科研产出
基于高通量测序的土壤可培养有机解磷菌多样性研究
《土壤 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：采用常规细菌培养基(BPM)、无机解磷菌培养基(IPM)和有机解磷菌培养基(OPM)分别对土壤解磷菌进行平板培养，经3次传代富集，获得可培养微生物菌落集合，连同原位土壤，以phoD基因为分子标靶进行高通量测序分析，评价土壤本底和可培养解磷菌多样性差异，及其在不同培养基中的富集规律。结果表明：基于phoD基因的高通量测序结果能够较大程度覆盖土壤本底和菌落富集物中phoD相关解磷菌种群，Goods coverage指数大于98.3%。土壤可培养解磷菌phoD基因的α多样性显著低于原位土壤，其中Shannon和Simpson指数在IPM中最低，而在BPM和OPM中无显著差异；Chao 1指数在不同培养基富集物中均无显著差异，仅为原位土壤的5.3%～8.4%。在微生物属水平对phoD基因序列进行分类注释发现，原位土壤共检测到34属可分类解磷菌，可培养解磷菌的比例约为26.5%～41.2%。原位土壤和不同培养基富集物之间的phoD相关解磷菌共有属仅为6个，多为可培养的优势属，包括Pseudomonas、Bradyrhizobium、Cupriavidus、Sinorhizobium、Xanthomonas和Actinoplanes。进一步通过LEf Se(LDA effect size)差异分析显示，共有属中有4个在不同培养基中存在显著富集差异，Cupriavidus在IPM和OPM中显著富集，而Pseudomonas、Bradyrhizobium和Xanthomonas在BPM和OPM中显著富集。此外，Burkholderia仅在OPM中被检测。最后，在属水平上还存在大量pho D基因序列目前无明确分类，在所测序列中占比为0.13%～59.6%。本研究通过将传统微生物培养技术与高通量测序技术相结合，定量评价了培养基成分对土壤可培养解磷菌pho D基因多样性的影响，揭示了pho D相关解磷菌的可培养特性和生理特点，为发掘和利用土壤解磷菌资源提供了参考。未来亟待培养技术创新，以定向分离和鉴定更多解磷菌，增强对环境解磷资源微生物的全面认识。
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培养基和代次影响土壤可培养解磷菌多样性评估
《土壤学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：利用高通量测序技术，研究连续传代微生物培养过程中土壤可培养解磷菌的群落变化。采用固体和液体无机磷（IPM）和有机磷培养基（OPM）分别对供试水稻土中解磷菌进行传代富集培养，获得第一代（1st-En）、第二代（2nd-En）和第三代（3rd-En）可培养微生物集合，通过高通量测序技术分析富集物和土壤DNA中细菌16S rRNA基因，评估土壤可培养“潜在”解磷菌群落富集规律及其占本底土著细菌群落的比例。结果表明：供试土壤共检测到本底细菌群落58门、160纲、373目、575科和979属，而利用四种培养基连续传代三次共富集20门、35纲、80目、121科和223属“潜在”解磷菌。OPM富集“潜在”解磷菌分类单元数普遍高于IPM。可培养“潜在”解磷菌在土壤本底土著细菌群落中的比例在门水平最高（8.62%～25.9%），而在其他分类水平上仅为3.22%～12.5%。与本研究构建的已知解磷菌数据库进行比较，土壤本底包括已知解磷菌110属，而四种培养基连续传代三次共富集已知解磷菌83属，对土壤已知解磷菌属的培养比例为75.5%，亦表明土壤中至少约24.5%已知解磷菌属未被富集或遗漏。不同培养基和代次富集了优势解磷菌门，主要包括Proteobacteria、Actinobacteriota和Firmicutes，三者之和为97.20%～99.97%；而在属水平下，不同培养基和代次富集了具有明显生理代谢特征差异的解磷菌属。此外，培养基还富集到大量尚未被证实具有解磷功能或特征基因的细菌属140个，占可培养“潜在”解磷菌群落62.8%，其中绝大部分为数量弱势的稀有属，少数具生长富集优势，如Chelatococcus等。通过将传统微生物培养技术与高通量测序技术相结合，本研究揭示了培养基成分、培养基形态和传代次数均能强烈影响土壤可培养解磷菌多样性评估，为环境解磷菌资源的定向发掘和研究提供了参考。
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