中国微生物物种多样性研究进展_郭良栋.
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.wendangku.net/doc/1a7773594.html,
—————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10
基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ?
通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.wendangku.net/doc/1a7773594.html,
中国微生物物种多样性研究进展
郭良栋*
(中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101)
摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。
关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术
Progress of microbial species diversity research in China
Liangdong Guo *
State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101
Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques.
Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique
微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直
接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。
Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
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地球上的生物分别归为细菌域(Domain Bacteria)、古菌域(Domain Archaea)和真核生物域(Domain Eukarya), 其中古菌在进化谱系上更接近真核生物, 但在细胞构造上与细菌较为接近, 同属原核生物；而真菌与动物、植物等生物属于真核生物域。
我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。而多样的生境蕴藏着丰富的微生物多样性。特别是近年来微生物多样性的研究由传统的培养方法, 逐渐转向以免培养的分子生物学技术为主, 如DNA的指纹图谱、分子杂交、克隆文库测序、高通量测序(pyroseqencing)、稳定性同位素探测(stable isotope probing, SIP)、基因芯片(gene chip)以及转录组学等技术。我国学者利用先进的分子生物学技术, 极大地提高了我国微生物多样性的研究水平。本文概述了我国近年来在原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)多样性研究的最新进展, 并展望微生物多样性的研究前景。
1古菌多样性
目前古菌域包括5个门: 广古菌门、泉古菌门、奇古菌门、纳米古菌门和初古菌门。古菌主要生活在极端环境中, 如海底、陆地热泉、火山口以及盐碱湖等, 最近发现古菌也在土壤、湖泊以及动物肠道等中温环境中广泛存在。据Mora等(2011)的不完全统计, 目前全世界已报道可培养的古菌有503种。我国在古菌多样性研究方面取得了重要进展, 如在ISI Web of Knowledge数据库中检索结果表明, 自1999年以来我国学者在国际微生物分类学界公认的权威期刊International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSEM, 2000年前为International Journal of Systematic Bacteriology)和Extremophiles上发表了50篇古菌分类文章, 总共报道了61种可培养的古菌新种。如Xu等(1999)从我国西藏盐碱湖底泥中分离到两种嗜盐碱古菌新种Natronorubrum bangense和N. tibetense, 随后我国学者相继从新疆的盐湖、内蒙古碱湖、云南腾冲热泉、江苏和福建等地的盐场、山东胜利油田、青藏高原高寒湿地和柴达木盆地内陆咸、淡水湖, 以及黑龙江大庆的盐碱地土壤等样本中分离得到了嗜/耐盐碱古菌、嗜热酸的硫化叶菌、产甲烷古菌、极端嗜热古菌新种(Xin et al., 2000; Xu et al., 2001; Xiang et al., 2003; Cheng et al., 2007; Cui et al., 2007, 2010; Tian et al., 2010; Wang et al., 2010; Liu et al., 2011; Zhu et al., 2011b)。
由于古菌常生活在极端环境中, 仅凭常规的分离培养方法难以全面反映自然环境中古菌的多样性。因此, 近年来我国学者利用免培养的分子生物学技术开展了大量的古菌多样性与功能研究。如利用克隆文库测序和SIP技术发现水稻根际土壤中具有丰富的古菌多样性, 而且RC-I (Rice Cluster I)古菌类群在稻田CH4的产生过程中起着重要的作用(Lu & Conrad, 2005); 通过克隆文库测序和实时荧光定量PCR技术发现我国南方红壤中存在丰富的氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA), 且施肥处理明显影响AOA的群落组成与丰度(He et al., 2007), 并进一步利用SIP技术证实我国南方红壤中AOA的丰度与氨氧化速率呈显著正相关(Zhang et al., 2012a)。Cao等(2012)分析北京、天津、山东、河南、湖南等5省市的4种土壤类型(褐土、棕壤、潮土、红壤)中16S rRNA基因序列表明, 红壤中的古菌类型以Crenarchaeota group 1.3和1.1c为主, 而其他3种土壤类型中的古菌以Crenarchaeota group 1.1b和1.1a为主。利用实时荧光定量PCR和克隆文库测序技术发现青海湖底泥中的古菌是原核微生物的优势类群, 主要包括深海群体MBG-B, -C和-D (Marine Benthic Group-B, -C, -D)和MCG (Miscella- neous Crenarchaeotic Group)等(Jiang et al., 2008), 而在青藏高原若尔盖湿地中Zoige cluster I (ZC-I)是优势的产甲烷古菌类群(Zhang et al., 2008)。
2细菌多样性
据不完全统计, 目前全世界已报道的细菌约11,010种, 其中来自陆地生境的约10,358种、海洋生境的约652种(Mora et al., 2011)。我国在细菌分类、多样性等研究上具有很长的历史, 据估算我国报道的细菌种数约是世界已报道种数的10%。在ISI Web of Knoledge数据库中检索结果显示, 自1990年以来我国学者在IJSEM上已发表论文778篇, 对放线菌(Cui et al., 2001; He et al., 2005; Li et al., 2007c)、嗜热杆菌(Xue et al., 2001)、双歧杆菌(Jian et al., 2001)、草酸杆菌(Xu et al., 2005)以及根瘤菌(Yao et al., 2002)等分类与多样性的研究成果引起了国际同
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行的高度关注。如目前全世界在海洋环境中共发现可培养的放线菌66个属, 其中Xi等(2011, 2012)从海洋沉积物、海水和海绵中分离培养放线菌29个属, 包括3个新种; 从南海沉积物中分离培养出海洋放线菌30属、130种, 其中包括2个新属, 即南海放线菌属(Sciscionella)和海洋产孢放线菌属(Marinac- tinospora) (张偲等, 2010), 显示出我国海域具有丰富的放线菌资源。
虽然我们已分离培养了大量细菌种类, 但是已发现的细菌物种数, 约占自然界中存在种类的10%。我国学者近年来利用免培养的分子生物学方法进行了细菌多样性的研究。如利用16S rRNA基因克隆文库技术发现内蒙古碱湖底泥中具有较高的细菌多样性, 且以革兰氏阴性细菌为主(Ma et al., 2004); 在矿山酸性废水中检测到60个细菌分类单元(operational taxonomic unit, OTU), 其中Acidith- iobacillus ferrooxidans、Leptospirillum ferrooxidans、Acidiphilum sp.等为优势类群(Yang et al., 2007); 在青藏高原冰川区积雪中得到了164个细菌OTUs, 其中Hymenobacter, Arthrobacter和Polaromonas等是优势类群(Liu et al., 2009)。Dong等(2006)采用磷脂脂肪酸和克隆测序分析发现青海湖底泥中具有某些特异的细菌种类。Jiang等(2009)发现好氧不产氧光合细菌(aerobic anoxygenic phototrophic bacteria, AAPB)广泛分布在青海盐湖水体和底泥中。Zhu等(2011a)通过对大熊猫新鲜粪便的16S rRNA基因序列分析, 发现梭菌属(Clostridium)的13个OTU中有7个是大熊猫肠道特有的菌群, 进一步的宏基因组分析结果证实了梭菌能降解纤维素与半纤维素。Xia 等(2011)利用SIP和高通量测序技术, 发现氨氧化细菌和亚硝酸盐细菌是农田土壤硝化作用的主要类群。最近, Huang等(2012)对不同海域海水的rRNA克隆文库序列分析, 发现海洋中含有丰富的微型蓝藻细菌(picocyanobacteria)。此外, 我国学者还在甲烷氧化菌、反硝化菌、硫还原菌、铁还原菌以及锰氧化菌等多样性方面取得了重要成果(He et al., 2008; Zheng et al., 2008, 2012; Wang et al., 2009; Wu et al., 2009; Chen et al., 2010; Zhou et al., 2011)。
3真菌多样性
真菌作为真核生物中一个独立的界(Kingdom Fungi), 是物种数量仅次于昆虫的第二大真核生物类群, 估计全世界总种数为150万种, 目前已报道的种类近10万种(Hawksworth, 1991; Kirk et al., 2008)。我国学者在真菌分类与多样性研究上具有很长的历史, 特别是《中国孢子植物志》的编研极大推动了我国真菌多样性的研究, 其中已出版《中国真菌志》42卷和《中国地衣志》1卷。
据戴玉成和庄剑云(2010)的统计, 在中国大陆的不同生境中共发表了真菌(包括卵菌、黏菌)14,846种297变种, 其中包括2,849新种、129新变种、5,260新记录种, 而在香港和台湾地区报道的不同于大陆记载的真菌种类中分别约为800种和400种, 因此全国总计已知真菌(包括卵菌、黏菌)应为16,046种、297变种。假设其中有10%为同物异名, 则目前我国已知种数约为14,700种, 其中管毛生物界(主要是卵菌)约300种, 原生动物界(主要是黏菌)约有340种, 真菌约14,060种。其中, 食用菌有936种、23变种、3亚种和4变型(戴玉成等, 2010), 药用菌473种(戴玉成和杨祝良, 2008)。下面就我国研究较多的重要菌物类群分别论述。
3.1地衣型真菌
地衣(lichen)是真菌与藻类或蓝细菌共生而成的具有稳定特殊形态结构的互惠共生体。地衣分布十分广泛, 可生长在裸露的岩石、沙漠等干旱、高温以及极地等低温的恶劣环境, 它对于岩石风化、土壤形成起到促进作用, 被称为植物的开路先锋。同时有的地衣对气候变化和环境污染非常敏感, 可作为环境变化的指示生物。魏江春总结了我国地衣多样性, 并于1991年编辑出版了英文版的《中国地衣综览》, 该书收集了中国已报道的地衣总计232属、1,766种、25亚种、244变种、233变型(Wei, 1991)。据不完全统计(陈建斌, 2011), 自1991年以来我国大陆发表的地衣新种和新记录种约有300种, 加上在香港报道的170种中国新记录种和台湾报道的中国新记录种, 目前我国已报道地衣约为2,500种, 其中香港有303种, 台湾有521种和59个种下单位。
3.2菌根真菌
菌根真菌(mycorrhizal fungi)可与97%的陆地植物形成互惠共生体－菌根。菌根真菌一方面从植物根系获取生长所需的碳源, 同时又帮助植物从土壤中吸收N、P等矿物营养和水分, 改良土壤结构, 促进植物生长, 提高宿主抗逆性, 并在生态系统的演化过程中发挥重要的生态功能(Smith & Read,
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2008)。根据菌根形态特征划分为7种类型: 丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)、外生菌根(ectomyc- orrhiza, EM)、内外生菌根(ectendomycorrhiza)、欧石楠类菌根(ericoid mycorrhiza)、浆果鹃类菌根(arbutoid mycorrhiza)、水晶兰类菌根(monotropoid mycorrhiza)和兰科菌根(orchid mycorrhiza)。目前全世界报道有7,750多种外生菌根真菌(Rinaldi et al., 2008)和200余种丛枝菌根真菌(刘润进等, 2009)。我国在菌根真菌多样性与功能等方面具有很长的研究历史。据不完全统计, 我国学者已发表了2,400余篇有关菌根真菌的文章, 其中有270余篇文章发表在136种SCI索引的期刊上, 其余2,150余篇文章发表在400余种中文期刊上(China Chongqing VIP In-formation Inc.’s “Chinese Journals of Science and Technology Database”)。
在EM真菌方面, 我国学者在不同的森林生态系统中进行了大量EM真菌子实体多样性调查, 并利用分子生物学方法检测植物根系内EM真菌的多样性。目前我国已报道的外生菌根真菌有800余种(He et al., 2010), 涉及到的植物有针叶树中的松属(Pinus)、油杉属(Keteleeria)、云杉属(Picea), 阔叶树中的桦木属(Betula)、栲属(Castanopsis)、木麻黄属(Casuarina)、桉属(Eucalyptus)、栎属(Quercus)、杨属(Populus), 草本植物嵩草属(Kobresia)。同时也进行了EM真菌物种多样性的分布规律研究(Liang et al., 2007; Ding et al., 2011; Wang et al., 2012)。
在AM真菌多样性方面, 我国学者调查了不同生境中约800余种植物的AM真菌侵染结构类型, 利用形态方法从不同地区的土壤中进行了大量分离鉴定工作, 并报道了120余种AM真菌(He et al., 2010)。同时也进行了AM真菌的多样性和群落组成与宿主关系、地理分布特征以及季节动态变化规律研究(Zhao & Zhao, 2007; Su et al., 2011), 开展了树木砍伐、放牧和耕作水平等人为干扰、重金属污染以及氮沉降对AM真菌多样性的影响研究(Su et al., 2007; Zhang et al., 2004; Li et al., 2007a, 2010; Liu et al., 2012)。
在兰科菌根真菌多样性方面也开展了大量工作, 如从兰科植物中分离培养了100余种兰科菌根真菌, 包括许多新种, 并进行了菌根真菌促进兰科植物种子萌发、营养物质吸收和生长研究(范黎等, 2000; 陈瑞蕊等, 2005; 侯天文等, 2010)。在浆果鹃类菌根真菌多样性方面, 郑钰等(2010)利用分子方法从银叶杜鹃(Rhododendron argyrophyllum)和繁花杜鹃(R. floribundum)的根系检测到41种菌根真菌。
3.3 内生真菌
内生真菌(endophytic fungi)是指在全部生活史或生活史中的某一时期内生活在植物组织内, 并没有引起植物组织明显病害症状的真菌(郭良栋, 2001)。由于内生真菌可促进宿主植物的生长、增强其抗病虫害与干旱等不良环境胁迫的能力, 以及产生大量的新结构活性化合物, 近年来引起大家的关注, 并开展了大量内生真菌研究, 但相对于其他真菌类群的研究, 我们对内生菌多样性的认识还很肤浅, 所研究的植物类群数量仅有数百种。但是从目前的研究结果分析, 平均每种宿主有4–5种专性内生真菌, 按地球目前已知25万种植物计算, 内生真菌总数可超过100万种(Petrini, 1991)。
我国学者在内生真菌的多样性、生态分布与功能以及活性化合物筛选等方面取得了重要进展。据不完全统计, 我国学者在SCI索引的239个期刊上发表论文910篇, 在中文期刊上发表论文951篇。在内生真菌多样性的检测与鉴定研究中, 由于有的内生真菌在培养基上不产孢或难以生长, Guo等(2000, 2001)建立了不产孢内生真菌的分子鉴定和从植物体内直接检测内生真菌多样性的分子方法, 因此传统的分离培养方法和分子方法的结合是当前内生真菌多样性研究的有效方法(Sun & Guo, 2012)。目前我国进行过内生真菌多样性研究的植物类群涉及到地衣(Li et al., 2007b)、针叶树(Wang & Guo, 2007)、禾草类(Li et al., 2004; Ren et al., 2008; Zhang et al., 2009, 2012b; Su et al., 2010)、香蕉(Cao et al., 2002)、水稻(Yuan et al., 2010)、兰科植物(Chen et al., 2011; Tan et al., 2012)、红树林(Xing et al., 2011; Xing & Guo, 2011)、药用植物(Sun et al., 2008; Wu & Guo, 2008; Wu et al., 2010; Xing et al., 2010)以及其他阔叶树植物(Sun et al., 2011, 2012)。在植物内生的拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)真菌多样性研究中, Wei等(2007)从浙江、广西、云南等地的罗汉松科、山茶科和红豆杉科常见植物中分离到24种拟盘多毛孢内生真菌, 其中包括3个新种、1个新纪录种。刘爱荣等(2007)从广东、广西和海南的红树林中分离到40种拟盘多毛孢属内生真菌, 以及从海南岛的罗汉松科、棕榈科和山榄科等植物中分离到32种拟
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盘多毛孢属内生真菌, 包括1个新种。
3.4水生真菌
相对于陆生环境, 我们对水生环境的真菌多样性还知之甚少。目前全世界已报道水生真菌约3,138种(Shearer et al., 2007)。根据蔡磊等人的最近统计，我国已报道的水生真菌(包括卵菌)有1,083种, 其中卵菌和壶菌107种, 接合菌38种, 子囊菌、担子菌及其无性型922种, 其他类群16种。在淡水中发现真菌978种, 海洋中发现真菌91种, 淡水和海洋交叉报道9种。中国报道的水生真菌新属、新种等新分类单元共178个。特别是我国淡水真菌多样性研究方面居于世界重要且领先的地位。如我国报道的淡水子囊菌及其无性型物种数(795种)约占全世界已知种类的70%。我国真菌学者对淡水生境中的真菌研究较多, 而对海洋真菌研究相对较少, 在咸水湖真菌方面缺少研究。
3.5真菌DNA条形码
在自然界中真菌具有丰富的物种多样性, 但是由于真菌形态简单, 传统的形态鉴定难度大; 而且许多真菌的培养物只有菌丝体, 不产生任何有性或无性孢子, 无法根据形态特征进行菌种鉴定; 另外在自然环境中只有<10%的物种可通过分离培养方法获得; 因此以分子生物学为基础的DNA条形码(barcode)技术对真菌物种的检测与鉴定将具有更大的意义和应用潜力。
为了筛选出适合真菌物种鉴定的DNA条形码, 国际真菌DNA条形码工作组组织了来自10多个国家的140多位科学家, 其中包括5位我国学者, 对全部主要真菌类群进行了6个基因序列评价, 结果表明ITS可使真菌物种的分辨率达到72%, 是目前真菌物种分辨率最高的单一DNA片段。同时ITS作为真菌DNA条形码的主要优势在于其大小合适(~500 bp)、引物通用性强、扩增成功率高、便于高通量测序与分析, 而且在GenBank等数据库中存有最多的DNA片段序列, 同时在生命条形码数据库(The Barcode of Life Data Systems, BOLD)中收集有凭证标本(菌种)标识的真菌ITS等DNA条形码序列(张宇和郭良栋, 2012)。因此, 2011年澳大利亚阿德雷德第四届国际生命条形码大会正式推荐ITS作为真菌的首选DNA条形码, 这对推动真菌DNA条形码与多样性研究具有里程碑意义(Schocha et al., 2012)。由于ITS条形码在不同的真菌类群中的物种分辨率有差异, 因此还需根据不同真菌类群的需求, 进行其他DNA条形码的筛选, 通过采取不同DNA条形码的组合, 提高真菌DNA条形码的物种分辨率(Zhao et al., 2011a, b)。随着DNA条形码技术的发展, 它将在真菌多样性研究中发挥更加重要的作用。
4微生物多样性资源保藏现状
目前, 我国已经报道微生物1万多种。微生物作为国家战略资源, 一方面需要开发新的菌种分离培养技术, 获得更多的可培养微生物菌种资源; 另一方面要做好微生物资源的收集与保藏。目前我国各微生物菌种保藏机构已收集保藏了大量微生物菌种资源, 如中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)保藏1,220属4,610种41,000株, 中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)保藏725属2,426种15,000株, 中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)保藏223属879种10,300株, 中国药学微生物菌种保藏管理中心(CPCC)保藏232属639种35,000株, 中国林业微生物菌种保藏管理中心(CFCC)保藏603属2,078种15,000株, 中国海洋微生物保藏中心(CMCC)保藏522属1,848种10,000株。同时, 我国各标本馆也保藏了大量的真菌标本, 如中国科学院微生物研究所菌物标本馆保藏标本48万多号、1万余种, 中国科学院昆明植物研究所标本馆保藏真菌标本7万多号、近1万种, 中国科学院沈阳应用生态研究所标本馆保藏真菌标本3万余号、1,000余种, 广东微生物研究所保藏真菌标本5万多号、2,000余种。
5展望
据Hawksworth(1991)估计全球有菌物(真核微生物)物种约150万种, 现已知约97,861种(Kirk et al., 2008), 仅占估计种数的6.5%。目前我国已发现菌物1.47万种, 而我国已知有维管束植物约3万种, 若按Hawksworth(1991)的估算方法(维管束植物种数:菌物种数=1:6)推算, 中国估计菌物种数约18万以上, 而目前已知种数约占估计种数的8.2%。另据Mora等(2011)不完全统计, 目前全世界已报道可培养的细菌约11,010种、古菌503种, 而我国总共报道的可培养种类约占全世界报道的10%, 可见我国微生物多样性资源的研究仍任重道远。
随着科学技术发展, 微生物多样性研究由传统的形态和培养方法, 逐渐转向以免培养的分子生物
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学技术为主, 特别是宏基因组DNA高通量测序和DNA条形码技术的结合将揭示环境中大量未被发现的微生物类群, 稳定性同位素探测、基因芯片以及转录组学等技术的应用, 将极大提高微生物功能多样性的研究水平。
在进一步开展微生物资源收集与保藏的基础上, 建立一系列的核心技术, 实现资源多样化、管理系统化、服务专业化、品质标准化, 建设功能齐全、技术先进的微生物物种和信息资源的高效共享平台, 为我国生命科学研究、生物技术创新及产业发展提供重要的菌种和生物信息等资源, 满足日益增长的科技研发与生产的需求, 推动我国微生物资源的保护和共享利用, 为国民经济的可持续发展做出重要贡献。
致谢:感谢周宇光研究员提供我国主要微生物菌种保藏机构已收集保藏的微生物数据, 杨祝良研究员提供中国科学院昆明植物研究所真菌标本数据, 李泰辉研究员提供广东微生物研究所真菌标本数据, 郑勇博士协助整理原核微生物文献数据, 孙翔博士协助整理内生真菌文献数据。
参考文献
Cao LX, You JL, Zhou SN (2002) Endophytic fungi from Musa acuminata leaves and roots in South China. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 18, 169–171. Cao P, Zhang LM, Shen JP, Zheng YM, Di HJ, He JZ (2012) Distribution and diversity of archaeal communities in selected Chinese soils. FEMS Microbiology Ecology, 80, 146–158.
Chen J, Hu KX, Hou XQ, Guo SX (2011) Endophytic fungi assemblages from 10 Dendrobium medicinal plants (Orchi-daceae). World Journal of Microbiology and Biotechnology, 27, 1009–1016.
Chen JB (陈建斌) (2011) A historical review of Lichenology study in China (中国地衣研究历史回顾). In: The Present Status and Potentialities of the Lichenology in China (中国地衣学现状与潜力)(eds Liu HJ (刘华杰), Jia ZF (贾泽峰), Ren Q (任强), Zhou QM (周启明)), pp. 16–45. Science Press, Beijing. (in Chinese)
Chen RR (陈瑞蕊), Shi YQ (施亚琴), Lin XG (林先贵), Zhang N (张宁), Tang WG (汤卫国) (2005) Effect of in-oculation of orchid mycorrhizal fungi on growth of tis-sue-cultured Dendeobium seedlings. Soils (土壤), 36, 658– 661. (in Chinese with English abstract)
Chen Z, Luo XQ, Hu RG, Wu MN, Wu JS, Wei WX (2010) Impact of long-term fertilization on the composition of denitrifier communities based on nitrite reductase analyses in a paddy soil. Microbial Ecology, 60, 850–861.
Cheng L, Qiu TL, Yin XB, Wu XL, Hu GQ, Deng Y, Zhang H
(2007) Methermicoccus shengliensis gen. nov., sp. nov., a thermophilic, methylotrophic methanogen isolated from oil-production water, and proposal of Methermicoccaceae fam. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 57, 2964–2969.
Cui HL, Gao X, Li XY, Xu XW, Zhou YG, Liu HC, Zhou PJ (2010) Halosarcina limi sp. nov., a halophilic archaeon from
a marine solar saltern, and emended description of the genus
Halosarcina. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 60, 2462–2466.
Cui HL, Lin ZY, Dong Y, Zhou PJ, Liu SJ (2007) Halorubrum litoreum sp. nov., an extremely halophilic archaeon from a solar saltern. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 57, 2204–2206.
Cui XL, Mao PH, Zeng M, Li WJ, Zhang LP, Xu LH, Jiang CL (2001) Streptimonospora salina gen. nov., sp. nov., a new member of the family Nocardiopsaceae. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 51, 357–363.
Dai YC (戴玉成), Yang ZL (杨祝良) (2008) A revised check-list of medicinal fungi in China. Mycosystema (菌物学报), 27, 801–824. (in Chinese with English abstract)
Dai YC (戴玉成), Zhou LW (周丽伟), Yang ZL (杨祝良), Wen HA (文华安), Bau T (图力古尔), Li TH (李泰辉) (2010) A revised checklist of edible fungi in China. Myco-systema (菌物学报), 29, 1–21. (in Chinese with English ab-stract)
Dai YC (戴玉成), Zhuang JY (庄剑云) (2010) Numbers of fungal species hitherto known in China. Mycosystema (菌物学报), 29, 625–628. (in Chinese with English abstract)
Ding Q, Liang Y, Legendre P, He XH, Pei KQ, Du XJ, Ma KP (2011) Diversity and composition of ectomycorrhizal com-munity on seedling roots: the role of host preference and soil origin. Mycorrhiza, 21, 669–680.
Dong HL, Zhang GX, Jiang HC, Yu BS, Chapman LR, Lucas CR, Fields MW (2006) Microbial diversity in sediments of saline Qinghai Lake, China: linking geochemical controls to microbial ecology. Microbial Ecology, 51, 65–82.
Fan L (范黎), Guo SX (郭顺星), Xiao PG (肖培根) (2000) A study on the mycorrhizal microstructure of six orchids. Chi-nese Bulletin of Botany (植物学通报), 17, 73–79. (in Chi-nese with English abstract)
Guo LD, Hyde KD, Liew ECY (2000) Identification of endo-phytic fungi from Livistona chinensis (Palmae) using mor-phological and molecular techniques. New Phytologist, 147, 617–630.
Guo LD, Hyde KD, Liew ECY (2001) Detection and identifi-cation of endophytic fungi within frond tissues of Livistona chinensis based on rDNA sequence. Molecular Phylogenet-ics and Evolution, 20, 1–13.
Guo LD (郭良栋) (2001) Advances of researches on endop- hytic fungi. Mycosystema (菌物系统), 20, 148–152. (in Chinese)
Hawksworth DL (1991) The fungal dimension of biodiversity:
578 生物多样性 Biodiversity Science第20卷
magnitude, significance, and conservation. Mycological Re-search, 95, 641–655.
He J, Shen J, Zhang L, Zhu Y, Zheng Y, Xu M, Di HJ (2007) Quantitative analyses of the abundance and composition of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea of a Chinese upland red soil under long-term fertilization practices. Environmental Microbiology, 9, 2364–2374.
He JZ, Zhang LM, Jin SS, Zhu YG, Liu F (2008) Bacterial communities inside and surrounding soil iron-manganese nodules. Geomicrobiology Journal, 25, 14–24.
He L, Li W, Huang Y, Wang LM, Liu ZH, Lanoot B, Vancanneyt M, Swings J (2005) Streptomyces jietaisiensis sp. nov., isolated from soil in northern China. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 55, 1939–1944.
He XH, Duan YH, Chen YL, Xu MG (2010) A 60-year journey of mycorrhizal research in China: Past, present and future directions. Science China: Life Sciences (中国科学: 生命科学), 53, 1374–1398.
Hou TW (侯天文), Jin H (金辉), Liu HX (刘红霞), An DJ (安德军), Luo YB (罗毅波) (2010) The variations of my-corrhizal fungi diversity among different growing periods of the dominant orchids from two habitats in the Huanglong valley, Sichuan. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 30, 3424–3432. (in Chinese with English abstract)
Huang SJ, Wilhelm SW, Harvey HR, Taylor K, Jiao NZ, Chen
F (2012) Novel lineages of Prochlorococcus and Synech-
ococcus in the global oceans. ISEM Journal, 6, 285–297. Jian WY, Zhu L, Dong XZ (2001) New approach to phylo- genetic analysis of the genus Bifidobacterium based on partial HSP60 gene sequences. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 51, 1633–1638. Jiang HC, Dong HL, Yu BS, Lv G, Deng SC, Wu YJ, Dai MG, Jiao NZ (2009) Abundance and diversity of aerobic anoxygenic phototrophic bacteria in saline lakes on the Tibetan plateau. FEMS Microbiology Ecology, 67, 268–278. Jiang HC, Dong HL, Yu BS, Ye Q, Shen J, Rowe H, Zhang CL (2008) Dominance of putative marine benthic Archaea in Qinghai Lake, north-western China. Environmental Microbiology, 10, 2355–2367.
Kirk PM, Cannon PF, Minter DW, Stalpers JA (2008) Diction-ary of the Fungi, 10th edn. CAB International, Oxon.
Li CJ, Nan ZB, Paul VH, Dapprich PD, Liu Y (2004) A new Neotyphodium species symbiotic with drunken horse grass (Achnatherum inebrians) in China. Mycotaxon, 90, 141– 147.
Li LF, Li T, Zhang Y.& Zhao ZW (2010) Molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and their distribution patterns related to host-plants and habitats in a hot and arid ecosystem, southwest China. FEMS Microbiology Ecology, 71, 418–427.
Li LF, Li T, Zhao ZW (2007a) Differences of arbuscular mycorrhizal fungal diversity and community between a cultivated land, an old field, and a never-cultivated field in a hot and arid ecosystem of southwest China. Mycorrhiza, 17,
655–665.
Li WC, Zhou J, Guo SY, Guo LD (2007b) Endophytic fungi associated with lichens in Baihua Mountain of Beijing, Chi-na. Fungal Diversity, 25, 95–106.
Li WJ, Xu P, Schumann P, Zhang YQ, Pukall R, Xu LH, Stackebrandt E, Jiang CL (2007c) Georgenia ruanii sp.
nov., a novel actinobacterium isolated from forest soil in Yunnan (China), and emended description of the genus Georgenia. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 57, 1424–1428.
Liang Y, Guo LD, Du XJ, Ma KP (2007) Spatial structure and diversity of woody plants and ectomycorrhizal fungus sporocarps in a natural subtropical forest. Mycorrhiza, 17, 271–278.
Liu AR, Xu T, Guo LD (2007) Molecular and morphological description of Pestalotiopsis hainanensis sp. nov., a new endophyte from the tropical region of China. Fungal Diver-sity, 24, 23–36.
Liu LJ, You XY, Guo X, Liu SJ, Jiang CY (2011) Metallosphaera cuprina sp. nov., an acidothermophilic, metal-mobilizing archaeon. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 61, 2395–2400. Liu RJ (刘润进), Jiao H (焦惠), Li Y (李岩), Li M (李敏), Zhu XC (朱新产) (2009) Research advance in species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 20, 2301–2307, (in Chinese with English abstract).
Liu YJ, Shi GX, Mao L, Cheng G, Jiang SJ, Ma XJ, An LZ, Du GZ, Johnson NC, Feng HY (2012) Direct and indirect in-fluences of 8 yr of nitrogen and phosphorus fertilization on Glomeromycota in an alpine meadow ecosystem. New Phy-tologist, 194, 523–535.
Liu YQ, Yao TD, Jiao NZ, Kang SC, Xu BQ, Zeng YH, Huang SJ, Liu XB (2009) Bacterial diversity in the snow over Tibetan Plateau Glaciers. Extremophiles, 13, 411–423.
Lu YH, Conrad R (2005) In situ stable isotope probing of methanogenic archaea in the rice rhizosphere. Science, 309, 1088–1090.
Ma YH, Zhang WZ, Xue YF, Zhou PJ, Ventosa A, Grant WD (2004) Bacterial diversity of the Inner Mongolian Baer Soda Lake as revealed by 16S rRNA gene sequence analyses.
Extremophiles, 8, 45–51.
Mora C, Tittensor DP, Adl S, Simpson AGB, Worm B (2011) How many species are there on earth and in the ocean?
PLoS Biology, 9, e1001127.
Petrini O (1991) Fungal endophytes of tree leaves. In: Micro-bial Ecology of Leaves (eds Andrews JH, Hirano SS), pp.
179–197. Springer Verlag, New York.
Ren AZ, Gao YB, Wang Y, Zhang X, Wei YK (2008) Diver-sity of clavicipitaceous fungal endophytes in Achnatherum sibiricum in natural grasslands of China. Symbiosis, 46, 21–31.
Rinaldi AC, Comandini O, Kuyper TW (2008) Ectomycor- rhizal fungal diversity: separating the wheat from the chaff.
Fungal Diversity, 33, 1–45.
第5期郭良栋: 中国微生物物种多样性研究进展 579
Schocha CL, Seifert KA, Huhndorf S, Robert V, Spougea JL, Levesque CA, Chen W, Fungal Barcoding Consortium (2012) Nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) region as a universal DNA barcode marker for Fungi. Pro-ceedings of the National Academy of Sciences, USA, 109, 6241–6246.
Shearer CA, Descals E, Kohlmeyer B, Kohlmeyer J, Mar-vanová L, Padgett D, Porter D, Raja HA, Schmit JP, Thor-ton HA, Voglymayr H (2007) Fungal biodiversity in aquatic habitats. Biodiversity and Conservation, 16, 49–67.
Smith SE, Read DJ (2008) Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press, San Diego
Su YY, Guo LD, Hyde KD (2010) Response of endophytic fungi of Stipa grandis to experimental plant function group removal in Inner Mongolia steppe, China. Fungal Diversity, 43, 93–101.
Su YY, Guo LD (2007) Arbuscular mycorrhizal fungi in non-grazed, restored and over-grazed grassland in the Inner Mongolia steppe. Mycorrhiza, 17, 689–693.
Su YY, Sun X, Guo LD (2011) Seasonality and host preference of arbuscular mycorrhizal fungi of five plant species in the Inner Mongolia steppe, China. Brazilian Journal of Micro-biology, 42, 57–65.
Sun JQ, Guo LD, Zang W, Ping WX, Chi DF (2008) Diversity and ecological distribution of endophytic fungi associated with medicinal plants. Science in China Series C: Life Sci-ences, 51, 751–759.
Sun X, Ding Q, Hyde KD, Guo LD (2012) Community struc-ture and preference of endophytic fungi of three woody plants in a mixed forest. Fungal Ecology, 5, 624–632.
Sun X, Guo LD, Hyde KD (2011) Community composition of endophytic fungi in Acer truncatum and their role in de-composition. Fungal Diversity, 47, 85–95.
Sun X, Guo LD (2012) Endophytic fungal diversity: review of traditional and molecular techniques. Mycology, 3, 65–76. Tan XM, Chen XM, Wang CL, Jin XH, Cui JL, Chen J, Guo SX, Zhao LF (2012) Isolation and identification of endo-phytic fungi in roots of nine Holcoglossum plants (Orchida-ceae) collected from Yunnan, Guangxi, and Hainan prov-inces of China. Current Microbiology, 64, 140–147.
Tian JQ, Wang YF, Dong XZ (2010) Methanoculleus hydrogenitrophicus sp. nov., a methanogenic archaeon isolated from wetland soil. International Journal of System- atic and Evolutionary Microbiology, 60, 2165–2169.
Wang Q, He XH, Guo LD (2012) Ectomycorrhizal fungus communities of Quercus liaotugensis Koidz of different ages in a northern China temperate forest. Mycorrhiza, 22, 461–470.
Wang SA, Yang QA, Liu ZH, Sun L, Wei D, Zhang JZ, Song JZ, Yuan HF (2010) Haloterrigena daqingensis sp. nov., an extremely haloalkaliphilic archaeon isolated from a saline-alkaline soil. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 60, 2267–2271.
Wang XJ, Yang J, Chen XP, Sun GX, Zhu YG (2009) Phylogenetic diversity of dissimilatory ferric iron reducers in paddy soil of Hunan, South China. Journal of Soils and
Sediments, 9, 568–577.
Wang Y, Guo LD (2007) A comparative study of endophytic fungi in needles, bark, and xylem of Pinus tabulaeformis.
Canadian Journal of Botany, 85, 911–917.
Wei JC (1991) An Enumeration of Lichens in China. Interna-tional Academic Publishers, Beijing.
Wei JG, Xu T, Guo LD, Liu AR, Zhang Y, Pan XH (2007) Endophytic Pestalotiopsis species associated with plants of Podocarpaceae, Theaceae and Taxaceae in southern China.
Fungal Diversity, 24, 55–74.
Woese CR, Fox GE (1977) Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 74, 5088–5090. Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (1990) Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 87, 4576–4579.
Wu LQ, Guo SX (2008) Interaction between an isolate of dark-septate fungi and its host plant Saussurea involucrata.
Mycorrhiza, 18, 79–85.
Wu LQ, Lv YL, Meng ZX, Chen J, Guo SX (2010) The pro-moting role of an isolate of dark-septate fungus on its host plant Saussurea involucrata Kar. et Kir. Mycorrhiza, 20, 127–135.
Wu LQ, Ma K, Lu YH (2009) Rice roots select for type I methanotrophs in rice field soil. Systematic and Applied Microbiology, 32, 421–428.
Xi LJ, Ruan JS, Huang Y (2012) Diversity and biosynthetic potential of culturable Actinomycetes associated with ma-rine sponges in the South China Seas. International Journal of Molecular Sciences, 13, 5917–5932.
Xi LJ, Zhang LM, Ruan JS, Huang Y (2011) Nonomuraea maritima sp. nov., isolated from coastal sediment in Bohai Bay, China. International Journal of Systematic and Evolu-tionary Microbiology, 61, 2740–2744.
Xia WW, Zhang CX, Zeng XW, Feng YZ, Weng JH, Lin XG, Zhu JG, Xiong ZQ, Xu J, Cai ZC, Jia ZJ (2011) Autotrophic growth of nitrifying community in an agricultural soil. ISME Journal, 5, 1226–1236.
Xiang XY, Dong XZ, Huang L (2003) Sulfolobus tengchong- ensis sp. nov., a novel thermoacidophilic archaeon isolated from a hot spring in Tengchong, China. Extremophiles, 7, 493–498.
Xin HW, Itoh T, Zhou PJ, Suzuki K, Kamekura M, Nakase T (2000) Natrinema versiforme sp. nov., an extremely halophilic archaeon from Aibi salt lake, Xinjiang, China.
International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 50, 1297–1303.
Xing XK, Chen J, Xu MJ, Lin WH, Guo SX (2011) Fungal endophytes associated with Sonneratia (Sonneratiaceae) mangrove plants on the south coast of China. Forest Pa-thology, 41, 334–340.
Xing XK, Guo SX, Fu JG (2010) Biodiversity and distribution of endophytic fungi associated with Panax quinquefolium L.
cultivated in a forest reserve. Symbiosis, 51, 161–166.
Xing XK, Guo SX (2011) Fungal endophyte communities in
580 生物多样性 Biodiversity Science第20卷
four Rhizophoraceae mangrove species on the south coast of China. Ecological Research, 26, 403–409.
Xu P, Li WJ, Tang SK, Zhang YQ, Chen GZ, Chen HH, Xu LH, Jiang CL (2005) Naxibacter alkalitolerans gen. nov., sp. nov., a novel member of the family 'Oxalobacteraceae' isolated from China. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 55, 1149–1153.
Xu Y, Wang ZX, Xue YF, Zhou PJ, Ma YH, Ventosa A, Grant WD (2001) Natrialba hulunbeirensis sp. nov. and Natrialba chahannaoensis sp. nov., novel haloalkaliphilic archaea from soda lakes in Inner Mongolia Autonomous Region, China. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 51, 1693–1698.
Xu Y, Zhou PJ, Tian XY (1999) Characterization of two novel haloalkaliphilic archaea Natronorubrum bangense gen. nov., sp. nov. and Natronorubrum tibetense gen. nov., sp. nov.
International Journal of Systematic Bacteriology, 49, 261– 266.
Xue YF, Xu Y, Liu Y, Ma YH, Zhou PJ (2001) Thermoan- aerobacter tengcongensis sp. nov., a novel anaerobic, saccharolytic, thermophilic bacterium isolated from a hot spring in Tengcong, China. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 51, 1335–1341. Yang Y, Wan MX, Shi WY, Peng H, Qiu GZ, Zhou JZ, Liu XD (2007) Bacterial diversity and community structure in acid mine drainage from Dabaoshan Mine, China. Aquatic Microbial Ecology, 47, 141–151.
Yao ZY, Kan FL, Wang ET, Wei GH, Chen WX (2002) Characterization of rhizobia that nodulate legume species of the genus Lespedeza and description of Bradyrhizobium yuanmingense sp. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 52, 2219–2230.
Yuan ZL, Lin FC, Zhang CL, Kubicek CP (2010) A new spe-cies of Harpophora (Magnaporthaceae) recovered from healthy wild rice (Oryza granulata) roots, representing a novel member of a beneficial dark septate endophyte. FEMS Microbiology Letters, 307, 94–101.
Zhang GS, Tian JQ, Jiang N, Guo XP, Wang YF, Dong XZ (2008) Methanogen community in Zoige wetland of Tibetan plateau and phenotypic characterization of a dominant uncultured methanogen cluster ZC-I. Environmental Microbiology, 10, 1850–1860.
Zhang LM, Hu HW, Shen JP, He JZ (2012a) Ammonia- oxidizing archaea have more important role than ammonia-oxidizing bacteria in ammonia oxidation of strongly acidic soils. ISEM Journal, 6, 1032–1045.
Zhang S (张偲), Zhang CS (张长生), Tian XP (田新朋), Wang FZ (王发左), Li J (李洁) (2010) The study of diversities of marine microbes in China. Bulletin of Chinese Academy of Sciences (中国科学院院刊), 25, 651–658. (in Chinese with English abstract)
Zhang X, Ren AZ, Wei YK, Lin F, Li C, Liu ZJ, Gao YB
(2009) Taxonomy, diversity and origins of symbiotic endo-phytes of Achnatherum sibiricum in the Inner Mongolia Steppe of China. FEMS Microbiology Letters, 301, 12–20. Zhang XX, Li CJ, Nan ZB, Matthew C (2012b) Neotyphodium endophyte increases Achnatherum inebrians (drunken horse grass) resistance to herbivores and seed predators. Weed Research, 52, 70–78.
Zhang Y, Guo LD, Liu RJ (2004) Survey of arbuscular my-corrhizal fungi in deforested and natural forest land in sub-tropical region of Dujiangyan, southwest China. Plant and Soil, 261, 257–263.
Zhang Y (张宇), Guo LD (郭良栋) (2012) Progress of fungal DNA barcode. Mycosystema (菌物学报). (in press) (in Chi-nese with English abstract)
Zhao DD, Zhao ZW (2007) Biodiversity of arbuscular my-corrhizal fungi in the hot-dry valley of the Jinsha River, southwest China. Applied Soil Ecology, 37, 118–128.
Zhao P, Luo J, Zhuang WY, Liu XZ, Wu B (2011a) DNA bar-coding of the fungal genus Neonectria and the discovery of two new species. Science China C: Life Sciences, 54, 664–774.
Zhao P, Luo J, Zhuang WY (2011b) Practice towards DNA barcoding of the nectriaceous fungi. Fungal Diversity, 46, 183–191.
Zheng Y, Yang W, Sun X, Wang SP, Rui YC, Luo CY, Guo LD (2012) Methanotrophic community structure and activity under warming and grazing of alpine meadow on the Tibetan Plateau. Applied Microbiology and Biotechnology, 93, 2193–2203.
Zheng Y, Zhang LM, Zheng YM, Di HJ, He JZ (2008) Abundance and community composition of methanotrophs in a Chinese paddy soil under long-term fertilization practices. Journal of Soils and Sediments, 8, 406–414. Zheng Y (郑钰), Gao B (高博), Sun LF (孙立夫), Bing YH (邴艳红), Pei KQ (裴克全) (2010) Diversity of fungi associated with Rhododendron argyrophyllum and R.
floribundum hair roots in Sichuan, China. Biodiversity Science (生物多样性), 18, 76–82. (in Chinese with English abstract).
Zhou ZF, Zheng YM, Shen JP, Zhang LM, He JZ (2011) Response of denitrification genes nirS, nirK, and nosZ to irrigation water quality in a Chinese agricultural soil.
Environmental Science and Pollution Research, 18, 1644–1652.
Zhu JX, Liu XL, Dong XZ (2011a) Methanobacterium movens sp. nov. and Methanobacterium flexile sp. nov., isolated from lake sediment. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 61, 2974–2978.
Zhu LF, Wu Q, Dai JY, Zhang SN, Wei FW (2011b) Evidence of cellulose metabolism by the giant panda gut microbiome.
Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 108, 17714–17719.
(责任编辑: 时意专)
微生物多样性对植物群落影响的研究进展(1)(1)
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
高通量测序：环境微生物群落多样性分析
(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群
落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
中国微生物物种多样性研究进展_郭良栋.
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.wendangku.net/doc/1a7773594.html, —————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ? 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.wendangku.net/doc/1a7773594.html, 中国微生物物种多样性研究进展 郭良栋* (中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101) 摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。 关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术 Progress of microbial species diversity research in China Liangdong Guo * State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques. Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直 接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。 Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
微生物学[第十三章微生物物种的多样性]山东大学期末考试知识点复习
第十三章微生物物种的多样性 一、要点提示 1．生物的多样性系指遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。由于微生物具有与高等动植物迥然不同的特点，使微生物在营养类型、呼吸类型、代谢类型3方面也呈现出丰富的多样性。 2．长期以来人们对细菌的认识仅从形态结构、生理生化、免疫学特性、生态分布进行区分。由于分子生物学方法的建立和发展，特别是16S rRNA寡核苷酸的序列分析，改变或修正了对细菌人为地传统分类的概念，进入了细菌系统发育和自然进化的研究阶段。按照Woese的观点，真细菌占据自然界生物三大域中的一个域，即：细菌域。在确认了16S rRNA中标志性的寡核苷酸保守序列后，真细菌被划分为12个独特的类群。每个类群可以看成是独立的门，它包括了《伯杰系统细菌学手册》中所描述的23个门的细菌。腐生型的细菌在自然界中碳、氮、硫、磷4种元素的循环和能量流动中起着不可替代的作用；一些种是动、植物和人的致病菌，与动、植物的生长和人体健康密切相关；一些具有特殊形态，如具附属物或鞘的细菌，产子实体的黏细菌等，它们的存在丰富了微生物物种的多样性。 3．古生菌是极端环境微生物，它们在形态结构、营养代谢、生理特性、遗传物质及生态分布等方面与真细菌具有十分明显的差异。16S rRNA寡核苷酸序列分析表明它们是生物总系统发育中一个重要的域，包括：产甲烷古生菌、极端嗜热S0代谢菌、极端嗜盐古生菌、无细胞壁的热原体和还原硫酸盐古生菌5个类群。古生菌的发现为人们利用古生菌中的嗜热酶(例如：Taq、Pfu DNA聚合酶)、产甲烷辅酶及其他参与碳、氮物质代谢的酶类，进行分子生物学研究和进行酶法水解、酶法转化制取有用产品提供了丰富的微生物资源。另外，对古生菌嗜热、嗜酸、厌氧、耐高盐、产甲烷、还原硫酸盐及光介导ATP合成的研究，为探索地球上早期原始生命的起源，提供了有力的佐证。 4．生物的共同祖先沿着真细菌、古生菌、真核生物3条路线进化。目前认
北师大版生物八下第22章物种的多样性
第22章物种的多样性 (夜郎中学：余明灯） 第1节生物的分类 一．教学目标： １．尝试根据一定的特征对生物进行分类； ２．生物分类原则、等级和基本单位 ３．练习编写检索表 ４．说明对生物统一命名的重要性 二．教学重难点： １．生物分类的方法；生物命名的方法 ２．活动“尝试对生物分类” ３．活动“编制检索表” 三．课时安排：2课时 四．教学过程： 第1课时 《一》创设情景、引入新课 地球上约有35万中植物和150多万种动物，它们有的形态结构相似，有的彼此千差万别，我们怎样识别这些种类繁多的生物呢？当我们到商品繁多的超市购买东西，会很容易的找到我们所需要的，为什么？——因为它们是按一定的规律分类排列的。认识生物也要采用类似商品分类的方法，根据生物的某些特征将它们分门别类，这就是生物分类。 《二》活动“尝试对生物分类” 【活动过程】：展示图片 观察图片上这些你们所熟悉的各种生物，各小组讨论分析，尝试将它们分成不同的生物类群。 检查结果 问：你们组是根据什么将这些生物分类的？（性状差异和亲缘关系）【导出】：根据这个原则，生物学家将地球上现存的生物依次分为7个等级：界、门、纲、目、科、属、种 （其中基本单位是——种，即为最小的单位；最大的单位是界。）；把各个分类等级按其高低和从属关系顺序排列起来，就构成生物分类的阶层系统。如教材
31页—32页在分类阶层系统中，我们都可以在不同的分类单位中找到各种生物的位置。 刚才看了同学们的分类情况，各有不同，这样是否有利于我们识别生物？如果各执一词是不是就乱套了？那么我们是否需要一个统一的标准呢？ （需要） 所以生物学家根据生物特征的差异，编制出生物检索表。 讲解编制方法 活动“编写检索表” 第2课时 《一》复习旧课，引入新课 【提问】：（1）生物学家们为了弄清各种生物之间的亲缘关系是怎样将生物进行分类的？ （界、门、纲、目、科、属、种） （2）为了便于人们按照统一的标准识别生物，生物学家们依据什么 编制了什么来进行生物的分类？ （生物特征差异检索表） 【引入】：很好！我们要认识一件事物，首先要给它命名，认识生物也是如此，今天我们 就来看看生物的命名。 《二》生物的命名 【师生活动】：在我们认识生物的过程中发现，由于不同的地区，同一种生物往往有多个名称。 请看图，图上的生物在我们这里叫什么名字呢？——（红苕） 这是我们平时喜欢吃的红苕，但它有多个名字哦，在北京则称之为白薯，到了湖南就变成了红薯，江苏又叫山芋，而山东和东北又称之为地瓜。 请再看看图中的这两株植物是什么？——（土豆山药） 不同的两种植物它们却有一个共同的名字——山药，像上面这样两中情况再现实生活中比较常见，那么这样是否方便呢？（容易引起歧义）
全国生物多样性保护知识竞赛试题
全国生物多样性知识竞赛试题 填空式选择题一、 1. “国际生物多样性日”从2001年起定为每年的（）。 A.６月５日 B.４月22日 C. 5月22日 D.12月29日 2. “世界环境日”是每年的（） A． 6月5日 B. 5月22日 C. 4月20日 D. 12月25日 3.《生物多样性公约》于（）通过，（）正式生效。A．1993年，1994年 B. 1992年，1993年 C. 1997年，1998年 D. 2001年，2002年 4．《生物多样性公约》的三个主要目标是（） A．生物多样性保护、可持续利用和惠益共享 B．保护野生植物、保护野生动物和保护人体健康 C．保护遗传资源、保护环境和保护森林 D．发展农业、林业和渔业 5. 《生物多样性公约》的英文简称是（） A． 6. 生物多样性包括（） A．动物多样性、植物多样性、微生物多样性 B．生态系统多样性、物种多样性、遗传多样性
C．森林多样性、草原多样性、湿地多样性 D．地球圈、大气圈、生物圈 7. 根据《中国生物多样性国情研究报告》初步评估，中国生物多样性的经济价值为（）。 A. 39330亿人民币 B. 1800亿人民币 C. 220亿人民币 D. 100亿人民币 8. 目前世界生物多样性总的趋势是（） A．锐减 B．破坏得到有效控制 C．物种不再灭绝 D．递增 / 7 9. 中国履行《生物多样性公约》工作协调组共有（）个部门组成，由（）牵头。 A.18，科技部 B.20，国家环保总局 C.22，外交部 D.21，教育部 10. 中国履行《生物多样性公约》国家联络点和履约办公室设在（） A.外交部 B.国家环保总局 C.财政部 D.科技部
保护物种多样性练习题及答案
保护物种多样性 基础达标： 一、选择题 1、人们的生活离不开生物圈，保护生物多样性就是保护（ D ） A、环境 B、动物 C、植物 D、人类自己 2、下列关于生物多样性面临威胁的原因叙述中，哪一项不正确（B） Ａ、毁林开垦，水土流失、环境恶化等原因造成森林面积锐减 Ｂ、火山爆发、地震濒发、瘟疫流行等自然灾害是造成我国生物多样性锐减的重要原因Ｃ、人类对动植物资源的滥捕、乱伐及不合理的开发利用，造成大量物种濒临灭绝 Ｄ、人类活动缺乏环保意识，造成生物生存环境的严重破坏造成的 二、填空题 4、生物的多样性包括生物种类的多样性、基因的多样性和生态系统的多样性，生物种类的多样性实质是基因的多样性。保护生物多样性的根本措施是保护生态系统的多样性。 5、保护生物多样性最有效的措施是建立自然保护区。 能力提升： 一、选择题 1、我国正在修建的青藏铁路，在穿过可可西里、楚马尔河、索加等自然保护区的线路上采取了绕避、设置通道等措施，这样做（D）①能减少青藏铁路的建设投资②体现了人类在自然面前的无能为力 ③有利于保护生态平衡④有利于保护环境 A、①② B、①③ C、②④ D、③④ 2、目前生物多样性总的趋势是 ( B ) A．生物不再灭绝 B．继续减少 C．破坏得到有效控制 D．继续增多 3、生物多样性越丰富的地区，生态系统的自动调节能力就（A） A、越强 B、越弱 C、时强时弱 D、不受影响 二、填空题 4、建立东北虎繁育中心保护东北虎，建立青海湖鸟岛自然保护区保护斑头雁等鸟类，将捕杀藏羚羊者绳之以法，以上保护生物多样性的措施分别属于迁地保护、就地保护、法制管理。 5、近几年来，野生动植物的种类和数量正在锐减，许多科学家通过各种媒体呼吁保护物种的多样性已迫在眉睫。 综合探究： 阅读下列三个事例，并回答有关问题。 事例一我国海南岛的森林覆盖率在1956年为25.7%，1965年为18.2%，1981年为8.53%，并且因遮盖地面程度大大降低，从而导致坡垒等珍贵植物濒临灭绝，裸实等珍贵药用植物灭绝。 事例二我要西北某县野生甘草面积1967年为4万多公顷，30年后已经有一半挖尽。 事例三一种原产日本的林业害虫，于20世纪80年代入侵我国华南沿南地区，并且由于
微生物的生物多样性简介
微生物的生物多样性简介 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源。微生物的种类仅次于昆虫，是生命世界里的第二大类群。然而由于微生物的微观性，以及研究手段的限制，许多微生物的种群还不能分离培养，其已知种占估计种的比例仍很小。从下面的两张统计表中可以看出。 中国微生物已知物种数与世界已知物种数的比较 微生物的已知种数和估计总种数
微生物是生物中一群重要的分解代谢类群，没有微生物的活动地球上的生命是不可能存在的。它们是地球上最早出现的生命形式，其生物多样性在维持生物圈和为人类提供广泛而大量的未开发资源方面起着主要的作用。 微生物的多样性包括所有微生物的生命形式、生态系统和生态过程以及有关微生物在遗传、分类和生态系统水平上的知识概念。 物种是生物多样性的表现形式，与其它生物类群相比，人类对微生物物种多样性的了解最为贫乏。以原核生物界为例，除少数可以引起人类、家畜和农作物疾病的物种外，对其它物种知之甚少。人们甚至不能对世界上究竟存在多少种原核生物作出大概的估计。真菌是与人类关系比较密切的生物类群，目前已定名的真菌约有8万种，但据估计地球上真菌的数量约为150万种，也就是说人们已经知道的真菌仅为估计数的5％。 微生物的多样性除物种多样性外，还包括生理类群多样性、生态类型多样性和遗传多样性。 微生物的生理代谢类型之多，是动植物所不及的。微生物有着许多独特的代谢方式，如自养细菌的化能合成作用、厌氧生活、不释放氧的光合作用、生物固氮作用、对复杂有机物的生物转化能力、分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力，抵抗热、冷、酸、碱、高渗、高压、高辐射剂量等极端环境的能力，以及病毒的以非细胞形态生存的能力等。微生物产生的代谢产物种类多，仅大肠杆菌一
中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其气候解释
生物多样性 2008, 16 (5): 470–476 doi: 10.3724/SP.J.1003.2008.08027 Biodiversity Science http: //https://www.wendangku.net/doc/1a7773594.html, 中国种子植物物种多样性的大尺度 分布格局及其气候解释 冯建孟* (大理学院生命科学与化学学院, 云南大理 671000) 摘要:物种多样性分布格局的研究对于生物多样性的保护具有重要意义。为了解中国种子植物物种多样性的空间分布格局, 本研究利用大尺度的物种分布数据, 结合GIS和统计分析方法, 探讨了中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其与气候的关系。结果表明, 中国种子植物的物种丰富度和物种密度存在较大的空间变异。从南到北, 物种密度呈显著递减趋势, 而物种丰富度的递减趋势不够明显。面积、年平均温度、年平均降水量和无霜期对物种丰富度、物种密度分布格局均无显著影响。温度年较差、最冷月均温、年平均温度和年平均降水量的空间分异对物种丰富度的分布格局均有显著影响; 温度年较差、最冷月均温和单位面积的年平均温度、年平均降水量的空间分异均显著影响物种密度的分布格局。温度年较差在一定程度上决定了物种丰富度与物种密度的总体分布格局, 而年平均温度以及单位面积的年平均温度空间分异对上述格局的解释率则相对较低。在大尺度的物种多样性格局及其气候解释的相关研究中, 气候因子的空间变异和季节性分异相对表示气候总体水平的年平均温度和年平均降水量而言, 可能更值得关注。 关键词: 物种多样性, 气候因子, 季节性分异, 空间分异, 中国种子植物 Spatial patterns of species diversity of seed plants in China and their cli-matic explanation Jianmeng Feng* College of Life Science and Chemistry, Dali University, Dali, Yunnan 671000 Abstract: Understanding spatial patterns of species diversity is a hot topic in global ecology because of its significance to biodiversity conservation. We investigated spatial patterns of Chinese seed plant species di-versity and analyzed the correlation between species richness and climatic factors at a large scale. Floral in-formation was obtained from national and regional records of seed plants, and climatic data were taken from 642 observatory sites across China between 1970 and 2000. We detected large spatial variation in species richness and density. Species density decreased with latitude. The following did not affect the spatial patterns of species richness and species density: area, mean annual temperature, mean annual precipitation, and frost-free days. Spatial patterns of species richness were affected by annual variation in mean annual tem-perature, mean temperature during the coldest month, spatial variation of mean annual temperature and pre-cipitation. Spatial patterns of species density were principally shaped by annual variation in mean annual temperature, mean temperature during the coldest month, spatial variation of mean annual temperature per unit area and spatial variation of mean annual precipitation per unit area. Linear step-wise regression models indicated that annual variation in mean annual temperature influenced spatial patterns of species richness, while spatial variation in mean annual temperature and the spatial variation in mean annual temperature per unit area fine-tuned them. Our results imply that spatial and seasonal variation in climatic factors can not be overlooked in research on spatial patterns of species diversity at large scales. —————————————————— 收稿日期: 2008-02-02; 接受日期: 2008-06-11 基金项目: 大理学院科研启动基金 * 通讯作者Author for correspondence. E-mail: fjm@https://www.wendangku.net/doc/1a7773594.html,
微生物多样性研究进展
姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学 微生物多样性研究进展 摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。 关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。 1核酸探针杂交技术 核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
土壤微生物群落多样性研究方法及进展_1
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。
微生物之微生物多样性分析-DGGE
变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳只能通过片段大小不同在同一浓度的胶上电泳迁移率不同而分离不同的DNA片段，对于片段大小接近或相同的DNA片段无法做到有效地分离；DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) 即变性梯度凝胶电泳，是利用DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。 DGGE作为一种成熟的分子生物学技术被广泛应用于环境科学（土壤、海洋、河流、冰川、淤泥等）、医学（各种疾病治疗前后，病变部位微生物的差异）、人体（鼻咽、口腔、黏膜、肠道）等领域进行微生物多样性分析。 实验流程图： 实验结果 实验结果包括以下内容 1 引物设计 以下是DGGE中常用的引物，我们将根据客户的不同需求，进行针对性的引物设计。 引物序列（5’-3’）
细菌 16S V3 区扩 增引物 357-F-GC CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG GCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG 518r ATTACCGCGGCTGCTGG 引物 序列（5’-3’） 真核 18S V1-3区扩增引物 Euk1A CTGGTTGATCCTGCCAG EukA516r-GC CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCA CGGGGGGACCAGACTTGCCCTCC 2 基因组DNA 抽提电泳检测图 针对客户的样本来源不同，我们针对性优化不同的基因组抽提方法，已达到提取效果最佳。 说明：1-8为样本所抽提基因组DNA，上样量3uL；M 为1kb Marker 上数第一条带为8 kb，中间的亮带为3kb，浓度为30ng/uL，其余为10 ng/uL。 3 目的片段PCR 检测 说明：1-8为样本，负为负对照（说明我们的实验没有污染，这对分子实验是至关重要的），上样量为5uL；M 为DL2000 Marker，上样量3uL。其中亮带为20ng/uL，其余为10 ng/uL。 Reconditioning PCR： 第一轮PCR 产物将会作为新的模板再进行少数循环的第二轮PCR 扩增，这叫做“Reconditioning PCR”。由于在“ Reconditioning PCR”的过程中引物和模板之
生物多样性和人类的关系
生物多样性与人类的关系 摘要： 随着社会经济的加速发展，人们的生活水平都迅速地提高了，但是与此同时，与我们人类共同拥有地球母亲的其他生物日益的减少，生物的多样性受到严酷的考验和威胁，于是保护生物多样性是当前世界国家最紧迫的任务之一，也是全球生物学界共同关心的焦点问题之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭，很多生物在没有被人类认识以前就消亡了，这对人类无疑是一种悲哀和灾难。保护生物多样性的行动势在必行、迫在眉睫。 关键词：生物多样性，威胁，保护 一、生物多样性的认识 生物多样性包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。其中，物种的多样性是生物多样性的关键条件，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。目前我们已经知道的生物大约有200万种，这些形形色色的生物物种就构成了生物物种的多样性。 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，由遗传（基因）多样性，物种多样性和生态系统多样性等部分组成。遗传（基因）多样性是指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式，可分为区域物种多样性和群落物种（生态）多样性。生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性。遗传（基因）多样性和物种多样性是生物多样性研究的基础。 二、生物多样性对人类的影响 生物多样性提供了地球生命的基础，包括人类生存的基础。除了经济价值和生态价值外，还具有重大的社会价值，如艺术价值、美学价值、文化价值、科学价值、旅游价值等。许多动物、植物和微生物物种的价值现在还不清楚，如果这些物种遭到破坏，后代人就不再有机会利用，因此必须注意保护，才能使社会实现可持续发展。 人类也是生物多样性的一部分。没有生物多样性，人类不能在地球上生存。
生物多样性及中国生物多样性的保护
生物多样性及中国生物多样性的保护摘要：生物多样性已成为当今研究世界环境问题的重要课题之一,受到世界各国的普遍重视。从生物多样性的概念出发,分析了生物多样性丧失的原因,提出了生物多样性保护的措施和建议，，以期为我国生物多样性保护工作提供更加有力的理论依据和行动指导，全面推动我国该项事业的顺利开展。 关键词：生物多样性；保护规划；政策体系；生物多样性丧失; 生物多样性保护 Abstract: biological diversity has become one of the important task to research the world environmental problems, is paid attention to by the countries all over the world. Starting from the concept of biodiversity, it analyses the reasons of the loss of biodiversity, and puts forward the measures and Suggestions to protect the biological diversity, and in order to biodiversity protection work in China to provide a more powerful theory basis and action guide, comprehensively promote the smooth development in the cause of our country. Key words:biological diversity; Protection plan; Policy system; Loss of biodiversity; Biodiversity conservation 生物多样性是当今世界生物环境研究中的重要课题,是现代生物学所亟力于维护与追求的目标。全球生态环境的平衡有赖于生态系统多样性的维护。生物多样性的问题已经被联合国环境规划署(NUEP)
各种生物多样性指数计算
Shannon-wie ner 指数 Simpson 指数计算公式 生物多样性测定主要有三个空间尺度：a多样性，B多样性，丫多样性。a 多样性主要关注局域均匀生境下的物种数目，因此也被称为生境内的多样性 (within-habitat diversity )。B多样性指沿环境梯度不同生境群落之间物种 组成的的相异性或物种沿环境梯度的更替速率也被称为生境间的多样性 (between-habitat diversity )，控制B多样性的主要生态因子有土壤、地 貌及干扰等。丫多样性描述区域或大陆尺度的多样性，是指区域或大陆尺度的物种数量，也被称为区域多样性(regional diversity )。控制丫多样性的生态过程主要为水热动态，气候和物种形成及演化的历史。 a多样性 a. Gleason (1922 )指数 D=S/I nA 式中A为单位面积，S为群落中的物种数目。 b. Margalef (1951 ，1957，1958 )指数 D= (S-1 ) /lnN 式中S为群落中的总数目，N为观察到的个体总数。 (2)Simpson 指数 D=1- 2Pi2
式中Pi种的个体数占群落中总个体数的比例。 (3)种间相遇机率(PIE)指数 D=N (N-1 ) / 2Ni (Ni-1 ) 式中Ni为种i的个体数，N为所在群落的所有物种的个体数之和。 (4)Shannon-wiener 指数 H' = - 2PilnPi 式中Pi=Ni/N 。 (5)Pielou均匀度指数 E=H/Hmax 式中H为实际观察的物种多样性指数，Hmax为最大的物种多样性指数, Hmax=LnS (S为群落中的总物种数) (6 )举例说明 例如，设有A,B,C,三个群落，各有两个物种组成，其中各种个体数组成如下： 请计算它的物种多样性指数。 Simps on 指数： Dc=1- 2Pi2=1-艺(Ni/N ) 2=1-[(99/100)2+(1/100)2]=0.0198