Biolog微平板分析在微生物实验教学中的应用

微生物群落多样性分析有助于了解群落功能微生物的结构、生长生态特征、代谢活性和功能等,是许多学校微生物实验教学必开的实验项目之一。Biolog微平板分析法是利用氧化还原反应原理,定量描述土壤微生物对不同碳源的利用能力,该方法是目前研究微生物群落多样性最简单和快速的方法,将其用于微生物教学实践中具有很好的应用与推广前景。在分析Biolog微平板原理的基础上,阐述了Biolog微平板的优点及其在相关微生物教学实验中的应用。     

若尔盖高寒草地微地形的土壤微生物群落多样性特征

结合坡面微地形变化,从土壤微生物群落多样性角度研究典型缓丘区不同坡位上土壤微生物群落特征,了解微地形生境下土壤微生物群落变化趋势. 研究结果表明,土壤微生物群落培养的平均颜色变化率（AWCD）增长曲线呈现中坡位>坡顶＞下坡位＞上坡位>坡底的规律,中坡位土壤微生物群落代谢活性最高,坡底土壤微生物群落对基质的利用能力最低;在土壤微生物多样性指数比较中发现,除McIntosh均一度指数变化不显著外,其余土壤微生物多样性指数在不同坡位上存在显著差异. 其中,中坡位的Shannon丰富度指数及Simpson优势度指数最大,显著高于坡底指数值（P<0.05）;对土壤微生物群落碳源利用特征分析,氨基酸类利用率变化明显大于其他碳源,而胺类及酚酸类的利用程度较低,表明氨基酸类是土壤微生物利用的主要碳源;通过主成分分析发现,不同坡位的土壤微生物群落对碳源利用具有选择性,糖类、 氨基酸类、 聚合物类及酚酸类是对土壤微生物群落功能多样性差异贡献较大的碳源.     

模拟氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落碳源利用类型的影响

【目的】探究氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落特征的影响。【方法】以江苏省东台地区沿海杨树人工林为对象,采用Biolog ECO微平板技术,设置4种氮添加水平:N0(0 kg/(hm²·a))、N1(50 kg/(hm²·a))、N2(100 kg/(hm²·a))、N3(150 kg/(hm²·a))模拟不同浓度氮沉降,经过2 a生长季(5—10月)处理,测定杨树林土壤微生物群落碳源利用变化情况。【结果】N2处理可以增强杨树人工林土壤微生物对碳源的代谢能力,氮添加浓度过高则会产生抑制作用; 土壤中微生物对胺类和酚类利用程度表现出较大差异,其中,酚类在高浓度氮处理(N3)时利用程度最高,胺类在低浓度氮(N1)条件下利用程度最高; 硝态氮和平均颜色变化率(AWCD)、Shannon多样性均具有显著正相关性(P<0.05),微生物代谢水平及其结构变化受到硝态氮影响较大。主成分分析表明,PC1和PC2可以表示施氮对微生物群落代谢多样性产生的差异,其中,PC1的方差贡献率最大,碳水化合物、酚类呈负相关(碳源相关系数分别为-0.869、-0.780),氨基酸、羧酸呈正相关(碳源相关系数分别为0.702、0.821),是起主要分异作用的碳源; PC2涵盖了聚合物和胺类两种碳源大类,其中聚合物呈负相关(相关系数为-0.688),胺类呈正相关(相关系数为0.802)。【结论】氮添加会导致杨树人工林土壤微生物群落对碳源利用类型改变,土壤中硝态氮含量与微生物生长代谢及功能多样性呈显著正相关; 六大类碳源中碳水化合物、羧酸是影响土壤微生物群落功能多样性的主要碳源。 关键词:氮沉降; 土壤微生物; 碳源代谢; 群落功能多样性; 杨树人工林     

养殖水体Biolog Eco板培养时间对微生物多样性分析结果的影响

为了确定Biolog Eco方法分析养殖水体微生物多样性时合适的培养时间点,分别以1个鲢鱼单养池塘和4个南美白对虾精养池塘水样为研究对象,考察水样微生物群落颜色平均变化率(average well color development,AWCD)、6类碳源利用情况、多样性指数和主成分分析达到没有显著差异的时间点,以及不同时间点对5种水样的区分情况.结果显示,每个水体样品微生物群落的AWCD、6类碳源利用情况、多样性指数和主成分分析达到没有显著差异的时间不同. 5种水样微生物群落各项功能指标均没有显著差异的时间点分别为144、192、168、168和120 h,均为水样AWCD值达到没有显著性差异的时间点或之后的24～48 h. ANOSIM分析证实72～192 h各时间点5种水样的群落底物利用特征(community substrate utilization profile,CSUP)均存在显著差异(P 0.05),5种水样均可被区分.SIMPER分析表明随着培养时间的延长各水样之间CSUP的差异百分比逐步降低.总之,微生物群落的各项功能指标在AWCD值达到没有显著差异的时间点趋于稳定,AWCD曲线指数增长期时间点水样的差异度高于稳定期.     

原始红松林土壤理化及微生物碳代谢特征对生长季动态的响应

【目的】明确原始红松林内土壤微生物群落对碳源的利用、土壤理化性质的季节变化规律及差异机制,探讨原始红松林土壤理化及生物学特征对气象因子季节动态的响应。【方法】以小兴安岭典型的原始阔叶红松林为研究对象,分别于2015年5—10月生长季内采集0～10 cm和≥10～20 cm的表层土壤样品。采用Biolog-ECO微平板检测法和土壤理化性质的常规测定方法测定红松林内土壤微生物功能多样性及土壤理化指标。【结果】①研究样地的多项土壤理化指标在月份间差异显著。②在整个生长季内平均颜色变化率(AWCD)的变化趋势基本一致,均随着培养时间的延长而逐渐升高,培养168 h以后,AWCD增加幅度逐渐减弱; AWCD值和多样性指数在月份间差异显著; 土壤微生物群落的代谢活性表现出明显的季节差异,并呈现一定的规律性,6月显著高于其他月份(P<0.05)。③氨基酸类、多聚物类、碳水化合物类碳源是红松林土壤微生物群落利用的主要优势碳源类型; 通过主成分分析(PCA)、聚类分析可将土壤微生物群落碳源代谢特征大致分为3簇,即5—6月、7月、8—10月; 土壤微生物利用碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类碳源的变化对季节最为敏感。④通过相关性分析发现,AWCD值和多样性指数与速效磷、速效钾、含水量和有效氮之间存在显著或极显著相关性; 分类变异分析发现土壤理化性质变化是引起微生物功能多样性发生季节性变化的主要因子,其中含水量、速效磷的解释度分别为12.76%和30.71%。【结论】原始阔叶红松林土壤理化及微生物功能碳代谢特征具有显著的生长季动态变化,月降水总量变化的影响最为重要。     

微生物生态研究中Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响

Biolog Eco微平板法已广泛用于环境微生物研究,能很好地反映不同环境下微生物群落差异性特征,而分析结果可能会受Eco微平板培养时间的影响,据此,本研究从AWCD值、微生物群落多样性指数、碳源代谢强度及代谢方式和PCA分析等角度,探讨了Biolog Eco微平板培养时间对分析结果的影响特征.研究表明:Biolog Eco微平板培养时间处于AWCD曲线"拐点"前与"拐点"后对分析结果影响显著(p<0.05),且"拐点"前各培养时间段微生物群落特征的分析结果明显不同,但培养时间处于AWCD曲线"拐点"处及其后各培养时间段的分析结果基本一致,且培养时间对分析结果的影响很小或可忽略不计,可能会较客观地反映环境微生物群落特点及不同样品间的差异性.因此,采用Biolog Eco微平板分析环境微生物群落特征时,建议微平板选择240h培养并连续读数,再根据240h的AWCD曲线"拐点"进行数据合理地选取和分析,得出的结论相对可能会与实际环境情况更为接近.     

不同浓度砷酸盐胁迫对蜈蚣草根际微生物群落功能多样性特征的影响

蜈蚣草是世界上第一种被发现的砷超富集植物,其根际微生物对土壤砷的转化及蜈蚣草砷的吸收具有重要影响.采用qPCR和Biolog-Eco微平板法对砷胁迫下蜈蚣草根际微生物群落功能多样性特征的差异进行了研究.首先对蜈蚣草根际微生物的16SrRNA基因丰度进行定量分析;其次,利用Biolog-Eco微平板法分析微生物对31种碳源的平均利用率;同时,通过主成分分析、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数等探讨了微生物对不同类型碳源利用的差异和砷胁迫对微生物多样性的影响.结果表明,砷胁迫不仅降低16SrRNA基因丰度、减少微生物数量,还会显著影响微生物对碳源的利用效率.其中,微生物对碳水化合物类、氨基酸类和胺类碳源的利用受砷胁迫的影响最显著.此外,砷胁迫会诱导抗砷微生物成为优势群落,结构趋于单一.由于长期暴露可增加蜈蚣草根际微生物的数量,后期研究可深入探讨蜈蚣草根系分泌物中特异碳源物质在强化微生物-蜈蚣草修复砷污染土壤过程中的作用.     

添加菌剂对堆肥化过程中微生物群落代谢影响的Biolog解析

为了促进堆肥中木质纤维素降解并了解其中微生物群落代谢功能多样性,该文主要采用Biolog微平板法,考察了添加菌剂对牛粪堆肥中木质纤维素降解及微生物群落代谢能力的影响。结果表明:堆肥结束时,菌剂处理的堆肥中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别比对照提高了31.31%、19.57%和14.33%;对平均色度变化分析表明接种菌剂增加了堆肥高温期微生物的细胞代谢能力;Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数分析均显示添加菌剂可以显著提高堆肥前期的微生物多样性;主成分分析结果显示,添加菌剂提高了堆体中微生物对双亲化合物、聚合物、氨基酸和氨基化合物等碳源的代谢能力,从而可促使有机质被更高效降解。     

小花异裂菊根际与非根际微生物功能多样性比较

为阐明喀斯特石山特有植物小花异裂菊Heteroplexis microcephala Y.L.Chen.根际和非根际微生物代谢功能多样性及差异,揭示其生态适应机制,采用土壤养分分析常规方法和Biolog-ECO微平板法,对小花异裂菊5个典型分布地的根际和非根际土壤养分和微生物代谢功能多样性进行研究,结果表明：小花异裂菊根际土壤中,速效钾、全钾、pH、全氮、全磷、碱解氮、交换性钠以及交换性镁含量均高于相应的非根际土壤;根际土壤的微生物平均颜色变化率均高于非根际土壤;2个分布地根际土壤微生物多样性指数、优势度指数与非根际基本相同,其余3个分布地则根际明显高于非根际;根际与非根际土壤微生物主要利用的碳源类型均为羧酸和糖类化合物,4个分布地的根际微生物碳源利用率均明显高于非根际;主成分分析显示,糖类化合物是驱动小花异裂菊根际和非根际碳源代谢差异的主要碳源;冗余分析显示,全钾和交换性镁对小花异裂菊根际微生物的碳源利用模式影响呈正相关,全磷、速效磷、交换性钙与碳源利用呈负相关。本研究表明,通过分泌微生物代谢利用最广的糖类和羧酸类碳源来提高根际土壤微生物整体代谢活性、促进土壤养分循环并形成适宜自身的...     

生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响

生物炭不仅可以改良土壤理化性质,并且能够帮助土壤长期固碳从而减缓温室气体的排放。以江苏东台杨树人工林土壤为对象,设计4种生物炭添加量CK(0)、T1(40 t/hm²)、T2(80 t/hm²)、T3(120 t/hm²),探究生物炭及其季节动态变化对土壤理化性质、微生物量和碳源代谢的影响。结果表明:生物炭施入降低土壤含水率,却使得土壤pH升高; 生物炭导致土壤微生物量氮(SMBN)下降,并且SMBN具有明显季节动态变化,即冬春偏高、夏秋相对较低; 而生物炭没有明显改变土壤微生物量碳(SMBC),但SMBC季节动态变化明显。高浓度生物炭(T3)显著提高了微生物在Biolog平板上的AWCD(平均单孔颜色变化率),但对碳源代谢多样性影响不显著。主成分分析表明,相比不同的施炭处理,同一处理季节的差异更显著地影响了微生物碳源的代谢模式。     

海拔对黄山松阔叶混交林土壤微生物功能多样性的影响

【目的】研究浙江凤阳山黄山松阔叶混交林土壤理化性质以及微生物对碳源的利用状况,明确海拔变化对黄山松阔叶混交林林地土壤微生物功能多样性的影响。【方法】以黄山松在凤阳山的主要海拔分布范围(1 000～1 800 m)为准,选取中海拔(1 200 m)、中高海拔(1 500 m)、高海拔(1 800 m)3个海拔梯度,在每个海拔梯度的阳坡内选取排水较好、坡度较缓、长势适中的3个标准样地(20 m×20 m),采用Biolog Eco法研究该林分类型在不同海拔梯度下土壤微生物对碳源的利用特征,同时对土壤微生物利用各类碳源的特性进行非度量多维标度(NMDS)排序,进一步分析土壤微生物对各类碳源的利用情况。【结果】①在中高海拔处的土壤微生物活性最强,土壤微生物多样性指数随着海拔变化并无显著变化(P>0.05); ②研究区内土壤微生物主要利用的碳源类型为碳水化合物(CH)、氨基酸类(AA)、聚合物类(PM),各海拔处土壤微生物对酚酸类(PA)和胺类(AM)碳源的利用率均较低,而对羧酸类(CA)碳源的利用存在显著差异; NMDS排序显示,随海拔变化,土壤微生物对6类碳源的利用出现显著差异(P<0.05); ③土壤养分含量在中高海拔处最大,冗余分析显示土壤理化性质与土壤微生物对碳源的利用之间有较强的相关关系。【结论】中高海拔处土壤微生物对各类碳源的利用率都较高,土壤理化性质的改变是影响土壤微生物对碳源利用的重要因素。     

杨树修复五氯酚污染土壤的根际微生物特征研究

采用杨树进行植物修复盆栽试验,通过氯仿熏蒸和Biolog研究了五氯酚(PCP)污染土壤的根际微生物特征。土壤微生物量碳的测定结果表明较高浓度(100 mg.kg-1)的PCP施入土壤后对杨树根际土壤微生物种群造成了一定程度的伤害,降低了土壤微生物的总体活性。AWCD及6类碳源的利用程度表明一定浓度范围内的PCP污染对杨树根际土壤微生物的某些菌种会产生一定的刺激作用,从而增强某些底物碳源利用率。此结果与土壤微生物量测定指标不一致,这可能与Biolog ECO板的碳源有限性及其他影响显色的因素有关。     

不同分解程度木麻黄凋落物的养分特征及微生物功能多样性分析

【目的】通过了解木麻黄凋落物分解过程中的养分变化以及微生物碳源的利用特征,明确凋落物微生物多样性与养分之间的关系。【方法】在海南省海口市桂林洋海滨选取10~15年生木麻黄林,按照“S”形五点取样法,分别采集0~5 cm、≥5~10 cm、≥10~15 cm 等3种不同分解程度的凋落物样品,测定其理化性质,并利用Biolog微孔板法测定凋落物外生菌和内生菌的群落功能多样性,对其进行主成分PCA分析和冗余RDA分析。【结果】①凋落物的分解程度越高,其有机碳、全氮、全磷含量越低。②不同分解程度木麻黄凋落物中外生菌和内生菌功能多样性差异显著,外生菌平均颜色变化率(AWCD)随分解程度增加而增大,而内生菌AWCD则降低。③凋落物分解程度越高,外生菌的Shannon、Simpson指数明显升高,McIntosh指数无显著差异;内生菌的Shannon、Simpson指数也随之增加,而McIntosh指数则明显降低。④外生菌和内生菌对6大类碳源利用强度存在差异,优势碳源分别为糖类和多聚物,分解后期胺类和酚类的利用率均有提高。⑤主成分PCA分析表明,不同分解程度的凋落物外生菌和内生菌对31种碳源的利用均有显著差异;RDA分析表明,碳、氮含量与凋落物外生菌微生物功能多样性指数呈最大相关。【结论】木麻黄凋落物分解程度越大,外生菌碳代谢强度和多样性越高,而内生菌碳代谢强度越低,其多样性越高;凋落物的氮、碳含量是影响凋落物微生物功能多样性的主要因素。因此,外生菌和内生菌在木麻黄凋落物的分解中发挥着不同的作用。     

低含量Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际微生物群落的影响*

采用Biolog Eco微生物分析法,分析了土壤盆栽试验条件下低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值每kg干土350 mg(土壤pH>7.5)的Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际土壤微生物群落的影响特征.结果表明:土壤Pb含量低于国家土壤环境基准值时,会显著影响Cd对冬小麦幼苗根际土壤微生物碳源利用率、代谢功能多样性指数及群落结构的影响特征,主要表现为土壤低含量Pb增强了Cd对微生物利用不同碳源能力的抑制效应,同时亦加强了Cd对微生物代谢功能多样性指数的影响特征;冬小麦幼苗根际土壤微生物代谢功能多样性指数与根系分泌物酚酸和简单糖类之间的相关性特征在低含量Pb-Cd处理与Cd处理之间明显不同,且相关方向和显著性水平均发生了明显变化.     

天池景区大气污染现状及改善措施

章主要阐述天池景区和天池湖泊的自然条件及现有的主要空气污染源，提出了改善与保护景区大气环境的有关建设意见。     

不同类型旅游景区管理模式的比较与分析

在制定科学合理的旅游规划的同时,往往要制定景区（点）的管理模式规划,盲目照搬照抄其他旅游景区的管理模式不仅会造成管理秩序的混乱,同时对资源本身也构成了一定的威胁。因此,在不同类型的旅游景区建立适应其特点的管理模式,对于景区（点）的开发及其今后的发展运作都具有十分重要的意义。     

河南省A级以上景区体育旅游开展的特征分析

通过实地访问、问卷调查等方法得知,在河南省A级以上景区内开展体育旅游活动的多为自然景区,有民俗活动、水上、山地、冰雪等多种项目;旅游资源多样的地市,景区开展体育旅游活动较多,反之较少;各地市开展体育旅游项目的景区数量与自然景区数量呈明显的正相关,与人文景区数量呈负相关等特征.同时对河南省景区内开展体育旅游活动存在的问题进行了分析,并提出了解决对策.     

Microbial communities in microcosm soils treated with battery waste

Battery waste is one of the most destructive hazards to our environment, especially to the soil. In order to understand the effects of the battery waste on the microbial communities in soil, microcosm soils were treated with the powder made from the battery waste. Microbial biomass and respiration were measured after 15, 30, 45, and 60 days of the treatment, and catabolic capability and Biolog profile were determined after 60 days. Microbial biomass was declined by all treatments, while microbial respiration and catabolic capability were enhanced. Although microbial biomass recovered after a period of incubation, microbial respiratory quotient, catabolic capability and community structure remained significantly affected. Our results also suggest that microbial respiratory quotient and Biolog parameters are more sensitive than microbial biomass to the battery stress on bioavailability.     

基于旅游生产线的景区景点闲置、过载和不确定条件下容量决策分析

基于旅游生产线的景区容量模型能较好的分析高峰期景区景点容量的控制问题.该文进一步完善了基于旅游生产线的景区容量计算模型，研究了不同条件下准入批量与最大接待量之间的关系.首先，对景区旅游生产线的景点闲置进行了分析，将景点闲置分为系统闲置和不均衡闲置，并发现准入间隔不等于最大公约数或不等于公约数时都会增加景区景点的闲置.其次，分析了景区旅游生产线的过载情况：当准入批量大于子景点容量时都会使相应的子景点会产生过载，子景点对应的景点也会过载.最后，分析了景点游憩时间和容量不确定条件下基于旅游生产线的容量决策模型.这些问题的深入分析能指导景区更好的进行高峰期景区容量控制，提高景点利用率，保证景区的可持续发展.