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肠腔微生物生态学

AGRO

ALIMENTAIRE

Ecologie microbienne intestinale

Pr. G Le Blay

UMR-CNRS 6197. Laboratoire de Microbiologie des Environnements Extrêmes-UBO-IUEM

Ecologie

Science qui étudie les relations entre les individus (isolément et/ou en groupe constitué),et entre les individus et leur milieu (biotique &abiotique)

éspèce ou individu 1

Milieu / H?te

Interactions biotiques Interactions abiotiques

eau, air, a w , pH, minéraux température Intraspécifiques Interspécifiques

(compétiteur, parasite,..)

Ce terme vient du grec oikos (?maison ?, ?habitat ?) et logos (?science ?, ?connaissance ?): c'est la science de la maison, de l'habitat.

éspèce ou individu 2

Dethlefsen et al., 2007. Nature 449, 811-818

Microbiote intestinal

?Généralités sur le tube digestif

?Méthodologies et biodiversité du microbiote intestinal (MI)

?Stabilité du microbiote intestinal

?Impact de l’h?te sur le microbiote

?Fonctions du microbiote intestinal, impact sur l’h?te ?Modifications du microbiote (age, ATB, maladies)

L’intestin humain contient ~1.2kg de 190 genres

Intestin grêle

/ml contenu Lactobacillus spp .,Gram positive

Estomac

~ 103CFU/ml contenu e.g . Lactobacilli,Streptococci

C?lon

~1010-1011CFU/g contenu

Bactero?des , Enterobacteria,Bifidobacteria,Lactobacilli , Enterococci, Fusobacteria Spécifique à chacun

Human gastrointestinal tract (GIT)

?Anaerobiosis ?pH

?Retention time ?Redox potential The types and amount of bacteria present in the different parts of the GIT will depend on physico-chemical conditions

?Substrates availability

?Presence of inhibitors

Bile, pancreatic secretion

Human gastrointestinal tract (GIT)

Fallingborg, 1999. Danish Medical Bulletin, 46:183-96

In adult

Cummings & Macfarlane, 1991. J. Appl. Bacteriol., 70:443-59.

Electron micrograph of human colonic contents,showing different types of bacteria resident upon food particles (Macfarlane)

Due to accessibility problems, most of the analysis

have been done on faecal samples.

Epithelium

Colonic microbiota

Le microbiote intestinal est une communauté en équilibre dans un environnement imposé par l ’h?te .

Sa composition est déterminée par les interactions

écologiques (concurrence pour les nutriments, les sites d’adhésion) entre les microorganismes .

Raibaud & Ducluzeau, 1984

comptes sur Petri

Jusque dans Advantages of plate counts / molecular techniques

Detection of viable (or cultivable bacteria)Possibility to isolate bacteria for further analysis

phenotypic & molecular (ARDRA, PFGE)

About 20-30% of the int. bacterial community can be cultivated on non-selective media

Mixture of dead and viable but non-cultivable bacteria

Some bacteria have very complex nutritional requirements

The Crafoord Prize 2003

The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Crafoord Prize in Biosciences 2003 of USD 500 000 to Carl R. Woese, University of Illinois, Urbana, Illinois, USA “for his discovery of a third domain of life

Use of ribosomal RNA as a phylogenetic tool

Comparative sequencing of rRNA

Hyper variable

Highly conserved

V7V8

Van de Peer, 1996

E. coli

Colonic microbiota : molecular methods

for studying intestinal bacteria diversity

Molecular methods for bacterial community profiling

?T-RFLP : terminal restriction fragment length polymorphism

?Cloning-Sequencing : ?ARISA : automated method of ribosomal intergenic spacer analysis

?Dot Blot

?FISH : fluorescence in situ hybridization ?DNA chip : micro array

Hybridization

Amplification

Blaut, 2002

Molecular methods

?FISH : fluorescence in situ hybridization

DAPI : total fecal bacteria

Bif 164 Cy3 : bifidobacteria

?Fluorescence intensity can be low or absent

(due to rRNA accessibility / cell wall permeabilization problems or bacterial status)

?High detection threshold (ca 106cell / g content)

?Time consuming and subjectivity (when use in combination with microscope detection)

Limitations

20 nm

Magneto FISH : FISH et billes magnétiques couplées à des anticorps ciblant le fluorochrome du CARD-FISH

(Pernthaler et al., 2008 PNAS)

Microautoradiographie FISH (Cottrel et Kirchman, 2000)

Nanoparticules couplée à un oligonucléotide

Chassard, ETH, Zurich

Cottrel et Kirchman, 2000

Pernthaler et al., 2008

Microautoradiographie

FISH

Nano-FISH

Nanoparticule couplée à un oligonucléotide

Chassard, ETH, Zurich

Hybridization techniques

Lignée Caco-2 Vert : salmonelle, rose : Bifidobacterium sp.

Modified from Blaut, 2002PCR amplification

Qualitative

method

Fecal samples

Fecal DNA

?Cloning and identification of 16S rDNA sequences Amplified 16S rDNA genes

Ligation in plasmids and transfection in E. coli

Clones selection / X-gal white:no βgalactosidase

Amplification of inserts

P C R

Lac-Z gene

Suau et al., 1999, AEM

Bacteroides courbe de raréfaction

Diversity of the Human Intestinal Microbial Flora

Higher numbers of clones

investigated /Suau et al.,99

Séquen?age du gène de l’ARNr 16S chez trois sujets sains

Most of the inferred organisms were members of the Firmicutes and Bacteroidetes phyla

Of the 395 bacterial phylotypes, 244 (62%) were novel, and 80%

represented sequences from species that have not been cultivated.

phyla

A 3 volunteers

B C

Eckburg et al., 2005. Science 80: 1635-38.

of the GIT but each individual has its own specific

> 30 species indexed in culture collections (eg. DSM) up to now (a few species have been isolated from human dental caries [B. Séquen?age direct

40 ongoing animal and human gut metagenome sequence projects to date (Genomes On Line Database -Sept 2010)

Sequences analyses The whole genomes

International Human Microbiome Consortium : INRA-Paris oct 2005 -EMBL-Heidelberg nov 2008 Ashler Mullard. The inside story, Nature 453. May 2008.J Doré , INRA 30

39 Personnes 6 nationnalités

Shotgun sequencing :

ADN “fragmenté” et séquen?age de tous les gènes Colonic microbiota diversity

Enterotypes of the human gut genome

Colonic microbiota diversity

The ?long-tail effect ?

Arumugam et al., 2011 vol 12;473 (7346):174-80.

Microbes in the human gut undergo selective pressure from the host as well as from microbial competitors. This leads to a homeostasis

of the ecosystem in which some species occur in high and many in low abundance

3 phyla majeurs

Julien Tap & Marion Leclerc, EM 2009

Distribution of OTUs as a function of their prevalence in the 17 individuals (10456 sequences: 3180 OTUs)

Microbiota core species

Bacteroides vulgatus Roseburia intestinalis Ruminococcus bromii ,Eubacterium rectale ..

intermediate

Host specific (80%)

Core species as defined by their prevalence are both prevalent

and highly represented :~2% OTUs (66 / 3180) were present in more than 50% of

samples

Accounting for 35% of sequences

(3740 / 10456)

J. Doré INRA

noyau phylogénétique

Sanger-sequenced from 39 individuals (Danish, French, Italian, Spanish,

Japanese, American)

Analyse en composante principale

Metagenomic

A rapidly growing reference gene set Metagenomic sequences

2 american individuals 0.2 Gb (Gill et al. 2006)1

3 japanese individuals 0.7 Gb (Kurokawa et al. 2008)20 european individuals 2.6 Gb Sanger reads (Genoscope )12

4 european individuals 500 Gb Solexa reads (BGI-Shenzen )400 europeans total ~1500 Gb Solexa reads (BGI-Shenzen )49 french individuals 200 Gb SoliD reads (INRA )Full genome sequences > 250 ; about 200 000 genes

>1000 to come (HMP & MetaHIT, non-yet-cultured)

Diversité du microbiote intestinal

> 1000 different bacterial

species are capable to colonize the GIT

Les méthodes moléculaires ont permis une meilleure

caractérisation de la biodiversité

bactérienne de l’intestin

?Bacteroidetes

?Firmicutes (Clostridium leptum, Cl. coccoides )?

Actinobacteria (Bifidobacterium, Atopobium )

80% ne sont pas représentées dans les collections de souches 90% chez personnes agées

Elles appartiennent à 3 phyla majeurs

Mais grande complexité au niveau des phylotypes

> 30 species indexed in culture collections (eg. DSM) up to now [B. 10 species have been isolated from the human GIT

catenulatum , , and 43Colonic microbiota diversity

Spatial distribution

Mainly Gram negative

Caecum &proximal colon vs feces

Int.epithelium,mucus layer vs lumen

Mainly Gram positive

Mucus layer

Quantitative &qualitative differences More fac.anaerobes (E.coli ,enterococci,lactobacilli)and less strict anaerobes (bacteroides,bifidobacteria)in caecum than in feces (Marteau et al .,2001)

Apparently same composition of the mucosal community in dif.part of the colon in spite of differences in the luminal nutrients and pH (Green et al.2006).

Feces

Mucus layer

Epithelial cell surface Intestinal lumen

Clostridium Lactobacillus Enterococcus

Bacteroides Bifidobacterium Streptococcus Enterobacteriacea Enterococcus Clostridium Lactobacillus Ruminococcus

Sekirov et al., 2010 Physiol rev 90:859-904c

Spatial distribution in mice

intestinale n’accèdent

Ecosystems in general have high degree of over time.When the environment changes,homeostatic reactions come restore the relationship pre-existed among populations.

Stability, homeostasis & resilience phenomena Resistance to alteration (e.g. probiotic & prebiotic)

100 95

89 72 70 89 92 % similarity

De la Cochetiere et al., 2005

Zoetendal et al., 1998

R e g i o n V 6-V 8 a m p l i f i e d

Colonic microbiota: diversity

?Autochthony vs allochthony

Food

Feces

A c c e s s i b i l i t y p r o b l e m s

Most studies are done in fecal bacteria ie:sum of resident bacteria in the different parts of the

GIT plus transient bacteria coming from food and water (Bibiloni et al.,2004).

?Autochthonous bacteria are permanent residents of the GIT

?Allochthnous bacteria only transit through the GIT (e.g.food-associated LAB,L.sakei,

Leuc.mesenteroides,P .acidilactici at ca 106CFU/g feces;Wang et al.,2001)

Colonic microbiota diversity

?Des milliers peuvent vivre dans le TD ?La densitébactérienne du MI est très forte,chacun possède ≈1000voire 35000espèces bactériennes différentes ?Il y a de fortes variations

interindividuelles

(70à

80%des ?phylotypes ?

sont

spécifiques à

l’individu)

?La distribution des bactéries diffère en fonction de son emplacement (distribution verticale &horizontale)?Le MI est stable (homéostasie )

phyla

A 3 volunteers

B C

Eckburg et al., 2005. Science 80: 1635-38.

南京农业大学土壤微生物与生态习题重点答案刘满强教授

土壤生物与生态学复习指导第一章绪论基本概念：土壤生态学/土壤生态系统。土壤生态学的概念土壤生态学是研究土壤生态系统内生物与生物、生物与非生物环境之间的相互作用及功能过程的学科。土壤生态学是研究土壤生态系统的结构、功能及调控规律的学科。土壤生态学是研究土壤与环境之间相互关系的科学 (徐琪，1990)。土壤生态学土壤生物之间及与周围环境相互作用的研究. 土壤生物学相对于土壤物理和土壤化学，以生物个体本身为研究重点的学科. 土壤生物化学主要研究包括土壤内的微生物过程、土壤酶及土壤内有机质形成和周转的研究. 土壤微生物学研究土壤微生物及其生态过程的传统学科. 微生物生态学微生物生态学研究的生境包括土壤、植物、动物、淡水和海洋及沉积物，它包含了部分土壤生物学和土壤生态学的内容. 土壤生态学的研究内容。 ①土壤生物与非生物组成份的数量、构成及时空分布；②土壤生物的相互作用及其与土壤环境的关系；③土壤生物群落及生态系统的发展和演替；④土壤生物多样性、生物相互作用与生态功能的关系；⑤土壤生态系统的物质循环、能量流动和信息交换；⑥土壤生态系统结构和功能的恢复和维持；⑦土壤生态系统与其他生态系统之间的相互作用。⑧土壤生态工程及各种应用研究⑨结合和发展生态学理论的研究土壤生态学的研究主要发表在哪些中英文专业杂志上（各举例3个）土壤生态学方面的研究报告主要发表在生态学报、应用生态学报、土壤学报、生物多样性、生态学杂志、其它土壤及微生物、植物和环境类的杂志上；Soil Biology and Biochemistry、Microbial Ecology、Biology and Fertility of Soil、Plant and soil、Pedobiologia、European Journal of Soil Biology、Agriculture, Ecosystems and Environment、Biogeochemistry、 FEMS Microbiology Ecology、 The ISME Journal和Ecology Letters、 Ecology、Journal of Applied Ecology、Ecological Application、European Journal of Soil Biology、Functional Ecology、Global Change Biology 等刊物上。我国进行土壤生态学研究的主要科研机构。中国科学院南京土壤研究所，中国科学院生态环境研究中心，中国科学院植物研究所，浙江大学环境与资源学院第二章土壤生物的生境土壤结构土壤质地是指土壤中不同大小颗粒砂粒 sand – mm)，粉粒silt – mm)，黏粒clay(< mm) 的相对比例。土壤质地，一般分为砂土、壤土和黏土三大类。土壤质地主要继承了成土母质的类型和特点，是较为稳定的自然属性。土壤质地与土壤持水性能、阳离子交换量，植物和生物养分的短期库有关；因此土壤质地的重要性在于它（黏土矿物的类型和数量）决定了土壤保持水分和养分的能力。质地的测定实际上就是颗粒组成的测定。土壤结构是不同大小的颗粒结合或团聚形成具有一定稳定性的土块或土团。稳定（力稳、水稳）团聚体的形成需要物理、化学和生物学因子的相互作用。土壤结构的稳定性常用土壤大团聚体的比例来反映。一般将直径大于的团聚体视为大团聚体。土壤结构主要不仅受到成土母质的影响，而且也是人类可以调控的属性。土壤结构很早就被认为是高肥力和高生物活性土壤的标志。良好的土壤结构能够促进水气流通、利于土壤生物的迁移，从而增加营养交互的机会；当然，也利于根系的生长。土壤结构受到土壤生态学家的强烈关注，其重要性不仅决定了土壤水分和养分的分布和保持能力，而且其创造的孔隙分布也决定了土壤生物能否获得栖息空间。土壤团聚体的传统测定方法

微生物分子生态学常用软件使用方法

实验七微生物分子生态学常用软件使用方法微生物生态学研究中测序已经成为一项常规的必不可少的分析手段，实验后常常会得到大量的核酸序列，有的是细菌基因组上随机的序列片断，有的是16S rRNA基因的克隆文库，有的是功能基因序列等等，如此海量的序列数据，需要进行正确、快速和有效的分析，熟练掌握各种生物学软件的使用方法就显得尤为重要。这里我们主要介绍如何进行序列同源性分析，如何构建系统进化树，如何对克隆文库进行分析，如何对DNA指纹图谱进行比较分析，介绍相关软件的使用方法。一、实验原理这里简要介绍序列数据分析过程中用到的软件： BLAST是NCBI(the National Center for Biotechnology Information)的一项服务。BLAST在网络上可以直接使用，我们可以提交序列，并与NCBI数据库（GenBank+EMBL+DDBJ+PDB sequences）进行比对，之后会将一系列的结果返回给用户。 GeneTool可以进行核酸分析，本文中主要用于去除载体序列。 ClustalX 1.8：广泛使用的多序列比对程序，在ClustalW多序列比对程序的基础上增加了图形用户界面。输入为多序列的Fasta格式文件，进行多序列全局比对生成结果的同时，在指定文件夹生成“.dnd”和“.aln”格式文件。 PhyloDraw 0.8：构建进化树的绘图工具，它支持多种多序列比对软件的Multiple Alignment 结果。本实验采用ClustalX进行多序列比对，生成“.dnd”格式的比对文件，最后用PhyloDraw 画出序列进化树。它支持Unrooted tree(无根树)、Rooted tree(有根树)、Radial tree(放射状树)、Rectangle cladogram(矩形进化分支树)、Slated cladogram和Phylogram(序列进化树)。这些都是不同的树型，结果是一致的。下面简要说明Blast、Fasta、Cluastx、PhyloDraw等进行序列比对以及构建进化树的算法等，作为深入研究的理论基础。 DNA序列的比对是生物信息学的基础之一，寻找序列相似性的过程称为序列比对。系统进化推断是通过生物间可观测的性质来建立物种之间进化关系假说的方法。我们的目的是构建系统进化树，它已成为相似性比对为基础表示进化关系的很直观的方法。系统进化树是严格的二叉树，二叉分支假设极大的简化了建树算法。在系统进化树中，序列之间的进化距离可以作为树枝长度的度量。构建系统进化树的方法很多，主要有以下四种方法：

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

第九章微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题一、名词解释 1．硝化作用 2．菌根 3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生 8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用： 13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）： 18．富营养化9eutrophication）： 19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO： 23．产甲烷细菌（methanogens）二、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，

，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，，，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，，和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。三、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

2018环境微生物学考研试题及答案

2018环境微生物学考研试题及答案一、名词解释包含体：细胞膜：衣原体：同宗配合：酵母菌：生态系统：碳源：拮抗：菌种复壮： DNA的变性： DNA复制：根际微生物：物质流：类菌体：硝化细菌：细菌活性污泥法：生物反应器：微生物细胞固定化：堆肥化：

自生固氮作用：二、是非题原噬菌体是整合在宿主DNA上的DNA片段,它不能独立进行繁殖。( > 细菌的异常形态是细菌的固有特征。( > 真核微生物比原核微生物更能在高温下生长。( > 芽孢是芽孢细菌的繁殖器官。( > 光合细菌和蓝细菌都是产氧的光能营养型微生物。( > 用来固化细菌培养基的多糖是琼脂。( > 微生物生长的衰亡期，细胞死亡速率超过细胞分裂速率。( > 碱基腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶存在于RNA或DNA，但只RNA中有胸腺嘧啶。( > 真菌最适的生长条件是有点碱性的。( > 凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。( > 三、选择题 1.大部分微生物___。 (a>是原生动物(b>帮助改善生活质量 (c>生活在海洋的底层(d>发现于外层空间 2.噬菌体是一种感染____的病毒。 (a>酵母菌(b>霉菌 (c>放线菌和细菌(d>原生动物 3.G+菌由溶菌酶处理后所得到的缺壁细胞是___

(a>支原体(b>L型细菌(c>原生质体(d>原生质球 4.下列微生物中，______属于革兰氏阴性菌 (a>大肠杆菌(b>金黄葡萄球菌(c>巨大芽孢杆菌(d>.肺炎双球菌 5.下列能产游动孢子的霉菌是____。 (a>腐霉(b>毛霉 (c>赤霉(d>青霉 6.硝酸细菌依靠____方式产能。 (a>发酵作用(b>有氧呼吸(c>无氧呼吸(d>光合磷酸化 7.酵母菌适宜的生长pH值为____ (a>5.0-6.0(b>3.0-4.0(c>8.0-9.0(d>7.0-7.5 8.进人三羧酸循环进一步代谢的化学底物是____。 (a>乙醇(b>丙酮酸(c>乙酰CoA(d>三磷酸腺苷 9.称为微好氧菌的那些细菌能___生长。 (a>在高浓度盐中(b>在低浓度氧中 (c>没有ATP或葡萄糖(d>只在有病毒时 10.深层穿刺接种细菌到试管固体培养基中____。 (a>提供厌氧菌生长条件(b>除去代谢废物的一个机会 (c>增加氧气(d>增加钾和钠离子的数目 11.微生物分批培养时，在延迟期_____ (a>微生物的代谢机能非常不活跃(b>菌体体积增大 (c>菌体体积不变(d>菌体体积减小 12.下面所有特征皆适用于胞嘧啶和胸腺嘧啶，除了___之外。

荧光原位杂交技术在微生物群落结构研究中的应用

Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１２００６荧光原位杂交技术在微生物群落结构研究中的应用李华芝李秀艳徐亚同（华东师范大学资源与环境学院环境科学与技术系上海，２０００６２）摘要该文综述了荧光原位杂交技术的发展、技术原理及其在环境微生物群落研究中的应用，还探讨了该技术在应用中存在的问题，并对其应用前景进行了展望。关键词荧光原位杂交１６ＳｒＲＮＡ寡核苷酸探针微生物群落结构ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｉｎＳｉｔｕＨｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ（ＦＩＳＨ）ｔｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｔｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬｉＨｕａｚｈｉＬｉＸｉｕｙａｎＸｕＹａｔｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６２，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｉｔｓｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＦＩＳＨｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｎｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｅｎｖｉ－ｒｏｎｍｅｎｔａｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｔｓｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｓｈｏｒｔａｇｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎａｎｅｘ－ａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｐａｓｔ，ｐｒｅｓｅｎｔａｎｄｆｕｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｗｅｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄａｂｏｕｔｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＦＩＳＨ１６ＳｒＲＮＡｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｐｒｏｂｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ微生物是生态系统的重要组成部分，在各种元素的生物进化循环中起着关键作用。因此，研究微生物的群落结构，借此了解微生物和环境的关系尤为重要。长久以来，微生物群落结构的调查方法一直是建立在分离和培养的方法上，这种方法不但费时费力，而且不能精确地反映混合菌群的组成和多样性，对于一些培养条件要求较苛刻或未被培养的细菌往往不能达到预期效果［１］。因此用传统培养方法所得出的调查结果不能准确反映微生物群落的组成情况，建立和发展一种不依赖微生物培养的方法来进行微生物群落结构研究是非常必要的。上世纪８０年代末至９０年代以来，分子生物学技术开始被广泛应用于微生物群落结构分析，且发展迅速，研究的焦点集中在具有保守序列的１６ＳｒＲＮＡ上。研究方法包括分子杂交法、ＰＣＲ法、ＳＳＣＰ法、ＤＧＧＥ法、ＴＧＧＥ法、ＲＦＬＰ法、ＥＲＩＣ－ＰＣＲ法和克隆基因文库分析法等，具有很高的灵敏性，与传统的培养方法或其它不依赖培养技术的方法相比显示出明显的优越性，推动了微生物群落结构研究的快速发展。但是，这些基于ＰＣＲ的方法可能会在扩增反应中引入误差，降低所得信息的精确度。荧光原位杂交（ＦＩＳＨ）作为一种不依赖ＰＣＲ的分子分析技术是以上各种分子标记技术的有益补充，它结合了分子生物学的精确性和显微镜的可视性信息，可以在自然或人工的微生物环境中监测和鉴定不同的微生物个体，同时对微生物群落进行评价。目前，ＦＩＳＨ技术广泛应用于微生物分子生态学和环境微生物物学中，已成为微生物群落研究的重要技术手段，对环境中复杂的混合微生物群落进行及时监控和准确鉴定也变得越来越重要，为污染治理和防治提供了新的思路和方法。１荧光原位杂交技术的发展１９６９年，Ｐａｒｄｕｅ等［２］和Ｊｏｈｎ［３］两个研究小组开发了原位杂交技术，用放射性同位素标记的ＤＮＡ或２８ＳｒＲＮＡ与爪蟾卵细胞制备物进行杂交，进行显微放射自显影检测。这一技术可以在保持细胞形态完整的条件下，检测出细胞核酸序列，自此，原位杂交技术在染色体进化、肿瘤病人和白血病人的染色体分析以及多种细胞遗传学研究方面得到应用。１９８８年，Ｇｉｏｖａｎｎｏｎｉ等［４］首次将ＦＩＳＨ技术引入细菌学研究中，使用放射性标记ｒＲＮＡ寡核苷酸探针检测微生物。随着荧光标记的发展，非同位素染料逐渐代替基金项目：国家高技术研究发展８６３计划专项资助（２００３ＡＡ６０１０２０）净水技术ＷＡＴＥＲＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ１６－－

微生物生态学复习资料

Microbial Ecology 绪论 1. 名词解释：微生物生态学:是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。微生态学：是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学环境、自然环境+生物环境生境、指生物的个体、种群或群落生活地域的具体环境。生物＋非生物栖息地、生物生活或居住的范围的物理环境。如林地生境中的不同树冠层、树干生态位、一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。基础生态位、一个物种能够占据的生态位空间，由物种的变异和适应能力决定，而非其地理因素。基本生态位是实验室条件下的生态位，里面不存在捕食者和竞争。实际生态位、自然界中真实存在的生态位。物种流是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。 2.微生物生态学的研究意义有哪些？ ①发现新的在工农业（如固氮）、食品（如发酵）、医药（如抗生素）和环境保护（如生物修复）方面有重要用途的微生物菌株（包括极端环境中微生物资源的发掘）； ②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用； ③开发和利用自然界中的微生物资源，保护好微生物基因资源； ④控制有害微生物，利用微生物净化环境，保护环境，维持环境生态平衡； ⑤保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。

3.微生物生态学主要研究内容有哪些？ ①正常自然环境中的微生物种类、分布及变化规律； ②极端自然环境中的微生物； ③微生物之间、微生物与动植物相互关系； ④微生物在净化污染环境中的作用； ⑤现代分子微生物生态学的研究方法。 4.生态系统的功能有哪些？物种流能量流食物链营养级信息流 5.什么是微生物生态系统？其特点是什么？是指各种环境因子如物理、化学及生物因子对微生物区系（即自然群体）的作用和微生物区系对外界环境的反作用。特点：微环境稳定性适应性 7.简述物种流的含义及其特点。是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。不同生态系统间的交流和联系。主要有三层含义：生物有机体与环境之间相互作用所产生的时间、空间变化的过程；物种种群在生态系统内或系统之间格局和数量的动态，反映了物种关系的状态，如寄生、捕食、共生等；生物群落中物种组成、配置、营养结构变化，外来种和本地种的相互作用，生态系统对物种增加和空缺的反应等。 8.简述物种流对生态系统的影响。物种的增加和去除改变原有生态系统内的成员和数量；入侵物种通过资源利用改变生态过程；

微生物生态学

第九章微生物生态学习题一、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，，，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，，和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。二、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。（1）克雷伯氏菌（2）肠杆菌（3）埃希氏菌（4）芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。（1）纤维素（2）木质素（3）半纤维素（4）淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（）

（1）氨（2）氧（3）N 2（4）N 2 O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（）（1）氨（2）氧（3）N 2 （3）N 2 O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（）（1）恒浊连续培养（2）恒化连续培养（3）恒浊分批培养（4）恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。（1）假单胞菌（2）根瘤菌（3）蓝细菌（4）自生固氮菌7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（）（1）高温高湿（2）高温（3）蓝细菌（4）自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。（1）嗜热微生物（2）嗜冷微生物（3）嗜酸微生物（4）嗜压微生物9、超嗜热细菌主要是（）。（1）古生菌（2）真细菌（3）真菌（4）霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（）（1）S循环（2）N循环（3）磷循环（4）硅循环三、是非题 1、氨化作用只能在好氧环境下才能进行。 2、反硝化作用完全等同于硝化作遥的逆过程。 3、一般情况下土壤表层的微生物数量高于土壤下层。 4、嗜冷微生物适应环境生化机制之一是其细胞膜组成中有大量的不饱和、低熔点脂肪酸。 5、嗜酸微生物之所以具有在碱性条件下生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜酸的。 6、嗜碱微生物具有在碱性条件下生长能力的根本原因是其胞内物质及酶也是偏碱（嗜碱）的。 7、草食动物大部分都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。 8、共生固氮和游离固氮都在固氮过程中发挥重要作用。 9、大量服用抗生素的患者同时要服用维生素，这是为了补充因肠道微生物受抑制减少维生素的合成。 10、解性质粒携带有编码环境污染物降解酶的全部遗传信息。

分子生态学在环境微生物领域的应用

分子生态学研究方法与技术在环境微生物领域的应用（专业：09微生物姓名：柴化建学号：s9071005478）摘要：对环境微生物的研究有助于利用环境微生物解决环境污染的问题。微生物是废水处理、城市生活垃圾填埋或堆肥处理等系统中的主要功能生物，充分认识其中的微生物学原理能为改进处理工艺、提高处理效率提供依据。通过利用分子生态学的研究方法和技术，从分子的活动变化规律来闸释环境微生物生态变化及生物分子活动过程与机理，从而应用于环境治理领域。关键字：环境微生物荧光杂交蛋白质组学宏基因组学微阵列环境在不同的生命层次（分子水平，个体水平，种群水平，及群落水平，甚至生态系统水平）对生命活动产生不同的影响，生物体也是通过在不同水平层次上的调节来适应和改变环境。在环境微生物领域，对环境中微生物的主要类群及它们的生理、生态特性、微生物与环境污染的关系、污染物的微生物降解及转化规律等进行研究是重要的。目前研究环境微生物的主要方法仍是基于培养和分离纯化的传统技术，已经无法满足研究者对环境微生物进行快速、准确的分析与鉴定的要求。故从分子生态学方向入手将会给环境微生物的研究起到很大的推动总用。分子生态学应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制。从微观研究层次它主要涉及生态现象与生态规律的发生、演化与发展的分子生物学过程与机理，即怎样利用DNA(基因)，蛋白质(酶)等生物活性分子的活动变化规律来闸释生态变化的生物分子活动过程与机理。利用分子生态学研究方法与技术，从分子种群生物学、分子环境遗传学和分子适应等几个方面的内容对环境微生物进行研究。以求改进微生物处理污染物的工艺、提高处理效率。一．环境mRNAandrRNA同时荧光原位杂交 Giovannoni等在1988年首次将荧光原位杂交

微生物生态学复习总结

微生物生态学复习总结一、名词解释未培养微生物、可培养微生物、微生物生态学、平板菌落计数法（CFU）、最大或然值法（MPN）、COD、BOD、TN、TP、活性污泥、生物转盘法、膜生物反应器、生物强化技术、水体富营养化、水华/赤潮、蓝藻水华、湖泛、生物被摸、群感效应（QS）、多聚体菌细胞附属物、共生、内共生、表共生、基因水平转移、转导、转化、接合、整合子、泛基因组、生物放大（生物富集作用）、生物处理、生物修复（生物整治） 1.未培养微生物：生理、生态功能未知，没有相应培养技术，或者生理、生态功能已知，具有培养技术，但尚未获得培养的一类微生物。 2.平板菌落计数法（CFU）：将样品用无菌生理盐水进行系列稀释，取合适的稀释度，以涂布法接种于平板上，经过一定时间培养后，直接统计平平板上的菌落数，再根据相应公式计算。 3.可培养微生物：可重复的在受控的条件下以一个确定的方式生长。 4.微生物生态学：研究微生物之间及其与其周围

生物环境与非生物环境之间的相互作用和功能的学科。 5.最大或然值法（MPN）：将样品用无菌生理盐水进行系列稀释，取3种或5种不同的稀释度接种于培养基中，培养一定时间后，根据各稀释度的生长管数以统计学的方法计算出样品中所含微生物的量。 6.COD：1L污水中所含有机物再用强氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数。 7.BOD：在1L污水中所含的一部分容易氧化的有机物，当微生物对其氧化分解时，所消耗的水中溶氧毫克数。 8.TN：样品中所含全部氮素量。 9.TP：样品中所含全部磷素量。 10.活性污泥：一种由活细菌、原生动物及其他微生物群聚集在一起组成的凝絮团，具有很强的吸附、分解有机物和毒素的能力。 11.生物转盘法： 12.膜生物反应器：将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统。它以超滤或微滤膜业件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现泥水分离。

微生物分子生态学研究方法综述

环境微生物分子生态学研究方法综述摘要：对当前国内外环境微生物多样性的分子生态学研究方法进行了总结和探讨，包括微生物化学成分的分析的方法和分子生物学的方法，以目前比较成熟前沿的分子生物学的方法16S rRNA基因序列分析、变性梯度凝胶电泳(DGGE)/温度梯度凝胶电泳(TGGE)、限制性片段长度多态性(RFLP)和扩增核糖体DNA限制性分析(ARDRA)、末端限制性片段多态性(T-RFLP)、单链构象多态性(SSCP)为例。在环境微生物多样性研究中，如果可能的话，需要将各种方法结合起来使用，方可掌握有关环境生物多样性的较为全面的信息。更好的揭示环境变化现状和预示环境的变化趋势，为环境改善修复提供有利依据。关键词：环境微生物；分子生物学；DGGE；ARDRA；T-RFLP 1 引言环境微生物是指环境中形体微小、结构简单的生物，包括原核微生物(细菌、蓝细菌、放线菌)、真核生物（真菌、藻类、地衣和原生动物等）。数量庞大、种类繁多的环境微生物是丰富的生物资源库[1]，也是环境中最活跃的部分，全部参与环境中生物化学反应，在物质转换、能量流动、生物地球化学循环及环境污染物的降解和解毒[2]过程中具有极其重要的作用，亦是评价各种环境的重要指标之一。比如土壤微生物的数量分布，不仅可以敏感地反映土壤环境质量的变化，而且也是土壤中生物活性的具体体现[3]。河道、湖泊中微生物量也可以反映该水体的健康状况。微生物群落结构和多样性是环境微生物生态学研究的热点内容。微生物群落结构的研究主要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，揭示环境质量与微生物数量和活性之间的关系[4]。微生物群落多样性，是指土壤微生物群落的种类和种间差异，微生物群落多样性包括物种多样性、遗传多样性及生理功能多样性等[5]。物种多样性是群落中的微生物种群类型和数量，其中丰度和均度是多样性指数中的两个组成部分，也是多样性分析中最直观、最容易理解的要素。研究微生物多样性的传统方法是将微生物从环境中分离、实验室培养和鉴定[6]。然而，微生物种类繁多，自然界中仅有极少数微生物得到鉴定。现代分子生物学方法为全面掌握微生物多样性提供了可能。

《环境微生物学》教学大纲

《环境微生物学》教学大纲一、基本信息

二、教学目标及任务本课程是环境科学专业的一门重要的专业推荐选修课程。通过本课程的学习，学生应熟练掌握环境微生物学中常见术语的名称和意义，掌握环境微生物的基础知识、微生物生态与环境生态工程中的微生物作用原理；理解环境微生物在污水、废气和固体废弃物处理以及土壤污染修复方面的作用；了解环境微生物学的最新研究进展以及微生物在环境工程领域应用的新工艺和新方法；并能利用所学的知识为后续课程的学习提供基础。三、学时分配教学课时分配

四、教学内容及教学要求绪论环境微生物学的发展、重要概念和研究任务第一节环境微生物学的历史和发展 1.人类对环境微生物的认识； 2.环境微生物学的形成和发展； 3.微生物在环境工程中的应用； 4.环境微生物生物技术的应用。习题要点：微生物与环境的关系以及环境微生物生物技术的应用。

1.环境微生物学的重要概念和专业术语； 2.环境微生物的分类； 3.环境微生物的多样性； 4.微生物的环境适应性。习题要点：环境微生物的概念、分类以及主要特性。第三节环境微生物学的研究任务和意义 1.环境微生物学的范畴； 2.环境微生物学的研究内容； 3.环境微生物学与相关学科的相互渗透和促进；

习题要点：环境微生物学的主要研究内容和发展趋势。本章重点、难点：重点是环境微生物学的重要概念和专业术语以及环境微生物学的研究内容和意义，难点是微生物在环境工程中的应用以及环境微生物生物技术在环境工程中的应用。本章教学要求：了解环境微生物学的形成和发展，发展趋势及研究意义；理解微生物的多样性和适应性以及在环境工程中的应用；掌握环境微生物学相关的概念和术语以及基本特征。第一章微生物的生长及其环境第一节微生物的生长 1.微生物的生长繁殖特征； 2.研究微生物生长的方法； 3.微生物生长繁殖的测定；

环境微生物群落多样性分析

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

大学第十章微生物生态学题库

第十章微生物生态学单项选择题 1.知识点：1(生态系统) 难易度：容易认知度：识记地球被科学家划分为4个圈，不包括下列哪一项( )。选项A）土壤圈选项B）大气圈选项C）水圈选项D）岩石圈答案：A 2.知识点：1(生态系统) 难易度：容易认知度：识记生态圈中，起着主导作用的是( )。选项A）大气圈选项B）生物圈选项C）水圈选项D）岩石圈答案：B 3.知识点：1(生态系统) 难易度：容易认知度：识记生物循环的特点是( )。选项A）运转较缓慢选项B）可循环性选项C）运转迅速选项D）以上均是

答案：C 11. 知识点：1(生态系统) 难易度：适中认知度：理解生态系统结构不包括下面哪一个方面( )。选项A）外源能选项B）生物关系选项C）营养循环选项D）能量代谢答案：D 12. 知识点：1(生态系统) 难易度：适中认知度：认知生物在生态系统物质循环中扮演着重要作用，但不包括( )。选项A）生产者选项B）消费者选项C）分解者选项D）固定者答案：D 13. 知识点：1(生态系统) 难易度：较难认知度：认知微生物生态系统自身的特点不包括( )。选项A）微环境选项B）稳定性选项C）协调性选项D）适应性答案：C 14. 知识点：1(生态系统) 难易度：较难认知度：理解

成熟的生态系统的平衡特点是( )。选项A）生产者、消费者、分解者比例相同选项B）物质循环与能量循环协调畅通选项C）系统的输入和输出在比例上合理选项D）物质循环与能量循环大致相等答案：B 15.知识点：2(微生物在自然界中的分布) 难易度：容易认知度：理解土壤中三大类群体微生物以数量排序为( )。选项A）细菌＞放线菌＞真菌选项B）细菌＞真菌＞放线菌选项C）放线菌＞细菌＞真菌选项D）真菌＞细菌＞放线菌答案：A 16.知识点：2(微生物在自然界中的分布) 难易度：容易认知度：理解微生物的种质资源库存在于( )。选项A）水体选项B）土壤选项C）植物选项D）动物答案：B 17.知识点：2(微生物在自然界中的分布) 难易度：容易认知度：理解土壤微生物的季节分布特征一般是( )。

微生物群落多样性测序与功能分析

微生物群落多样性测序与功能分析微生物群落测序是指对微生物群体进行高通量测序，通过分析测序序列的构成分析特定环境中微生物群体的构成情况或基因的组成以及功能。借助不同环境下微生物群落的构成差异分析我们可以分析微生物与环境因素或宿主之间的关系，寻找标志性菌群或特定功能的基因。对微生物群落进行测序包括两类，一类是通过16s rDNA，18s rDNA，ITS区域进行扩增测序分析微生物的群体构成和多样性；还有一类是宏基因组测序，是不经过分离培养微生物，而对所有微生物DNA进行测序，从而分析微生物群落构成，基因构成，挖掘有应用价值的基因资源。以16s rDNA扩增进行测序分析主要用于微生物群落多样性和构成的分析，目前的生物信息学分析也可以基于16s rDNA的测序对微生物群落的基因构成和代谢途径进行预测分析，大大拓展了我们对于环境微生物的微生态认知。目前我们根据16s的测序数据可以将微生物群落分类到种（species）（一般只能对部分菌进行种的鉴定），甚至对亚种级别进行分析，几个概念： 16S rDNA（或16S rRNA）：16S rRNA基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因，长度约为1542bp，其分子大小适中，突变率小，是细菌系统分类学研究中最常用和最有用的标志。16S rRNA基因序列包括9个可变区和10个保守区，保守区序列反映了物种间的亲缘关系，而可变区序列则能体现物种间的差异。16S rRNA基因测序以细菌16S rRNA基因测序为主,核心是研究样品中的物种分类、物种丰度以及系统进化。 OTU：operational taxonomic units (OTUs)在微生物的免培养分析中经常用到，通过提取样品的总基因组DNA，利用16S rRNA或ITS的通用引物进行PCR 扩增，通过测序以后就可以分析样品中的微生物多样性，那怎么区分这些不同的序列呢，这个时候就需要引入operational taxonomic units，一般情况下，如

微生物群落多样性的基本概念

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Roche454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生物多样性的信息，“只能验证已知，却无法探索未知”，此方法通过信号强弱判断微生物的丰度也不是非常的准确。而近年来以454焦磷酸测序为代表的高通量测序技术凭借低成本、高通量、流程自动化的优势为研究微生物群落结构提供了新的技术平台。Roche454高通量测序技术能同时对样品中的优势物种、稀有物种及一些未知的物种进行检测，获得样品中的微生物群落组成，并将其含量进行数字化。最近，美吉生物推出了新的测序平台———MiSeq。MiSeq高通量测序平台集中了Roche454和Illumina HiSeq2500的优点，不仅可实现对多样品的多个可变区同时测序，而且在测序速度和测序通量上都有进一步提升，目前此平台已在微生物多样性群落结构研究方面受到了广大学者的认可。第二代高通量测序技术

分子生态学样卷

分子生态学样卷一、名词解释： 1、灭绝漩涡：由于小种群基因库比大种群的要小，且没有其它个体的数量汇入，更易遭受遗传变异性丧失引起的潜在遗传风险、统计波动以及环境变化或自然灾害。因此小种群比大种群更易遭受灭绝，这种导致小种群衰退直至灭绝的趋势被拟为旋涡效应，称为灭绝旋涡。 2、远交衰退：指发生遗传分化种群间的杂交可能在后代中产生不利后果并引起子代的适合度下降的现象。 3、溯祖理论：溯祖理论是一种追踪一个样品中一个位点的所有等位基因从一个种群到与这个种群的所有成员共享单一祖先拷贝的种群遗传回顾模型。 4、共进化：一群体的进化与其他群体的进化相互影响，这种变化发展过程叫共进化。 5、远交负荷：是指由于从遗传上有分化的种群来的个体之间的远缘杂交所引起的后代适合度降低。 6、火山传送带：在火山活动频繁的地区如沿大洋中脊和俯冲带（隐没带）区域常常会形成链状的火山岛。火山作用在链的一端产生一个新的岛屿，同时在另一端老的岛屿被侵蚀掉致使最后被海浸没。这种岛屿形成和消亡的周期叫作“火山传送带”。 7、微生物分子生态学：是用分子标记来研究微生物生态学的内容，包括对微生物群落的组成及种群动态、种类的鉴别等方面的研究。 8、酶联免疫吸附剂测定：采用抗原与抗体的特异反应将待测物与酶连接，然后通过酶与底物产生颜色反应，用于定量测定。 9、遗传修饰生物GMO：指通过DNA操作程序从另一个不同物种引入至少一个基因的转基因生物。 10、进化显著单位：是一系列具有独特的长期进化历史的种群, 代表那些组成一个分类单元的历史隔离群体。二、选择题 1、下面各类因素中，哪一个不会造成物种的灭绝（C） A.近交衰退 B.种群片段化 C.基因突变 D.杂合性丧失 2、下面说法正确的是（A）

高通量测序环境微生物群落多样性分析

高通量测序环境微生物群落多样性分析 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

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