影響耕地質(zhì)量保育與生態(tài)環(huán)境安全[3-4]。大部分土壤微生物對耕作措施很敏感，會表現(xiàn)出不同的反應[5-6]。其多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、生產(chǎn)力和應對壓力與擾動的恢復力方面有著重要的影響[7]。Al-Kaisi和Liebig等研究都表明，保護性耕作較傳統(tǒng)耕作更有利于增加土壤中微生物多樣性和生物量且更集中于地表，進而提高土壤系統(tǒng)穩(wěn)定性。加之長期高強度的農(nóng)藥化肥大量投入使用也極易降低土壤中微生物群落多樣性，導致微生物功能喪失，進一步影響土壤質(zhì)量，使得土壤障礙頻發(fā)[8-9]。研究結(jié)果表明恰當?shù)墓芾碇贫饶軌蛟黾油寥牢⑸锓N群數(shù)量，進而有利于作物產(chǎn)量的提高，土壤質(zhì)量也會隨之改善[10-11]。Schutter等利用PLFA法對保護性耕作和傳統(tǒng)耕作下土壤微生物多樣性進行了研究，發(fā)現(xiàn)對比傳統(tǒng)耕作，保護性耕作更能增加土壤微生物種群數(shù)量。

1993 年，Muy zer 等首次將PCR-DGGE（Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis）技術應用于微生物生態(tài)的研究，這一技術的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)技術的限制，由于PCR-DGGE 具有可靠、方便快捷、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，迅速成為微生物群落多樣性和動態(tài)分析的強有力工具[12]，它利用PCR擴增產(chǎn)物中G+C含量的rDNA組分在電泳凝膠中移動的位置上的差異，不同G+C含量在膠中移動的速度不同，因此產(chǎn)生不同代表微生物群落組成的條譜帶。本試驗通過測定不同耕作方式下土壤微生物數(shù)量以及在分子水平上利用PCR-DGGE技術研究不同耕作方式下的農(nóng)田管理措施對土壤微生物群落多樣性的影響，從理論上闡明適合的耕作方式和農(nóng)田管理模式，為土壤質(zhì)量的改善和生產(chǎn)力的提高，提供重要的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況 試驗在吉林省農(nóng)田進行，試驗地土壤為典型黑土。全省大部分地區(qū)年平均氣溫為2～6℃，全年日照2 200～3 000h，年活動積溫平均在2 700～3 200℃，年降水量一般在400～1 300mm。受季風氣候影響，吉林省四季降水量以夏季最多，占全年降水量的60%以上，對作物生長十分有利。

1.2 供試土壤與樣品采集 本研究選擇4種處理：（1）陶家子（TH）：玉米收割后根茬還田，次年旋耕四位一體機進行播種施肥一次性作業(yè)；（2）永發(fā)鄉(xiāng)（YH）：玉米收獲后秸稈全部粉碎回田，兩年播種前深翻一次后持續(xù)免耕；（3）農(nóng)安（NH）：玉米收割后1/3秸稈粉碎還田，次年深翻；（4）公主嶺（AH）：深翻配施有機肥。各處理設置的同時均有農(nóng)民現(xiàn)行耕作對照。土壤樣品采集于2011年10月中旬，供試土壤為中上層黑土，試驗采取3點取樣法，去除土樣雜質(zhì)、細根，將鮮土保存在4℃冰箱中待測。

1.3 土壤DNA提取與PCR擴增 采用FastDNA SPIN Kit for Soil土壤DNA提取試劑盒。按試劑盒規(guī)定的實驗步驟進行土壤DNA的提取，所提取的DNA用試劑盒純化后保存。每個樣品3次重復，以341f，758r（生工合成）為引物，在PTC-200PCR儀（Bio-Rad，美國伯樂公司）上進行擴增。PCR反應體系為50μL，包括10×buffer 5μL，10mmold NTP 4μL，10pm正反引物各1μL，taqDNA聚合酶0.4μL，無菌水37.5μL，模板1μL。（大連寶生物公司）。PCR擴增程序為：94℃預變性5min；94℃變性1min，65℃（-0.5℃ per cycle）退火1min，72℃延伸1min，20個循環(huán)；94℃變性1min，55℃退火1min，72℃延伸1min，12個循環(huán)；72℃延伸10min。

1.4 樣品的DGGE分析 用擴增的PCR產(chǎn)物進行DGGE分析，所用儀器為D-Code Universal Detection Mutation system （Bio-Rad，美國伯樂公司），凝膠成像系統(tǒng)（Bio-Rad，美國伯樂公司）。DGGE的凝膠濃度為6%，變性梯度為30%～60%，在60℃，180V條件下電泳6h.電泳膠片用Genefinder熒光染料染色。

1.5 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用Quantity One4.2.3軟件，采用非加權成對算術平均法（UPGMA）對所有土壤樣品進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對農(nóng)田耕層土壤微生物多態(tài)性的影響 對耕層土壤微生物的PCR擴增產(chǎn)物進行DGGE電泳，分別得到不同地區(qū)土壤細菌的DGGE圖譜。從圖1中能夠清晰的看出菌群的整體分布多樣性和優(yōu)勢菌的分布和數(shù)量。各樣品的細菌DGGE圖譜的條帶數(shù)、條帶位置和亮度呈現(xiàn)明顯的差異。DGGE凝膠電泳能夠分離長度相同而序列不同的DNA條帶，條帶越多說明生物多樣性越豐富，條帶信號越亮表示對應該條帶的細菌數(shù)量越多，從而可反映出微生物的數(shù)量和種類[13]。不同處理間有很多共有條帶，說明處理間微生物群落結(jié)構具有很強的相似性，然而這些共有條帶粗細強度的差異，說明同一種微生物在不同處理內(nèi)豐度不同。不同處理間出現(xiàn)的條帶的增加或缺失現(xiàn)象，說明不同處理間微生物多樣性存在一定的差異。圖1顯示，3種處理耕作方式TH/YH/NH都較它們的傳統(tǒng)方式TS/YL/NL土樣條帶數(shù)量多，亮度強。其中NH/NL組條帶數(shù)目差異明顯，NH較NL條帶數(shù)量變化最多；TH較YL條帶亮度變化最強；TH較TS在數(shù)量及亮度上也有變化，但是變化幅度較小。表明不同耕作處理下的農(nóng)田土壤微生物多樣性較農(nóng)民常規(guī)耕作下土壤微生物多樣性豐富。

圖1 不同耕作方式下耕層土壤細菌DGGE圖譜

進一步利用Quantity One4.2.3對DGGE圖譜進行數(shù)字化處理，通過UPGMA方法進行聚類分析，得到不同耕作下土壤微生物組成的聚類分析系統(tǒng)樹。結(jié)果如圖2所示，圖2中處理分為2個族群，NL點處為一個族群，其余TH/YS、YH/TL和NH為另一個族群。說明深翻結(jié)合秸稈還田能夠改變土壤中微生物組成。說明細菌群落結(jié)構類型因耕作方式不同，表現(xiàn)出明顯差異。聚類分析系統(tǒng)樹顯示TH/TS、NH/NL均首先聚類，表明其土壤中微生物種群結(jié)構較為接近；YH/YL未首先聚類，說明深翻配施秸稈還田促進土壤微生物種群結(jié)構的多樣性。

圖2 不同耕作處理與傳統(tǒng)耕作耕層土壤微生物組成的聚類分析

2.2 不同耕作方式對農(nóng)田犁底層土壤微生物多態(tài)性的影響 應用PCR擴增產(chǎn)物對土壤犁底層微生物進行DGGE電泳分析，分別得到犁底層細菌DGGE圖譜條帶，如圖3顯示。同樣，從圖3中能明顯看出，犁底層中TH/YH/NH的條帶數(shù)量及亮度方面要較TS/YL/NL等傳統(tǒng)耕作土壤中微生物數(shù)量大，亮度強。

圖3 不同耕作方式下犁底層土壤細菌DGGE圖譜

圖4聚類分析系統(tǒng)樹中顯示，TH/NH和TS/NL首先聚類，說明四位一體耕作方式和深翻結(jié)合1/3秸稈還田對土壤微生物種類結(jié)構沒有影響；并且NL/TS以及NH/TH的聚類結(jié)果顯示不同樣地同一深度的犁底層土壤微生物具有較高的相似性。

圖4 不同耕作方式下犁底層土壤微生物組成的聚類分析

2.3 不同耕作方式對農(nóng)科院試驗田耕層和犁底層土壤微生物多態(tài)性的影響 通過Quantity One軟件包對農(nóng)科院試驗站的土樣進行DGGE圖譜分析發(fā)現(xiàn)，如圖5所示，C點耕層（0～20cm）條帶數(shù)較傳統(tǒng)耕作的耕層A點（0～20cm）條帶數(shù)多且條帶明亮，D點犁底層（20～40cm）條帶數(shù)較傳統(tǒng)耕作B點犁底層（20～40cm）條帶數(shù)多且條帶較亮，說明施入的有機肥能增加土壤中微生物的種類和數(shù)量。

注：A=Al（0～20cm）；B=AL（20～40cm）；C=AH（0～20cm）；D=AH（20～40cm）。

圖5 不同耕作方式下耕層與犁底層土壤細菌DGGE圖譜

從圖6的聚類分析系統(tǒng)樹看出A、B、D三點首先聚類，而C點未能與其聚類，由此可以說明深翻配施有機肥同樣能夠促進耕層土壤微生物種群結(jié)構的多樣性。

圖6 不同耕作方式下耕層與犁底層土壤微生物組成的聚類分析

2.4 不同耕作制度下土壤微生物香濃威爾多樣性的影響 根據(jù)土壤在DGGE圖譜上的條帶信息，計算出的Shannon-weiner多樣性指數(shù)，如表1所示。從表1中看出，4種不同耕作處理下的土壤微生物香濃指數(shù)都較農(nóng)民常規(guī)耕作下微生物香濃指數(shù)高，說明4種耕作方式都能促進土壤微生物種群結(jié)構的多樣性。這可能是由于4種耕作處理可以為土壤微生物提供相應的養(yǎng)分和適宜的生存環(huán)境，促使各類微生物很好的生長，因而微生物多樣性指數(shù)較高。四位一體耕作方式下土壤微生物的香濃指數(shù)增幅最大，耕層和犁底層分別為23.2%和15.5%，

表1 不同耕作與常規(guī)耕作耕層土壤與

犁底層土壤香濃威爾多樣性指數(shù)

[耕作＼&1＼&2＼&3＼&4＼&4種耕作＼&耕作層＼&2.39＼&2.38＼&2.36＼&2.63＼&＼&犁底層＼&2.00＼&2.04＼&2.25＼&2.38＼&常規(guī)耕作＼&耕作層＼&1.94＼&2.30＼&2.25＼&2.48＼&＼&犁底層＼&1.70＼&1.92＼&2.01＼&2.29＼&]

3 結(jié)論與討論

黑土土壤中的微生物具有數(shù)量大、種類繁多等特性，因此本實驗采用了16S rDNA擴增的DGGE方法研究不同耕作制度下土樣微生物群落的多樣性。通過分析農(nóng)民常規(guī)耕作下農(nóng)田土壤與不同耕作處理下農(nóng)田土壤中微生物組成的DGGE圖譜，顯示了不同樣地或同一樣地不同深度土層土壤微生物組成的多態(tài)性。微生物是農(nóng)田土壤中的核心組成部分，不但能為作物提供營養(yǎng)元素和最佳的生長環(huán)境，還能保持土壤的基本生產(chǎn)力。有研究表明，腐解的秸稈扮演著養(yǎng)分和載體的角色[14]，能夠增加有機碳含量進而改善土壤環(huán)境，顯著降低土壤pH值，增加土壤微生物數(shù)量。因此，對于促進作物生長、改善和提高土壤質(zhì)量具有重要作用[15]，施肥可以增加根系的分泌物，給土壤微生物提供能源物質(zhì)，進而提高土壤微生物量[16]。從DGGE圖譜中看出（圖1、圖3、圖5），耕層土壤微生物組成中TH/YH以及AH的電泳條帶都較TS/YL和AL電泳條帶數(shù)量多，亮度強；對犁底層來講，同樣是不同耕作措施下土壤微生物要較傳統(tǒng)耕作下土壤微生物類群豐富，種類繁多。這說明了增施有機肥或秸稈還田都能明顯增加土壤微生物類群和數(shù)量。這與施用有機肥可以維持較高的土壤微生物活性，保持微生物多樣性與生態(tài)穩(wěn)定性相一致[17]。秸稈還田可以為微生物的生長活動提供必要的能源和營養(yǎng)物質(zhì)，加快刺激土壤中微生物的活性，從而加快土壤中微生物的自身物質(zhì)合成，并利用外源養(yǎng)分進行新陳代謝[18]；有結(jié)果表明農(nóng)民常規(guī)耕作模式下土壤微生物的DGGE條帶數(shù)明顯少于適宜的耕作模式處理，說明農(nóng)民常規(guī)耕作降低了土壤細菌群落的多樣性[19]。利用Quantity One4.2.3軟件對土壤DGGE圖譜進行的聚類分析顯示，無論是傳統(tǒng)耕作還是不同耕作制下同一地區(qū)不同深度土壤的微生物組成具有多態(tài)性。

就Shannon-Weiner指數(shù)而言，不同耕作下的土壤耕層香濃指數(shù)都較農(nóng)民常規(guī)耕作下耕層香濃指數(shù)高，這是由于秸稈還田可以直接為土壤微生物提供充足的有效養(yǎng)分，改善土壤微生物棲息環(huán)境[14]，提高了耕層土壤生態(tài)環(huán)境的緩沖能力。而犁底層可能是由于養(yǎng)分運輸?shù)南拗疲⑸锊荒艿玫匠渥愕臓I養(yǎng)和適宜的生存環(huán)境，所以在類群功能和數(shù)量上不能像表層微生物那樣豐富。通過對比不同耕作措施下的微生物香濃指數(shù)，發(fā)現(xiàn)陶家子耕作方式下土壤微生物多樣性變化最高，耕層和犁底層增幅分別為23.2%和15.5%。推測其可能原因是根茬還田補充輸入了有機碳源又改善了土壤物理性狀，有利于維持土壤微生物的多樣性及活性[20]，另外旋耕增強了土壤的通氣能力，同時也使土壤的孔隙度增加，因此微生物的活動能力也相應的增強。

參考文獻

[1]陳吉，趙炳梓，張佳寶，等.長期施肥處理對玉米生長期潮土微生物生物量和活度的影響[J].土壤學報，2010，47（1）：122-130.

[2]李晨華，賈仲君，唐立松，等.不同施肥模式對綠洲農(nóng)田土壤微生物群落風度與酶活性的影響[J].土壤學報，2012，49（3）：567-573.

[3]Bossio D A，Girvan M S，Verchot L，et al. Soil microbial community response to land use change in an agricultural landscape of Western Kenya[J].Microbial Ecology，2005，49（1）：50-62.

[4]Lohmus K，Truu J，et al. Functional diversity of culturable bacterial communities in the rhizosphere in fine-root and soil parameters in alder stands on forest，abandoned agricultural，and oil-shale mining areas[J].Plant and Soil，2006，283（1）：1-10.

[5]KladivkoE J.Tillage systems and soil ecology[J].Soil Till. Res.，2001，61（1-2）：61-761.

[6]SpeddingT A，Hamel C，MehuysG R，Madramootoo C A.Soil microbial dynamics in maize growing soil under different tillage and residue management systems [J].Soil Biol. Biochem.，2004，36（3）：499-512.

[7]楊海君，肖啟明，劉安元.土壤 微生物多樣性及其作用研究進展[J].南華大學學報（自然科學版），2005，19（4）：21-26.

[8]Papatheodorou E M，Efthimiadou E，Stamou G P.Functional diversity of soil bacteria as affected by management practicese and phonological stage of phaseolus vulgaris[J].European Journal of soil biology，2008，44（4）：429-436.

[9]Lupwayi N Z，Rice W A，Clayton G W. Soil microbial diversity and community structure under wheat as influenced by tillage and crop rotation[J].Soil Biology and Biochemistry，1998，30（13）：1 733-1 741.

[10]Birkhofer K，Bezemer T M.Long-term organic farming fosters below and aboveground biota：Implications for soil quality，biological control and productivity[J]. Soil Biology and Biochemistry，2008，40（9）：2 297-2 308.

[11]Gamini S. Collapse of beneficial microbial communities and deterioration of soil health：A cause for reduced crop productivity，2009，96（5）：633.

[12]Muyzer G，De Waal E C，Uitterlinden A G. Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polym-erase chain reaction amplified genes coding for 16S r RNA[J]. Appl Environ Microbiol，1993，59（3）：695-700.

[13]李東坡，武志杰，陳利軍. 有機農(nóng)業(yè)施肥方式對土壤微生物活性的影響研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2005，13（2）：99-101.

[14]Buyer J S，Teasdale J R，Roberts D P，et al. Factors affecting soil microbial community structure in tomato cropping systems[J]. Soil Biology and Biochemistry，2010，42：831-841.

[15]Sun H Y，Deng S P，Raun W R. Bacterial Community Structure and Diversity in a Century-Old Manure-Treated Agroecosystem. App.l Environ[J]. Microbiol，2004，70：5868-5874.

[16]Dunbar J，TicknorL O，Kuske CR. Assesment of micmbial diversity in four soutlweestem United States Soils by 16S rDNA gene terminal restriction fragment analysis[J].Appl Environ Microbiol，2000，66：2 943-2 950.

[17]強學彩，袁紅莉，高旺盛. 秸稈還田量對土壤CO2釋放和土壤微生物量的影響[J].應用生態(tài)學報，2004，15（3）：469-472.

[18]Witt C，Cassman K，Olk DCO，et al. Crop rotation and residue management effects on carbon sequestration，nitrogen cycling and productivity of irrigated rice systems[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2000，225：263-278.

微生物多樣性研究范文3

關鍵詞：有機農(nóng)業(yè)；生態(tài)環(huán)境；生物多樣性；土壤改良；保護

環(huán)境農(nóng)業(yè)是人類有意識改造大自然以獲得食物來源的一種生產(chǎn)活動，是承載著人類文明延續(xù)與發(fā)展的根基。但發(fā)展到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)之后，農(nóng)藥和化肥的過度使用在生產(chǎn)出大量農(nóng)產(chǎn)品的同時，也造成了嚴重的食品安全隱患以及土壤肥力下降、自然環(huán)境污染嚴重、生物多樣性被破壞等嚴峻的環(huán)境問題[1]，人們必須要意識到現(xiàn)代石油農(nóng)業(yè)并不是解決人類溫飽問題的最佳途徑，應該尋求一種對環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。而有機農(nóng)業(yè)在保障農(nóng)產(chǎn)品安全、防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境等方面都能起到積極的作用[2]，是一種可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，應該得到大力推廣。但在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)域，政府與農(nóng)民在應用和推廣有機種植模式上的積極性不高。鑒于此，本文綜述近年來有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對生態(tài)環(huán)境積極影響的相關文獻，以期為我國有機種植模式的進一步推廣提供科學依據(jù)。

1有機農(nóng)業(yè)的概念界定與生產(chǎn)準則準確地界定

有機農(nóng)業(yè)的概念是研究有機農(nóng)業(yè)的首要步驟，根據(jù)國家標準葉有機產(chǎn)品曳淵GB/T19630.1要2011冤，有機農(nóng)業(yè)是指遵照有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標準，在生產(chǎn)中不采用基因工程獲得的生物及其產(chǎn)物，不使用化學合成的農(nóng)藥、化肥、生長調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑等物質(zhì)，而是遵循自然規(guī)律和生態(tài)學原理，協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡，采用一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術以維持持續(xù)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式[3]。在有機生產(chǎn)體系中，以農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)為指導思想，核心要求是建立、恢復農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)包括動物、植物和土壤微生物在內(nèi)的生物多樣性以及由這些生物參與、推動的物質(zhì)和能量循環(huán)，以保持、提高土壤的長效肥力和易耕性[4]；具體的土壤培肥措施是激發(fā)系統(tǒng)內(nèi)稟的自然肥力供給，如將作物秸稈、畜禽糞便和有機廢棄物等腐熟還田以及輪作豆科作物、綠肥等，并采用農(nóng)作物淵間冤輪作、耕種抗性作物品種以及物理措施、生物措施和生態(tài)措施作為控制農(nóng)田病蟲草害的主要手段，同時配合合理的耕作方式以保持水土，達到維護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系、保護生態(tài)環(huán)境的目的[5-7]。現(xiàn)代常規(guī)農(nóng)業(yè)是目前我國耕作面積最大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，其長期、大量地施用農(nóng)藥、化肥等會抑制農(nóng)田生物多樣性的發(fā)展，而且殘留在農(nóng)田里的農(nóng)藥和化肥會嚴重污染、破壞土壤環(huán)境，并可能經(jīng)淋失和徑流進入地下水和河流、湖泊等水域環(huán)境造成嚴重的水污染[8-12]。而有機農(nóng)業(yè)作為一種環(huán)境友好、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，堅持不使用農(nóng)藥、化肥等物質(zhì)，強調(diào)以自然、環(huán)保、不破壞農(nóng)田生態(tài)的方式進行耕作、生產(chǎn)，避免了對水體、土壤及大氣環(huán)境造成污染；而且有機農(nóng)業(yè)重視科學、合理的耕作制度，采用間作、輪作等科學栽培法，不僅可以改善耕作土壤的理化性質(zhì)，還能有效減少病蟲害發(fā)生的機率，進一步達到保護土壤環(huán)境和生物多樣性的目的[4-7，13]。總的來說，有機農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程對環(huán)境友好，能夠控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中可能對水域環(huán)境產(chǎn)生的面源污染，促使土地肥力恢復，增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性，能夠切實有效地保護和修復當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

2有機農(nóng)業(yè)的生態(tài)效益

有機農(nóng)業(yè)將動物、植物和土壤視作一個整體，強調(diào)在這個整體內(nèi)部的資源循環(huán)利用，而且生產(chǎn)過程更注重保護自然環(huán)境及生物多樣性，會充分考慮環(huán)境的承載力，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能與自然環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，真正做到對環(huán)境友好。相關實踐表明，開展有機農(nóng)業(yè)可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的面源污染情況得到有效控制，包括動物、植物、土壤動物和土壤微生物在內(nèi)的生物多樣性也能迅速增加，同時減輕土地、水體和動植物界的受損程度，進而恢復和改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境[14]。

2.1增加生物多樣性

有研究表明，在過去40年內(nèi)，集約化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動是許多農(nóng)田鳥類、雜草、土壤動物和土壤微生物等物種豐富度及多度下降的重要原因[8-9]。而有機農(nóng)業(yè)拒絕使用農(nóng)藥、化肥，對生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)各種動物、植物、土壤動物與土壤微生物的危害極小，可以有效地恢復和保持生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)生物的多樣性[15-16]。益鳥等動物天敵是有機農(nóng)業(yè)體系中生物防治蟲害的重要環(huán)節(jié)。與常規(guī)農(nóng)田相比，有機農(nóng)田中鳥類淵尤其是地面孵化的鳥類冤的種類和數(shù)量更高。如李現(xiàn)華等[17]對內(nèi)蒙古磴口縣境內(nèi)常規(guī)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和有機農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中動物多樣性的調(diào)查結(jié)果表明，有機農(nóng)業(yè)種植區(qū)的有益鳥類等生物的數(shù)量較多，而且有益昆蟲淵尤其是七星瓢蟲冤的數(shù)量也明顯增加，而蚜蟲等害蟲的蟲口密度則明顯降低。節(jié)肢動物也是農(nóng)田中數(shù)量較多的一類動物，根據(jù)相關的研究發(fā)現(xiàn)，有機農(nóng)田內(nèi)節(jié)肢動物的物種豐富度與多度都明顯高于常規(guī)農(nóng)田[18-19]，有助于實現(xiàn)對農(nóng)田害蟲的生態(tài)控制。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對雜草等植物的敵對態(tài)度不同，有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)允許相對多樣化的雜草生長，甚至在農(nóng)田休耕時期還會輪作某些能起到綠肥作用的草類。有機農(nóng)業(yè)對于雜草的態(tài)度較為溫和，因而在有機農(nóng)田中雜草密度、生物量或地面覆蓋物通常高于常規(guī)農(nóng)田系統(tǒng)[20-23]；還有相關研究發(fā)現(xiàn)，采用有機種植的農(nóng)田內(nèi)有較高的闊葉雜草[24]以及除草劑敏感型雜草[25]的物種豐富度和多度。有機種植方式下，農(nóng)田中土壤動物的種類和數(shù)量也會有所增加，如蚯蚓就是土壤肥力的重要指示動物，蚯蚓的數(shù)量能反映土壤的結(jié)構、微氣候、營養(yǎng)和毒性等土壤狀況。

有研究表明，采用有機管理方式的農(nóng)田中，土壤內(nèi)蚯蚓的密度、數(shù)量均比常規(guī)農(nóng)田高，如Brown[26]的研究報導發(fā)現(xiàn)，有機農(nóng)田內(nèi)蚯蚓的密度約為常規(guī)農(nóng)田的2倍；還有其他相關研究也發(fā)現(xiàn)，有機農(nóng)田較常規(guī)農(nóng)田擁有較多的蚯蚓種群數(shù)量[27]。土壤中的微生物體淵細菌、真菌等冤在維持、增強土壤肥力方面發(fā)揮著關鍵作用，比如有益微生物群落會參與腐殖質(zhì)的形成，能改善農(nóng)田土壤的團粒結(jié)構，從而提高農(nóng)田土壤的肥力狀況。而有機農(nóng)田拒絕農(nóng)藥和化肥的施用，減少了對土壤的破壞，在一定程度上改善了土壤微生物的生活環(huán)境。已有多項研究表明，采用免耕、輪作、施有機肥等有機種植模式的農(nóng)田土壤微生物的生物量和生物活性均高于常規(guī)農(nóng)田[28-32]。此外，秸稈還田作為有機農(nóng)業(yè)種植體系中非常重要的土壤培肥手段之一，有大量研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田是有機農(nóng)田中土壤微生物數(shù)量增加、活性增強的重要原因，如Ocio等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在將秸稈翻壓還田7d后，土壤中微生物的生物量增加了2倍；高美英等[34]對山西農(nóng)業(yè)大學教學果園各層土壤中固氮菌數(shù)量的調(diào)查研究也發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋還田可明顯增加果園各土層中固氮菌的數(shù)量，在整個0~60cm耕作層內(nèi)固氮菌數(shù)量年平均增加95.47%，尤其在0~20cm土層中的固氮菌年平均增加量更達到了123.80%。總的來說，有機種植方式能有效提高種植區(qū)域內(nèi)動植物、土壤動物和微生物的多樣化組成，而生物多樣性又具有重要的生態(tài)作用，有利于控制有害生物的發(fā)生，也有利于實現(xiàn)土壤營養(yǎng)的優(yōu)化循環(huán)和保持土壤肥力等。因此，農(nóng)業(yè)種植活動應采取對環(huán)境友好的技術措施，以保護種植區(qū)域內(nèi)的生物多樣性。

2.2改良土壤

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)長期、大量地使用農(nóng)藥、化肥、植物生長調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)，在提高作物產(chǎn)量的同時也嚴重損害了土壤環(huán)境，造成了如土壤中有機質(zhì)減少、土壤微生物活力下降、土壤的蓄水保肥能力降低等惡果；而土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根基，沒有健康、肥沃的土壤就沒有健康、營養(yǎng)的農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的第一個要求就是保護和改良土壤。有機農(nóng)業(yè)作為一種環(huán)境友好型的可持續(xù)農(nóng)業(yè)，其發(fā)展初衷即是改善現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的環(huán)境惡化，因而有機農(nóng)業(yè)對于培肥、改良土壤極其重視。有機農(nóng)業(yè)的培肥理論認為土壤是一個有生命的系統(tǒng)，施肥是在培育土壤，進而由肥沃土壤為農(nóng)作物提供所需養(yǎng)分。因此，有機農(nóng)業(yè)種植的第一步就是采取各種措施淵如施用有機肥和合理輪作等冤改良、培肥土壤，激活土壤的生命。對于有機農(nóng)業(yè)中培肥土壤的方式，歐陽喜輝等[35]總結(jié)了國內(nèi)外多項關于有機農(nóng)業(yè)的研究，得出有機農(nóng)業(yè)通過施有機肥、秸稈還田、免耕和輪作等措施可以有效增加土壤有機質(zhì)、促進土壤團聚能力以及提高土壤微生物活性，從而達到培肥土壤的目的。秸稈還田與輪作也是有機農(nóng)業(yè)提倡的改良土壤、維持地力的重要手段，如王寧等[36]的研究表明，秸稈還田能改善土壤環(huán)境，而且還能減少土壤堿性物質(zhì)的流失，可以在一定程度上減緩土壤的酸化，維持土壤肥力；楊景成等[37]的研究也發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)種植制度相比，糧草輪作結(jié)合秸稈還田可以有效地降低對土壤有機質(zhì)的衰減效應。土壤微生物量碳是土壤有機庫中的活性部分，是表征土壤質(zhì)量和肥力的一個重要指標。董博等[38]通過長期定位試驗發(fā)現(xiàn)，長期施用有機肥淵或有機肥與化肥配施冤可以明顯增加耕作層土壤中的土壤微生物量碳和土壤有機碳。胡誠等[39]通過多年施肥試驗發(fā)現(xiàn)，隨著有機肥施用量的提高，農(nóng)田土壤中微生物量碳、土壤可溶性碳、總有機碳等含量都隨之增加。改良土壤、保護土壤環(huán)境是有機農(nóng)業(yè)能夠持續(xù)發(fā)展的根本，而長期的有機種植反過來又能提高土壤肥力、增強土壤生產(chǎn)力，并通過改變土壤的通透性和孔隙度等自然結(jié)構性狀改善土壤環(huán)境，同時還在一定程度上增強土壤生物與微生物的活性，這都說明了有機農(nóng)業(yè)是對環(huán)境友好且可持續(xù)的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

2.3保護環(huán)境

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)藥、化肥的過度使用會破壞農(nóng)田土壤的理化性質(zhì)，加劇水土流失、旱澇災害，加劇對水、土和大氣環(huán)境的污染，威脅生態(tài)環(huán)境安全。而有機農(nóng)業(yè)采取對環(huán)境友好的方式、措施進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，能有效地保護環(huán)境，眾多學者通過調(diào)查研究認為，相較于現(xiàn)代常規(guī)農(nóng)業(yè)，有機農(nóng)業(yè)具有防止水土流失、減少土壤污染、保護生物多樣性、減少地下水污染、保護地表水水質(zhì)以及控制溫室氣體排放等良好的生態(tài)效益[40-45]。有機農(nóng)業(yè)在改善土壤環(huán)境、保持水土方面具有重要貢獻，如盧東等[46]在多個有機種植基地中的試驗表明，在控制好有機肥原料的情況下，有機農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的威脅較常規(guī)農(nóng)業(yè)小；許恒周等[47]通過試驗研究得出了有機農(nóng)業(yè)有利于防止水土流失及土壤沙化、有助于農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的結(jié)論；RigbyD等[48]關于有機農(nóng)業(yè)的研究也顯示有機農(nóng)業(yè)可以改善土壤養(yǎng)分缺乏狀況，實現(xiàn)土壤肥力的持續(xù)供應和永久利用；此外，杜相革等[49]也認為有機農(nóng)業(yè)可以改善土壤環(huán)境及其中的營養(yǎng)循環(huán)、改善土壤動植物的生存條件等，能有效增加土壤生物多樣性，進而促進整個農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)功能。有機農(nóng)業(yè)對水環(huán)境的保護則主要體現(xiàn)在減少農(nóng)藥和化肥對地下水和地表水的污染，據(jù)相關學者估測，全世界施用于土壤中的氮肥有30%~50%經(jīng)淋失進入到地下水中[50]，而我國相關部門的統(tǒng)計也發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源污染對河流和湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)象的貢獻率達到60%耀80%[51]，可以說現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是造成地下水和地表水環(huán)境污染的主要原因。而有機農(nóng)業(yè)采用了輪作和休耕培肥地力、拒絕施用農(nóng)藥和化肥等，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水環(huán)境的污染，有效地保護了地表水和地下水的水質(zhì)安全，據(jù)席運官等[42]對有機稻田與常規(guī)稻田排水污染進行比較研究發(fā)現(xiàn)，有機水稻種植方式可減少農(nóng)田排水中氮的排放量，還會降低排水中的總磷濃度；徐田偉[52]也發(fā)現(xiàn)了有機種植業(yè)的發(fā)展可以控制區(qū)域水土流失、降低非點源污染的水平，認為發(fā)展有機農(nóng)業(yè)是我國控制農(nóng)業(yè)面源污染的有效途徑之一。

現(xiàn)代農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是主要的溫室氣體排放源，尤其是近年來CH4和N2O的排放量增加更是主要來源于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動[53]，而有機農(nóng)業(yè)鼓勵系統(tǒng)內(nèi)的資源循環(huán)利用，減少了內(nèi)部資源的浪費和外部資源的消耗，進而減少了溫室氣體的排放，改善了大氣環(huán)境狀況。在一項針對丹麥農(nóng)業(yè)的研究中發(fā)現(xiàn)，如果將丹麥所有的農(nóng)業(yè)用地全部轉(zhuǎn)換成有機農(nóng)業(yè)，則農(nóng)業(yè)體系中的能量消耗和氮流通的減少可使丹麥全國溫室氣體淵CO2、CH4和N2O冤的排放量相應減少13%耀38%[54]。綜合可知，有機農(nóng)業(yè)可以不斷改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，保護農(nóng)業(yè)耕作范圍內(nèi)的土壤、水體和大氣環(huán)境，尤其是在生態(tài)環(huán)境處于亞健康的地區(qū)發(fā)展有機農(nóng)業(yè)還能夠有效地減輕農(nóng)業(yè)面源污染，加快地區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復，促進有機農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3結(jié)語

微生物多樣性研究范文4

關鍵詞：變性梯度凝膠電泳；微生物實驗；實驗教學改革

中圖分類號：G462 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0247-02

微生物學是高等院校生物類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，是一門實驗性和應用性很強的學科。微生物學實驗是微生物學的重要組成部分，是現(xiàn)代生物學技術的重要基礎，對于學生加深理論知識的理解，培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐能力具有非常重要的作用[1]。傳統(tǒng)的微生物實驗教學內(nèi)容一般以驗證性和演示性為主，注重培養(yǎng)學生的基本實驗技能，但對學生綜合實驗技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有待提高。隨著國家對創(chuàng)新人才的需求，適當增加綜合性和研究性實驗內(nèi)容的比重是微生物實驗教學改革的發(fā)展方向，對于提高學生的思維能力、動手能力有著積極的作用[1-3]。

本校非常重視實驗教學改革工作，鼓勵學生在掌握基本實驗技能后，積極參加設計性、研究性實驗，包括院校兩級的大學生科研立項或教師的研究課題，并給予相應的創(chuàng)新學分。通過該項措施進一步激發(fā)了學生的學習興趣，并有效提高了學生的實驗技能及分析問題和解決問題的能力。目前微生物實驗教學主要包括傳統(tǒng)的微生物實驗技術，隨著分子生物技術的發(fā)展，微生物研究技術突破了以往主要依賴純培養(yǎng)物的局限性，特別是在生態(tài)環(huán)境樣品中的微生物群落結(jié)構分析中，基于PCR擴增的分子生物學方法逐漸取代了傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法，大大拓展了微生物研究的范圍[4]。因此，我們在后續(xù)的研究性實驗中引入了變性梯度凝膠電泳在微生物群落結(jié)構分析中的應用等創(chuàng)新型實驗項目，使實驗教學從基礎性向綜合性和研究性推進。

一、變性梯度凝膠電泳（DGGE）技術概述

由于自然環(huán)境中微生物生存條件的復雜性，大多數(shù)微生物以未可培養(yǎng)的形式存在。DGGE是一種不依賴微生物培養(yǎng)技術的研究方法，能快速、準確鑒定環(huán)境中微生物種群，在揭示復雜微生物群落演替規(guī)律和功能基因多樣性方面具有獨特的優(yōu)越性，已被廣泛應用于微生物分子生態(tài)學研究各領域[5]。DGGE技術的基本原理是在聚丙烯酰胺凝膠的基礎上，加入呈梯度分布的變性劑（甲酰胺及尿素），雙鏈DNA分子部分解鏈導致電泳遷移率降低，而序列不同的DNA分子解鏈行為不同，在凝膠中的移動速度也就不同，從而使得長度相同而序列不同的DN段分離。因此，通過測序分析凝膠上不同的譜帶，可以檢測微生物種群的遺傳多樣性和動態(tài)變化[6]。DGGE技術的工作流程主要包括以下幾個步驟：（1）環(huán)境樣品的采集；（2）樣品中微生物基因組DNA的提取；（3）DN段的PCR擴增；（4）PCR產(chǎn)物的DGGE分析；（5）DNA條帶的序列分析。

二、變性梯度凝膠電泳技術在微生物實驗教學中的應用

變性梯度凝膠電泳技術是一項綜合性較強的實驗技術，涉及的知識面較廣，要求學生既要有全面扎實的理論知識，又要求較強的實際動手能力。我校的微生物學實驗安排在大學二年級的上學期，通過學習使學生掌握微生物學實驗的基本原理和操作技術。此外通過后續(xù)的生化分析技術和分子生物學實驗等課程，學生掌握了聚丙烯酰胺凝膠電泳、基因組提取和PCR擴增等實驗技術。因此該項研究性實驗項目主要面向大學二年級和三年級的學生，我們?yōu)閷W生提供開放的實驗室環(huán)境，學生自己組成實驗小組，可根據(jù)自己的實際情況安排時間。整個實驗由學生實驗小組開展并完成，同時在實施過程中配備指導教師進行隨時指導。根據(jù)學生的學習興趣并結(jié)合實驗室的科研課題，我們近幾年開設了多項DGGE技術在微生物研究中應用的實驗，包括《氯嘧磺隆對土壤微生物類群的影響》、《SBR反應器中聚磷菌群的結(jié)構分析》、《不同森林土壤中產(chǎn)漆酶細菌群落結(jié)構的研究》和《厭氧污泥對偶氮廢水的脫色及污泥菌群結(jié)構分析》等研究性實驗項目。環(huán)境樣品中DNA的提取是影響微生物多樣性的DGGE檢測結(jié)果的重要因素[7]，學生通過比較不同提取方法對DNA產(chǎn)量和純度的影響，確定了針對不同的實驗樣品（土壤或污泥）的最佳提取方法，在這一過程中加深了對DNA提取原理和方法的認識。通過DGGE圖譜的分析，學生可以直觀地了解到污染脅迫等環(huán)境條件下微生物群落結(jié)構的改變及優(yōu)勢菌群形成的動態(tài)過程，更加深刻地理解富集培養(yǎng)技術在分離特定功能微生物上的應用。學生通過后續(xù)的序列比對分析，可以學習到相關環(huán)境中常見的微生物優(yōu)勢菌屬，特別是一些非培養(yǎng)微生物序列的出現(xiàn)豐富了學生對微生物多樣性的認識。通常面向本科生開設的微生物實驗主要以好氧微生物為對象，因此學生接受的微生物學知識側(cè)重于好氧微生物，對厭氧微生物的接觸和認識較少。我們通過引入?yún)捬醐h(huán)境中微生物結(jié)構分析等實驗項目，使學生有機會接觸厭氧箱的使用，掌握厭氧微生物的培養(yǎng)方法等實驗內(nèi)容，進一步豐富實驗教學內(nèi)容，深化實驗教學改革。

三、小結(jié)

分子生物學技術的發(fā)展，展示了一個更為豐富的微生物世界。與目前基于高通量測序的微生物多樣性分析方法相比，DGGE技術具有快捷、方便、成本低等優(yōu)點，適合應用于微生物創(chuàng)新實驗教學。通過這些研究性實驗的開展，使學生完成無法在正常教學時間進行的實驗內(nèi)容，拓展了與其他學科實驗技術的綜合應用，在激發(fā)學生學習興趣的同時，不僅提升了學生的實驗操作技能和團隊協(xié)作能力，而且增強了綜合思考及分析解決問題的能力，為獨立完成畢業(yè)論文實驗及今后從事科研工作打下了堅實的基礎[8]。

參考文獻：

[1]張萍華，蔣冬花.微生物學創(chuàng)新實驗教學體系的構建與實踐[J].微生物學雜志，2013，32（3）：107-109.

[2]袁生，徐旭士，戴傳超，何偉，張茵，尚廣東，戴亦軍.微生物學實驗課程的改革與實踐[J].高等理科教育，2012，（2）：138-140.

[3]賈艷萍，張?zhí)m河，馬姣.立足學科發(fā)展的微生物學實驗教學改革研究[J].實驗技術與管理，2012，29（12）：26-32.

[4]李曉然，呂毅，宮路路，柳陳堅.微生物分子生態(tài)學發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀[J].中國微生態(tài)學雜志，2012，24（4）：366-369.

[5]李琬，李景鵬.分子生物學技術在堆肥微生態(tài)研究中的應用研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2012，28（18）：20-25.

[6]王洋清，楊，李勇.DGGE技術在森林土壤微生物多樣性研究中的應用[J].生物技術通報，2011，（5）：75-79.

[7]高慧琴，劉凌.PCR-DGGE技術中不同DNA提取方法綜述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（1）：52，102.

[8]高健，周建良，蔣本桂，張潔.普通微生物實驗教學全面開放理論的建構[J].當代教育理論與實踐，2012，4（3）：113-114.

微生物多樣性研究范文5

[關鍵詞] 馬鈴薯 連作栽培 土壤微生物 生物多樣性 影響

[中圖分類號] S435.32 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2017）05-0040-01

近年來，甘肅省臨夏州臨夏縣把推廣脫毒馬鈴薯新品種作為培育和發(fā)展壯大洋芋產(chǎn)業(yè)，促進農(nóng)民增收 的一項主要措施，加強領導，加大投入，狠抓培訓和技術指導，種植規(guī)模不斷擴大，發(fā)展進程不斷加快，臨夏縣農(nóng)技中心針對全縣洋芋品種出現(xiàn)的種性退化、塊莖畸形現(xiàn)象以及馬鈴薯連續(xù)種植幾年后常出現(xiàn)植株矮化、叢生、長勢弱，葉片皺縮、變小、變脆或出現(xiàn)環(huán)斑條斑，葉子易脫落和全株枯死等實際問題，認真開展了調(diào)查。通過調(diào)查分析，找出了馬鈴薯種性退化的主要原因是受多種傳染性病菌、病毒侵害所致。盡管更新品種對臨夏縣馬鈴薯產(chǎn)生積極促進作用，但是馬鈴薯連作問題如果得不到解決，將會嚴重影響到地區(qū)馬鈴薯種植產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1 實驗材料和方法

本次實驗選擇在麻尼寺鄉(xiāng)進行，年降水為400mm左右，年平均氣溫在7度左右，供試土壤為黑壚土，其中連作0年、2年、5年和10年的土壤理化指標如表1所示。

1.2 試驗設計

本次實驗從2014年開始，在不同連作時間的地塊中種植馬鈴薯，連作0年為對照組，連作2年、5 年和10年為試驗組，馬鈴薯品種為隴薯3號，小區(qū)面積為9*25m，重復三次，馬鈴薯株行距為35*40cm。從實驗開始，除了種植地連作年限不同之外，其他栽培條件均保持一致。在2016年馬鈴薯盛花期，取每個處理區(qū)域是馬鈴薯根部底層5cm以下的土壤，樣品分成兩份，一份進行土壤微生物分析，一份進行土壤AM真菌鑒定。其中土壤微生物分析采用平板計數(shù)法進行分析，細菌、放線菌和真菌培養(yǎng)分別采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏一號培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)[1]。土壤微生物多樣性采用Biolog Eco板測定，嚴格按照操作要求進行處理[2]。土壤AM真菌鑒定采用某種屬孢子數(shù)和該地區(qū)土壤AM真菌孢子總數(shù)的比值進行計算。使用EXCEl2007軟件進行數(shù)據(jù)收集并制作表格，使用DPS7.05進行方差分析，用Canoco4.5進行多元化分析。

2 Y果

2.1 馬鈴薯連作栽培對土壤微生物群落結(jié)構的影響

通過對表2數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，連作0年種植馬鈴薯土壤明顯具有較高的總菌落數(shù)，而連作10之后，土壤中的微生物呈現(xiàn)下降趨勢，各個處理區(qū)域的細菌數(shù)量表現(xiàn)為隨著連作年限的增加，微生物數(shù)量總體呈現(xiàn)下降趨勢。連作5年和10年之后，相對于連作0年的，土壤中微生物數(shù)量呈現(xiàn)明顯下降趨勢，但是之間的差異性不明顯。由此可以看出去，隨著連作時間的增長，連作會顯著改變馬鈴薯根部土壤微生物的多樣性，其中真菌、放線菌的群落結(jié)構數(shù)量變化最大。馬鈴薯長期連作容易形成單一的土壤環(huán)境，這種土壤環(huán)境有利于真菌和放線菌的生長，生長過程中產(chǎn)生大量化學物質(zhì)，抑制細菌的繁殖，從而導致細菌數(shù)量下降。詳細情況見表2所示。

2.2 馬鈴薯連作栽培條件下AM真菌多樣性變化

通過對表3數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，AM真菌相對多度和出現(xiàn)頻率隨著連作年限的增加而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，連作5年后達到最高值，其中球囊霉屬相對多度表現(xiàn)為連作5年>連作2年>連作10年>連作0年。其他菌屬也表現(xiàn)為相同的規(guī)律。各種優(yōu)勢菌種也隨著連作年限的增加而出現(xiàn)變化。由此可以看出，連作會顯著影響AM真菌多樣性變化，隨著年限的增加真菌多樣行減弱。真菌優(yōu)勢種群的變化直接影響到土壤微生物群落結(jié)構的變化。詳細情況如表3所示。

3 結(jié)論

微生物在很大程度上會影響到土壤和植物的作用過程，對土壤結(jié)構的形成發(fā)育、有機物質(zhì)的循環(huán)利用和土壤肥力會產(chǎn)生深遠的影響。本次研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作時間的增長，馬鈴薯根部土壤的環(huán)境會發(fā)生變化，微生物的結(jié)構群路組成失調(diào)，土壤中細菌受到抑制，真菌數(shù)量增加，在這樣環(huán)境下土壤肥力會持續(xù)下降。微生物群落是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，結(jié)構復雜。土壤環(huán)境條件改變，導致土壤養(yǎng)分、微生物結(jié)構和功能多樣性變化在很大程度上影響了AM真菌的多樣性。

總之，持續(xù)連作影響到土壤根部真菌、細菌和放線菌數(shù)量，真菌群落中AM真菌種群的多樣性受連作影響持續(xù)下降，優(yōu)勢種群發(fā)生改變，造成土壤微生物群落結(jié)構和功能出現(xiàn)變化，結(jié)構失調(diào)。

參考文獻

微生物多樣性研究范文6

1微生物指標監(jiān)測湖泊環(huán)境的研究現(xiàn)狀

在現(xiàn)階段的環(huán)境評價中微生物指標已經(jīng)得到廣泛的應用。侯春良在唐海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估和保護研究中表明微生物參與環(huán)境的凈化,通過微生物的代謝和相互作用調(diào)控環(huán)境中氮磷濃度,有效降解有機物的濃度[3];丁忠良在黑龍江省濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標討論中,指出微生物的指標包括微生物的種群分布、數(shù)量、季節(jié)變化、總數(shù)、酶類與活性等參數(shù)評價濕地的生物多樣性具有客觀性、實效性,微生物其生長繁殖速度快、適應能力強,所以這樣的評估方式更能直觀快速的反應湖體的變化[4];楊永興在研究湖泊的特點時說明在水域變化的過程中有著適應不同變化的微生物群體,伴隨這水域環(huán)境的變化微生物有這明顯的潛育化過程[5]。

2微生物指標在分子水平上的研究

由于自然界中99％的微生物在目前的培養(yǎng)技術下還不能被培養(yǎng)[6],這就極大的限制了人們對微生物種類和數(shù)量的認識和了解,但目前分子生物學如16SrDNA技術、變性梯度凝膠電泳技術、宏基因組文庫技術等,以及生物信息學應用于極大的促進了人們對于微生物遺傳多樣性及微生物種群和功能的認知。

PCR-RADP是采用對某一特定基因的非特異性的引物來擴增某些片斷,操作簡便,引物實用性廣,對于結(jié)果準確性要求比較不高以及親緣關系近的種屬有較高的可信度。SSCP技術基因指紋技術(geneticfingerprinting)是近年來在微生物群落監(jiān)測中的應用中迅速崛起的用于分析微生物群落的結(jié)構、動態(tài)等特征的技術,該技術不需要對微生物進行培養(yǎng)。rRNA基因同源分析方法是多種分子生物學技術的組合,它通過對微生物的rRNA進行分析揭示微生物的多樣性是微生物分子生態(tài)學的重要方法,目前已經(jīng)取得了大量的成果。