随着对环境微生物生态系统认知的深化，对其深入研究的需求持续增加，传统的培养组学和环境DNA测序等研究手段已经难以满足对微生物物种和功能多样性的全面了解。单细胞分选与测序技术为环境微生物研究开创了全新的视角，成为该领域的热点与前沿。单细胞技术将微生物研究的焦点从群落水平深入到个体细胞层面，通过精准分选并测序单个微生物细胞，深入挖掘微生物的种间和种内多样性以及功能特性。本综述介绍单细胞技术在环境微生物研究中的应用，详细论述单细胞分选和基因组扩增的关键过程，并探讨单细胞测序数据解析过程中的生物信息学基本流程，为单细胞分选与测序技术在环境微生物研究中的发展提供借鉴和启示。

变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术目前已被广泛应用于环境微生物领域。介绍了DGGE的基本原理和技术步骤,分析了该方法的主要影响因素及其优点和存在的问题;概述了PCR-DGGE技术在环境微生物领域,包括在微生物处理技术、微生物生态多样性研究和功能菌种优化筛选中的应用现状,并展望了其应用前景。

采用基于Illumina测序平台的高通量测序技术,对大菱鲆(Scophthalmus maximus)幼鱼肠道及其养殖水体、生物饵料中细菌种类及丰度进行研究。测序结果显示,养殖水体、生物饵料和大菱鲆幼鱼肠道等19个样品共获得有效序列547621条,可聚类于3771个可分类操作单元(OTUs),归属于养殖水体、生物饵料、健康幼鱼和发病幼鱼的操作分类单元(OTU)个数分别为3038、1090、87和777,其中,健康幼鱼与生物饵料、健康幼鱼与养殖水体特有的OTU个数分别为57和0,发病幼鱼与生物饵料、发病幼鱼与养殖水体特有的OTU个数分别为481和31。表明幼鱼肠道微生物多样性与生物饵料密切相关。根据细菌注释结果,拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)在大菱鲆幼鱼肠道中占优势地位,其中,健康幼鱼肠道微生物共聚类为8个门,发病幼鱼的肠道微生物可聚类为19个门。与健康幼鱼相比,发病幼鱼肠道门水平上的3种主要优势菌群落结构出现失衡。此外,对各样品中丰度最高的100位OTU分析显示,幼鱼肠道优势菌种类与生物饵料中的优势菌种类密切相关,而每个发病幼鱼肠道优势菌种类具有一定的独立性。本研究旨在为大菱鲆健康养殖和微生态调控提供实验依据。

单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)技术是在单个细胞水平通过对mRNA进行高通量测序研究其整体水平基因表达情况的一项新技术。本研究概述了scRNA-seq技术的发展历程和创新;详细介绍了scRNA-seq技术的单细胞捕获/分选、反转录/PCR扩增、建库测序和测序数据基础分析等步骤,以及在植物单细胞图谱、非生物胁迫响应机制、细胞分化发育、转录因子调控网络等研究中的应用;剖析了该技术在甘薯中单细胞图谱、分化、抗逆和基因方面的应用潜力;最后对该技术的应用进行了展望。

针对国内外微生物农药制剂的研究现状及应用中存在的问题 ,综述了微胶囊技术应用于微生物农药中的意义及微生物农药微胶囊化的控制释放作用的特点 ,阐述了界面聚合法和凝聚相分离法是微生物微胶囊制备的主要方法 ,并展望了其应用前景。表 1参 1 1

综述了新兴的不依赖于培养的微生物分子生态学技术,包括两类:不基于微生物总基因组DNA的分析方法,主要有单碳源利用图谱法和磷脂脂肪酸图谱法;基于微生物总基因组DNA的分子分析方法,主要有克隆文库分析法、宏基因组文库技术、G+C含量分析法、总DNA复性动力学分析法、群落水平总基因组DNA交互杂交法、荧光原位杂交技术、DNA微阵列芯片技术、变性/温度梯度凝胶电泳、单链构象多态性分析、限制片段长度多态性/扩增核糖体DNA限制性分析、末端标记限制片段长度多态性、核糖体基因间隔区分析、随机扩增多态性DNA等。并提出了这套技术在食品产业中的应用前景:发现新菌种,生产新型酶制剂,优化改造新工艺,确保食品质量与...

【目的】基于单细胞测序技术探究绒山羊毛乳头细胞标记基因，优化毛乳头细胞体外鉴定的方法，为研究绒山羊毛囊发生发育提供良好的细胞模型。【方法】运用Seurat单细胞分析法分析陕北白绒山羊胚胎期60、90、120 d皮肤组织的单细胞测序数据。原始数据经质控、过滤、标准化后，采用UMAP方法进行数据降维与聚类分析。通过对比已报道的毛囊相关标记基因，获得完整绒山羊毛囊细胞类群谱系信息。通过基因差异表达分析，筛选绒山羊毛乳头细胞特异性标记基因。利用免疫荧光试验鉴定标记蛋白在绒山羊皮肤组织中的表达与分布情况，进一步筛选毛乳头区域特异性表达蛋白。体视镜下机械分离完整绒山羊毛囊，采用酶消化法分离绒山羊毛乳头区域并在体外培养至细胞分离，最终通过差速贴壁法纯化细胞。待毛乳头细胞纯度较高时，利用免疫荧光试验验证候选标记蛋白在分离细胞中的表达情况。【结果】从单细胞水平分析了绒山羊毛囊发生过程中涉及的关键细胞转录信息，成功获得绒山羊皮肤中的17个主要细胞类群信息，鉴定出包括真皮细胞谱系、表皮细胞谱系、毛乳头细胞、毛干细胞、内根鞘细胞等绒山羊皮肤结构关键细胞类群，以及周皮细胞、巨噬细胞、肌肉细胞等其他功能细胞类群。筛选获得毛乳头细胞特异性基因427个，包括SOX2、FGF7、APOD、BMP3、HHIP、HEY2和SPON1等，这些基因在绒山羊毛乳头细胞中的表达丰度远高于其他细胞类型，被认为是毛乳头细胞特异性标记基因。组织免疫荧光试验进一步证明SOX2、FGF7与APOD等蛋白在绒山羊毛乳头区域内特异性表达，可用于皮肤组织中绒山羊毛乳头细胞的定位。此外，本研究在成功分离单根绒山羊次级毛囊的基础上，实现了绒山羊毛乳头区域的贴壁培养，成功观测到大量细胞从毛乳头区域逐步迁移分离的过程。细胞免疫荧光试验结果显示SOX2、FGF7与APOD均在绒山羊毛乳头细胞中表达，且SOX2阳性细胞约占毛乳头细胞总量的76%左右，而FGF7和APOD阳性细胞则占98%以上。结合绒山羊皮肤组织免疫荧光定位结果，SOX2、FGF7与APOD等标记可用于鉴定体外分离培养的绒山羊毛乳头细胞。【结论】利用单细胞测序技术描述了绒山羊主要皮肤细胞的转录组信息，筛选出毛乳头细胞特异性表达基因。经免疫荧光试验证实，单细胞测序鉴定标记基因的方法简单高效，且具备较高准确率。筛选的SOX2、FGF7与APOD不仅为绒山羊毛乳头细胞体内定位提供了有效的标记，而且为多标记鉴定毛乳头细胞提供可能，更为进一步研究毛囊发育相关基因的功能及调控机制奠定重要基础。

近年来我国高度重视安全型生物农药的研究和应用,生物农药年产值不断攀升,应用范围越来越广,创造了巨大的经济效益和社会效益。微生物农药是生物农药的主要组成部分,也是生物农药研究应用的主要方向。安全型生物农药代替有残留化学农药,高效的基因工程产品代替天然生物制剂将是未来农药市场发展的趋势。

为探讨不同代次雄性ICR小鼠生长发育与其肠道微生物的关系，本研究通过对16SrRNA基因V3～V4区测序，分析F0到F3代雄性ICR小鼠肠道菌群多样性和菌种组成。结果显示：1）从F0到F3代，组间微生物的Alpha多样性中的Chao1指数，Observed-species指数和香侬指数（Shannon）指数随代次积累显著降低（P0.05）。2）从F0到F3代的优势菌门均为厚壁菌门（Firmicutes）(F0、F1、F2和F3丰度分别为83.3%、79.0%、81.8%和90.3%)和拟杆菌门（Bacteroides）(F0、F1、F2和F3丰度分别为6.0%、5.1%、4.0%和3.2%)。3)F0,F1和F2代三组的优势菌属均为乳酸菌属（Lactobacillus）(F0、F1和F2丰度分别为83.1%、62.8%和38.2%)，但F3代的一些未确认分类的菌属占比较高，丰度约为45.3%；从F0到F3代在属水平上微生物组成上存在显著差异（P<0.05），各组的乳酸菌属丰度随代次的积累显著降低（P<0.05）。4）对差异菌属进行了KEGG差异代谢通路预测，发现乙醛酸盐代谢、胰岛素信号通路、苯丙氨酸，色氨酸和酪氨酸生物合成途径，萜类化合物生物合成途径，肽聚糖生物合成和糖酵解糖异生作用在F3代中显著降低，表明F3代氨基酸合成、糖类代谢等多条基础代谢通路受损。综上，本研究基于微生物16SrRNA测序技术对ICR小鼠传代后肠道菌群变化进行了一系列分析和功能预测，发现微生物多样性发生改变，F0至F2代优势菌门未发生明显变化，但在F3代出现了较多的为确认分类菌属，并且在属水平上各组的乳酸菌属丰度随代次的积累显著降低，F3代氨基酸合成、糖类代谢等多条基础代谢通路受到影响。本研究有助于从肠道微生物与宿主间的相互作用角度解释ICR雄性小鼠传代后出现的体重偏低等现象产生的原因。

[目的]本研究以16S rRNA为分子标记,采用高通量测序技术分析探讨3种水平体细胞鲜奶样品中细菌种类、菌群多样性和菌群结构。[方法]选取江苏某牧场45头奶牛鲜奶样品,分为健康、亚临床乳腺炎型和临床乳腺炎型3组,并对临床型奶样进行细菌培养鉴定,同时分别提取各组鲜奶样品中细菌总DNA,根据16S rRNA V4—V5区设计引物进行扩增测序,利用生物信息学软件对测序结果进行分析。[结果]对体细胞数>1×10~6 mL~(-1)的奶样进行细菌培养,鉴定出奶牛乳腺炎致病菌为无乳链球菌。对序列进行相似性聚类分析,得到394个可操作分类单位(OTU)。通过对OTU的聚类分析发现3组样品之间部分OUT水平存在明显差异。物种及丰度分析显示,门水平上的优势门为厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobactice);属分类水平上的优势属为芽胞杆菌属(Bacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、海洋杆菌属(Oceanobacillus)、沙雷菌属(Serratia)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和vadinBC27 wastewater-sludge group。其中临床组沙雷菌属和鞘氨醇单胞菌属显著高于其他2组,而海洋杆菌属的相对丰度降低。[结论]该牧场奶牛乳腺炎致病菌为无乳链球菌,为乳腺炎临床的抗生素选择和治疗提供了依据和借鉴。

重金属以及化学农药(除草剂)残留和多化芳烃等有机污染是造成我国农田复合污染的主要污染物,是影响到我国农业可持续发展和粮食安全、农业生态环境安全的重要问题。水体氮磷污染和富营养化也是我国目前的主要环境问题之一。微生物在农田污染治理和水体富营养化修复中显示出越来越重要的作用。该文分析了我国农田的重金属污染和有机污染,以及我国水体富营养化的严峻形势,讨论了微生物资源在农田与水体污染修复中前景。

【目的】探明云南昭通苹果栽培模式与根际土壤微生物菌群的关系。【方法】以云南昭通苹果主产区不同栽培和管理程度的苹果果园根际土壤为研究对象,测定土壤理化性质,应用高通量测序技术,测定土壤微生物16SrDNA、ITS序列,并分析微生物多样性。【结果】精品果园和普通果园根际土壤中的有机质、硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾、蔗糖酶、纤维素酶、脲酶的含量高于粗放果园,而碱性磷酸酶和过氧化氢酶的含量低于粗放果园。普通果园与精品果园根际土壤高频检测出的细菌属菌群亲缘关系比较接近,而与粗放果园高频检测出的细菌属菌群亲缘关系较远。三类果园根际土壤高频检出的真菌属的种群与果园类型相关,精品果园真菌属种亲缘关系更远。【结论】在三类果园根际土壤中明确存在有益微生物、有害微生物、中性微生物与未知微生物。不同栽培模式影响根际土壤微生物种群,从而影响苹果的生长。

生物质能源作为一种重要的可再生能源,其在替代能源、环境保护、减少碳排放、促进农民增效和区域生态经济可持续发展方面具有重要作用。把物联网概念引入生物质能源领域,打破了传统思维模式,拓宽了物联网的应用范围,利用物联网技术化解生物质能源开发中遇到的原料种植、加工转换、技术研发、管道输送等问题,必将改变生物质能源的生产和管理模式,促进其向更少物耗、更多绿色、更多感知、更加智能的方向发展,从而增强我国的生物质能源可持续发展的能力。

【目的】了解滇龙胆根际土壤微生物群落结构，为充分利用微生物资源，培育品质优良的滇龙胆提供科学有效的理论依据。【方法】利用高通量测序技术比较分析不同产地滇龙胆根际土壤微生物的多样性和群落结构差异，并结合土壤理化性质含量，分析阐明滇龙胆根际土壤微生物群落丰度变化与土壤养分含量间的相关性。【结果】不同地区滇龙胆根际土壤微生物的多样性和丰富度存在差异，其中以样品BS2的Chao1、Ace、Shannon指数最大。群落组成分析发现，细菌域微生物分属于136门86纲188目409科1793属，其中样品DL2、LC的优势菌门为变形菌门，相对丰度分别为64.74%、56%；样品DL1、BS1、BS2、GZ的优势菌门为酸杆菌门，相对丰度分别为42.02%、24.4%、41.44%、71.3%。真菌分属于5门28纲63目124科181属，其中样品BS2的优势菌门为担子菌门（42.65%），其余5个样品优势菌门均为子囊菌门（48.5%～88.92%）。经根际微生物与土壤理化性质的相关性分析发现，土壤pH与链霉菌属的相对丰度呈显著正相关，与Candidatus-Sulfotelmatobacter呈极显著负相关；有机质含量与Edaphobacter、Granulicella的相对丰度呈显著正相关；水解性氮、有效磷、速效钾等土壤养分与罗河杆菌属的相对丰度呈显著或极显著正相关。【结论】产地因素对滇龙胆根际土壤微生物多样性及群落结构有一定的影响。综合比较，样品BS2根际土壤微生物的丰富度和多样性最高。变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门是各样品中均存在的优势细菌，而子囊菌门和担子菌门为优势真菌群落。

为对肉鸡盲肠微生物的多样性进行探索，选取１５只饲养在相同条件下的科宝－５００肉鸡，利用ＩｌｌｕｍＩｎａ ｍＩＳｅｑ测序平台与ｑＩＩｍｅ等１６Ｓｒｒｎａ序列分析工具在２２日龄时采集盲肠内容物进行研究。结果显示：１）测序共获得３５９ １５８条有效序列与３ ２１０个ＯＴｕ，并且由稀释曲线可以证明此次测序结果比较全面的覆盖了肉鸡盲肠微生物群落。２）各样品菌群之间存在差异，得到序列的数量以及菌群多样性差别较大。３）通过核心菌群分析可知，４个共享菌群在门水平上分别为：拟杆菌门ＢａｃＴｅｒＯＩｄｅＴｅＳ（７０．０％±１２．１％）、厚壁菌门ＦＩｒｍＩｃｕＴｅＳ（２５．４％±１１．２％）、变形菌门ＰｒＯＴｅＯＢ．．．