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极端环境微生物多样性分析

luoyuanquan — Sun, 18 Oct 2015 04:05:02 +0000

　　自然界中存在着许多极端环境，如冰川、火山口、深海等，这些地方不适合人和其他动植物的生存，但是却有大量微生物的存在，这些微生物即为极端微生物。极端微生物主要包括嗜热菌、嗜冷菌、嗜盐菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜压菌、极端厌氧菌等。有些超级极端微生物还可适应多种极端环境，如嗜酸菌、嗜盐碱等。
　　近年来，科学家们在冰川、火山、深海等极端环境中陆续发现了新的生命形式，一些独具基因类型的极端微生物在这些“生命禁区”中繁衍生息。由于特殊的生存环境造就细胞的复杂性及其功能的差异性，其科研的价值和代谢产物作为产品的应用前景不可估量，比如低温酶在食品、药品保存、运输中的应用。
　　微基生物采用分子生物学结合高通量测序的方法，可以得到样品中绝大部分微生物的信息，并通过生信/统计分析，对大量数据进行处理和分析，找到样品中微生物群落结构的多样性，助您完成科研。

细菌或原核生物16S rRNA

数据库：Silva，GreenGene，RDP

　　收集目前世界上最全面的三大微生物rRNA基因信息数据库。

高通量测序

　　目前市面上常用的用于研究环境微生物的高通量测序平台有Illumina MiSeq，Roche 454和Ion Torrent PGM。Illumina MiSeq平台凭借其测序读长长、测序周期短、通量大等特点，成为使用最为普遍的测序平台。

高通量分析流程：

样品采集及运送：

　　新鲜样品：2-3 g

　　DNA样品：浓度大于 10 ng/uL，总量大于500ng 的基因组 DNA。DNA 纯度较差或降解严重会影响后继的扩增实验。如果方便的话，可提供电子版DNA电泳检测照片及 OD260/280

　　样品运送：送样时采用干冰保存运输；若是距离较远，建议采用干冰加冰袋的方式，与样品一起存放于冰盒中。

生信/统计分析

案例分析：

标题：北冰洋中心区新开水域微微型浮游植物优势地位分析

分析物种：微微型浮游植物

高通量测序平台：Roche 454

测序区域：18S V4区

主要实验结果：

　　微微型浮游植物为该海域的优势群落，可占叶绿素生物量的44%-80%。青绿藻、硅藻、蓝细菌、金藻及甲藻为鉴定出的主要光合浮游生物纲，分别占到微微型浮游植物的0–88%, 2–80%, 0–20%, 4–14% 及2–11%。其中真核生物的优势属（种）为塔胞藻Pyramimonas (Pyramimonas gelidicola), 微胞藻Micromonas (Micromonas pusilla) 及棕囊藻Phaeocystis。值得注意的是，高通量测序分析的结果表明，塔胞藻要比泛北冰洋优势种微胞藻的相对丰度高3倍；而Pyramimonas gelidicola也为第一优势种，要比一直认为的北冰洋夏季第一优势种Micromonas pusilla高1.5倍。典型相关性分析（CCA）结果表明：纬度和盐度是影响微微型浮游植物群落组成及分布的主要因素。

图1 微微型浮游植物的群落组成及环境因子分布的CCA展示图

图2 微微型浮游植物的群落组成（基于HPLC 色素分析及CHEMTAX方法）

原文链接：http://link.springer.com/article/10.1007/s00300-015-1662-7

参考文献：
(Zhang, He et al. 2015)Zhang, F., J. He, L. Lin and H. Jin (2015). “Dominance of picophytoplankton in the newly open surface water of the central Arctic Ocean.” Polar Biology 38(7): 1081-1089.

极端环境微生物多样性分析，首发于微基生物。

厂房环境微生物

luoyuanquan — Wed, 30 Sep 2015 03:59:35 +0000

　　微基生物提供厂房环境微生物多样性分析的整体科研服务：实验规划->样本采集保存->分子实验->生信统计分析->论文协助

　　微基生物采用高通量测序、PCR-DGGE、实时荧光定量PCR等方法，对样本中的DNA进行序列测定，并通过生信统计分析，对大量数据进行处理，揭示肠道中微生物的种类以及它们之间的相对丰度和进化关系，探讨微生物多样性，研究厂房微生物与环境间的相关关系。

技术路线：

高通量分析流程

PCR-DGGE分析流程

检测平台：

　　微基生物拥有Illumina MiSeq、Ion PGM、Roche 454高通量测序分析，PacBio第三代高通量测序分析，PCR-DGGE变性梯度凝胶分析，实时荧光定量PCR（Real-time qPCR），克隆文库等检测平台。

样品采集：

　　微基生物为客户提供样品采集的配套工具，如采集盒、保存液、取样勺和保存管等。

送样要求：

样品原样

　　(1)样品类型：根据厂房环境，新鲜取样，冻存于-80℃

　　(2)样品需求：≥2g

　　(3)样品保存期间切忌反复冻融，送样时请使用冰袋或干冰运输

DNA类型

　　(1) 样品类型： DNA

　　(2) 样品需求量：≥300ng

　　(3) 样品浓度： ≥10ng/μL

　　(4) 样品纯度：OD260/280=1.8-2.0并确保DNA无降解

　　(5) 样品保存期间切忌反复冻融，送样时请使用冰袋或干冰运输

　　(6) 对于本种类型的样品，我们在检测完样品的质量后，进行PCR扩增等后续试验

生物信息与统计学服务：

　　生信分析项目

更多微生态方向研究和生物信息方面服务，请详询：400-660-9270

厂房环境微生物，首发于微基生物。

重金属污染

luoyuanquan — Tue, 29 Sep 2015 04:01:07 +0000

　土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。通常所指的重金属元素指相对密度大于5的金属，包括镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)、汞(Hg)等，砷(As)属于非金属，但其毒性及某些性质与重金属相似，所以通常也将其列入重金属污染物范围。

　　重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。重金属污染土壤的生态修复主要是利用植物或土壤中天然的微生物资源，削减、净化土壤中重金属或降低重金属毒性，从而使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。重金属的植物修复，就是利用植物在水或土壤中固定、降解或提取污染物。重金属污染的特点是不能被微生物降解而从环境中彻底消除，只能从一种形态转化为另一种形态。

　　所以重金属的微生物修复通过以下途径：利用微生物化学、微生物有效性和微生物活性原则，把重金属转化为较低毒性产物（络合态、脱烷基、改变价态）；或利用重金属与微生物的亲和性进行吸附及生物学活性最佳的机会，降低重金属的毒性和迁移能力。

　　植物提取修复是植物修复中的一种，即通过植物吸收和转运的方式，转移污染土壤中的污染物进入植物的可收获部分，这相当于是一种对金属的浓缩技术。尽管植物修复虽然克服了微生物修复难以收集的缺点，但过量的重金属往往对植物生长产生抑制，且修复植物的生物量太小，修复过程缓慢。因而将二者结合起来利用微生物强化重金属植物修复，可使生物修复效果的有效性得以提高。

在重金属污染土壤的生态修复过程中微生物主要通过以下几种方式起作用：

　　1.通过微生物的吸附、代谢达到对重金属消减、净化作用和固定作用；
　　2.通过微生物改变重金属的化学形态，使重金属固定或生物可利用性降低，减少重金属的危害；
　　3.土壤微生物过氧化还原作用改变根际重金属形态或产生的有机酸等方式可能增加金属的溶解性，提高重金属的有效性，以利于植物吸收；
　　4.通过促进植物作物生长、提高植物抗病、抗逆能力等方式间接影响修复效率。

重金属污染，首发于微基生物。