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微生物多樣性研究范文1
（保山中醫院高等?？茖W校，保山 678000）
（Baoshan College of Tranditional Chinese Medicine，Baoshan 678000，China）
摘要： SARS之后，中央空調系統可能成為傳染病的一種空氣傳播渠道引起公眾和政府的重視，而其獨特的設計結構亦為滋生各種微生物提供環境，所以加強對中央空調系統的衛生評價和衛生管理對于傳染病防控非常重要。本文闡述了保山地區疾病預防中心開展在進行中央空調系統衛生狀況調查的同時開展其微生物多樣性研究的意義。
Abstract： After SARS, that central air conditioning system may became an air spread channel of infectious diseases caused attention of public and government, and its unique design structure also provides environment for breeding various microorganism, so it is very important for infectious diseases control to strengthen the health evaluation and health management of the central air conditioning system. This paper expounds the meaning of microorganisms diversity research while investigating the hygienic condition of central air conditioning system in disease prevention center in Baoshan.
關鍵詞 ： 中央空調；微生物；多樣性
Key words： central air conditioning；microorganisms；diversity
中圖分類號：R122.1 文獻標識碼：A
文章編號：1006-4311（2015）02-0297-02
公共場所是人群密集場所，其衛生狀況與人體健康密切相關。中央空調現在廣泛應用于寫字樓、賓館、醫院等公共場所，通過對室內空氣的溫度、濕度風速等微小氣候進行有效調節，給人們的工作、學習和生活提供了舒適的環境，同時如果空調通風系統在設計、安裝或者運行管理等的過程中存在不合理的地方，很容易滋生室內的空氣污染物，并且已經成為了一種主要的建筑物室內空氣污染?？照{系統對人體健康構成的最大危害就是空調系統引發的傳染性疾病，其中“軍團?。↙egionettosis）”是最具代表性的，曾在世界上很多國家引起50多起爆發流行；“不良建筑綜合癥（Sick Building Sgndrome，SBS）”是空調系統污染造成人體健康危害范圍最廣的，因此，全世界都很關注中央空調系統的衛生問題。
我國政府和公眾在2003年發生“SARS”后一直非常重視中央空調系統的衛生問題。衛生部首先在2003年8月頒布了《公共場所集中空調通風系統衛生規范》，之后又在2006年2月頒布了《公共場所集中空調通風系統衛生規范》等四項規章制度，并于2006年3月1日起開始實施，不僅規范了空調系統衛生技術要求，也加強了空調系統衛生評價規范與衛生管理
在這一系列的衛生法規和標準的支持下，各地的疾病預防中心都開展了相應的工作[1]，對當地公共場所的中央空調進行了衛生狀況的調查,調查結果根據相關規定列出細菌總數、真菌總數和檢出嗜肺軍團菌、b-溶血性鏈球菌的情況，其中無一報告在進行微生物檢驗時，通過培養獲得的細菌和真菌具體有哪些種類及其數量分部。但是，建筑物內的真菌孢芽、毒素的刺激能夠引發的病癥包括眼球和喉嚨的發癢、充血以及頭痛、呼吸困難，甚至哮喘等其他嚴重的疾病。有研究[2]表明，真菌是已與供暖、通風和空調（HVAC）系統的污染相關的生物，它還可能導致生活在該環境下的人得傳染疾病。Somers等實驗發現吸入污染空氣顆粒的小鼠發生基因突變，這為空氣中的真菌可能導致肺癌提供了間接證據。室內空氣生物污染不僅危害人體的呼吸系統和免疫系統，Anyanwu的研究證明產毒真菌的長時間暴露可能影響到兒童神經生理功能，上述研究部分揭示產毒真菌可能對人體神經系統的健康也存在威脅，許多細菌的細胞成分（如內毒素、β-葡聚糖）也是重要的病原，Huttunen[3]等研究發現，室內空氣中的細菌都顯著的誘導鼠巨噬細胞的腫瘤壞死因子-α、細胞白細胞介素-6的產生。而這些文獻中提到的微生物沒有在相關的檢測法規中作為需要檢測的對象出現。
所以僅僅調查和報告規定的細菌、真菌數量，只關注法規中提到的致病菌檢出情況就對一家公關場所中央空調的衛生狀況進行評價是不夠全面的。
中央空調中的絕大多數微生物主要來源與空氣微生物，極少部分特別是條件致病菌或者病原微生物來源與入住的賓客或者工作人員。空氣微生物主要來源于土壤、水體表面、人體以及生產活動等。其組成濃度不穩定，種類多樣[4]。空氣微生物的種類隨調查地理位置、調查季節的變化而有所不同。王春華[5]對東莞市5個不同的公共場所進行空氣微生物監測，細菌和真菌含量的季節更迭而變化。細菌以革蘭陽性菌為主，其中芽孢桿菌和葡萄球菌占多數；真菌以青霉和曲霉為主。而中央空調的微生物多樣性調查結果尚無報道。
大多數空調系統在晚上停止新風進入后，整個風道內的濕度可達80甚至100，這樣一個特殊條件，為滋生各類微生物提供了適宜的生存繁殖環境，條件致病菌甚至是致病微生物都有可能在這樣的條件下得以生存。保山屬低緯山地亞熱帶季風氣候，氣候類型的多樣化，生物種類繁多，微生物種類也很豐富，但其空氣微生物多樣性尚無相應研究報道。曾有新聞報道，二戰期間，日軍在保山縣境內發動的細菌戰，曾引起霍亂、鼠疫、炭疽的爆發，這些都給保山的疾病預防和控制帶來了挑戰。對于人群集中的公共場所，容易引發、傳播傳染性疾病的空調系統的衛生狀況調查和其中微生物多樣性的調查、研究都是刻不容緩的。所以結合本地的地理氣候、生態環境等因素，調查、研究哪些種類的微生物能夠在公共場所的中央空調中生存、繁殖或者是以孢子、芽孢等形式留存在中央空調中，中央空調中的微生物哪些可能是致病菌，哪些是可能條件致病菌，哪些僅僅是與空氣中的背景微生物。
檢測室內空氣微生物，傳統的方法是利用生物粒子重力隨機沉降到培養皿上的暴皿沉降法，這種方法雖簡單容易操作，但因為是一個被動捕獲的過程，所以結果波動很大，準確度和重復性都較差。對于中央空調的微生物采樣，現在更多采用為主動抽取空氣的撞擊式采樣器，在計算微生物總數和對其進行形態學鑒定的同時測定其粒子大小分布規律。
傳統的培養計數法只能培養可培養的微生物，而不能在培養基上生長或有其他生長需求的微生物就不能獲得。另外，在進行可培養微生物鑒定時費時費力而且不夠準確，所以現在有生物發光法、免疫法等新方法引入到微生物多樣性的檢測中，其中分子生物學的方法具有寬闊的應用前景。
中央空調微生物多樣性的研究不僅可以為制定更加全面的衛生標準提供微生物學的依據，還可以在空調系統樣品采集的方法、微生物種類的衛生標準、中央空調清潔的方法、頻率和注意事項、易感人群的感控提示等方面并提出微生物學的建議和意見。
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微生物多樣性研究范文2
關鍵詞：土壤微生物；PCR-DGGE；聚類分析；香濃威爾指數
中圖分類號 S15 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）24-65-04
在土壤養分循環的過程中，土壤微生物發揮著積極的作用，是土壤肥力的重要指標[1]，土壤微生物幾乎是全部土壤生物化學過程的參與者，不但能提升土壤中有效養分的含量，還為作物生長和產量提供必要的物質保障[2]。由于人們長期對土壤進行農事操作，改變了土壤物理生物化學屬性，因此對農田土壤微生物的主要類群和重要功能群的數量影響也愈見強烈，進而可能影響耕地質量保育與生態環境安全[3-4]。大部分土壤微生物對耕作措施很敏感，會表現出不同的反應[5-6]。其多樣性對生態系統的穩定性、生產力和應對壓力與擾動的恢復力方面有著重要的影響[7]。Al-Kaisi和Liebig等研究都表明，保護性耕作較傳統耕作更有利于增加土壤中微生物多樣性和生物量且更集中于地表，進而提高土壤系統穩定性。加之長期高強度的農藥化肥大量投入使用也極易降低土壤中微生物群落多樣性，導致微生物功能喪失，進一步影響土壤質量，使得土壤障礙頻發[8-9]。研究結果表明恰當的管理制度能夠增加土壤微生物種群數量，進而有利于作物產量的提高，土壤質量也會隨之改善[10-11]。Schutter等利用PLFA法對保護性耕作和傳統耕作下土壤微生物多樣性進行了研究，發現對比傳統耕作，保護性耕作更能增加土壤微生物種群數量。
1993 年，Muy zer 等首次將PCR-DGGE（Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis）技術應用于微生物生態的研究，這一技術的出現克服了傳統微生物培養技術的限制，由于PCR-DGGE 具有可靠、方便快捷、重現性好等優點，迅速成為微生物群落多樣性和動態分析的強有力工具[12]，它利用PCR擴增產物中G+C含量的rDNA組分在電泳凝膠中移動的位置上的差異，不同G+C含量在膠中移動的速度不同，因此產生不同代表微生物群落組成的條譜帶。本試驗通過測定不同耕作方式下土壤微生物數量以及在分子水平上利用PCR-DGGE技術研究不同耕作方式下的農田管理措施對土壤微生物群落多樣性的影響，從理論上闡明適合的耕作方式和農田管理模式，為土壤質量的改善和生產力的提高，提供重要的理論基礎。
1 材料與方法
1.1 試驗區概況 試驗在吉林省農田進行，試驗地土壤為典型黑土。全省大部分地區年平均氣溫為2～6℃，全年日照2 200～3 000h，年活動積溫平均在2 700～3 200℃，年降水量一般在400～1 300mm。受季風氣候影響，吉林省四季降水量以夏季最多，占全年降水量的60%以上，對作物生長十分有利。
1.2 供試土壤與樣品采集 本研究選擇4種處理：（1）陶家子（TH）：玉米收割后根茬還田，次年旋耕四位一體機進行播種施肥一次性作業；（2）永發鄉（YH）：玉米收獲后秸稈全部粉碎回田，兩年播種前深翻一次后持續免耕；（3）農安（NH）：玉米收割后1/3秸稈粉碎還田，次年深翻；（4）公主嶺（AH）：深翻配施有機肥。各處理設置的同時均有農民現行耕作對照。土壤樣品采集于2011年10月中旬，供試土壤為中上層黑土，試驗采取3點取樣法，去除土樣雜質、細根，將鮮土保存在4℃冰箱中待測。
1.3 土壤DNA提取與PCR擴增 采用FastDNA SPIN Kit for Soil土壤DNA提取試劑盒。按試劑盒規定的實驗步驟進行土壤DNA的提取，所提取的DNA用試劑盒純化后保存。每個樣品3次重復，以341f，758r（生工合成）為引物，在PTC-200PCR儀（Bio-Rad，美國伯樂公司）上進行擴增。PCR反應體系為50μL，包括10×buffer 5μL，10mmold NTP 4μL，10pm正反引物各1μL，taqDNA聚合酶0.4μL，無菌水37.5μL，模板1μL。（大連寶生物公司）。PCR擴增程序為：94℃預變性5min；94℃變性1min，65℃（-0.5℃ per cycle）退火1min，72℃延伸1min，20個循環；94℃變性1min，55℃退火1min，72℃延伸1min，12個循環；72℃延伸10min。
1.4 樣品的DGGE分析 用擴增的PCR產物進行DGGE分析，所用儀器為D-Code Universal Detection Mutation system （Bio-Rad，美國伯樂公司），凝膠成像系統（Bio-Rad，美國伯樂公司）。DGGE的凝膠濃度為6%，變性梯度為30%～60%，在60℃，180V條件下電泳6h.電泳膠片用Genefinder熒光染料染色。
1.5 數據處理 試驗數據采用Quantity One4.2.3軟件，采用非加權成對算術平均法（UPGMA）對所有土壤樣品進行聚類分析。
2 結果與分析
2.1 不同耕作方式對農田耕層土壤微生物多態性的影響 對耕層土壤微生物的PCR擴增產物進行DGGE電泳，分別得到不同地區土壤細菌的DGGE圖譜。從圖1中能夠清晰的看出菌群的整體分布多樣性和優勢菌的分布和數量。各樣品的細菌DGGE圖譜的條帶數、條帶位置和亮度呈現明顯的差異。DGGE凝膠電泳能夠分離長度相同而序列不同的DNA條帶，條帶越多說明生物多樣性越豐富，條帶信號越亮表示對應該條帶的細菌數量越多，從而可反映出微生物的數量和種類[13]。不同處理間有很多共有條帶，說明處理間微生物群落結構具有很強的相似性，然而這些共有條帶粗細強度的差異，說明同一種微生物在不同處理內豐度不同。不同處理間出現的條帶的增加或缺失現象，說明不同處理間微生物多樣性存在一定的差異。圖1顯示，3種處理耕作方式TH/YH/NH都較它們的傳統方式TS/YL/NL土樣條帶數量多，亮度強。其中NH/NL組條帶數目差異明顯，NH較NL條帶數量變化最多；TH較YL條帶亮度變化最強；TH較TS在數量及亮度上也有變化，但是變化幅度較小。表明不同耕作處理下的農田土壤微生物多樣性較農民常規耕作下土壤微生物多樣性豐富。
圖1 不同耕作方式下耕層土壤細菌DGGE圖譜
進一步利用Quantity One4.2.3對DGGE圖譜進行數字化處理，通過UPGMA方法進行聚類分析，得到不同耕作下土壤微生物組成的聚類分析系統樹。結果如圖2所示，圖2中處理分為2個族群，NL點處為一個族群，其余TH/YS、YH/TL和NH為另一個族群。說明深翻結合秸稈還田能夠改變土壤中微生物組成。說明細菌群落結構類型因耕作方式不同，表現出明顯差異。聚類分析系統樹顯示TH/TS、NH/NL均首先聚類，表明其土壤中微生物種群結構較為接近；YH/YL未首先聚類，說明深翻配施秸稈還田促進土壤微生物種群結構的多樣性。
圖2 不同耕作處理與傳統耕作耕層土壤微生物組成的聚類分析
2.2 不同耕作方式對農田犁底層土壤微生物多態性的影響 應用PCR擴增產物對土壤犁底層微生物進行DGGE電泳分析，分別得到犁底層細菌DGGE圖譜條帶，如圖3顯示。同樣，從圖3中能明顯看出，犁底層中TH/YH/NH的條帶數量及亮度方面要較TS/YL/NL等傳統耕作土壤中微生物數量大，亮度強。
圖3 不同耕作方式下犁底層土壤細菌DGGE圖譜
圖4聚類分析系統樹中顯示，TH/NH和TS/NL首先聚類，說明四位一體耕作方式和深翻結合1/3秸稈還田對土壤微生物種類結構沒有影響；并且NL/TS以及NH/TH的聚類結果顯示不同樣地同一深度的犁底層土壤微生物具有較高的相似性。
圖4 不同耕作方式下犁底層土壤微生物組成的聚類分析
2.3 不同耕作方式對農科院試驗田耕層和犁底層土壤微生物多態性的影響 通過Quantity One軟件包對農科院試驗站的土樣進行DGGE圖譜分析發現，如圖5所示，C點耕層（0～20cm）條帶數較傳統耕作的耕層A點（0～20cm）條帶數多且條帶明亮，D點犁底層（20～40cm）條帶數較傳統耕作B點犁底層（20～40cm）條帶數多且條帶較亮，說明施入的有機肥能增加土壤中微生物的種類和數量。
注：A=Al（0～20cm）；B=AL（20～40cm）；C=AH（0～20cm）；D=AH（20～40cm）。
圖5 不同耕作方式下耕層與犁底層土壤細菌DGGE圖譜
從圖6的聚類分析系統樹看出A、B、D三點首先聚類，而C點未能與其聚類，由此可以說明深翻配施有機肥同樣能夠促進耕層土壤微生物種群結構的多樣性。
圖6 不同耕作方式下耕層與犁底層土壤微生物組成的聚類分析
2.4 不同耕作制度下土壤微生物香濃威爾多樣性的影響 根據土壤在DGGE圖譜上的條帶信息，計算出的Shannon-weiner多樣性指數，如表1所示。從表1中看出，4種不同耕作處理下的土壤微生物香濃指數都較農民常規耕作下微生物香濃指數高，說明4種耕作方式都能促進土壤微生物種群結構的多樣性。這可能是由于4種耕作處理可以為土壤微生物提供相應的養分和適宜的生存環境，促使各類微生物很好的生長，因而微生物多樣性指數較高。四位一體耕作方式下土壤微生物的香濃指數增幅最大，耕層和犁底層分別為23.2%和15.5%，
表1 不同耕作與常規耕作耕層土壤與
犁底層土壤香濃威爾多樣性指數
[耕作＼&1＼&2＼&3＼&4＼&4種耕作＼&耕作層＼&2.39＼&2.38＼&2.36＼&2.63＼&＼&犁底層＼&2.00＼&2.04＼&2.25＼&2.38＼&常規耕作＼&耕作層＼&1.94＼&2.30＼&2.25＼&2.48＼&＼&犁底層＼&1.70＼&1.92＼&2.01＼&2.29＼&]
3 結論與討論
黑土土壤中的微生物具有數量大、種類繁多等特性，因此本實驗采用了16S rDNA擴增的DGGE方法研究不同耕作制度下土樣微生物群落的多樣性。通過分析農民常規耕作下農田土壤與不同耕作處理下農田土壤中微生物組成的DGGE圖譜，顯示了不同樣地或同一樣地不同深度土層土壤微生物組成的多態性。微生物是農田土壤中的核心組成部分，不但能為作物提供營養元素和最佳的生長環境，還能保持土壤的基本生產力。有研究表明，腐解的秸稈扮演著養分和載體的角色[14]，能夠增加有機碳含量進而改善土壤環境，顯著降低土壤pH值，增加土壤微生物數量。因此，對于促進作物生長、改善和提高土壤質量具有重要作用[15]，施肥可以增加根系的分泌物，給土壤微生物提供能源物質，進而提高土壤微生物量[16]。從DGGE圖譜中看出（圖1、圖3、圖5），耕層土壤微生物組成中TH/YH以及AH的電泳條帶都較TS/YL和AL電泳條帶數量多，亮度強；對犁底層來講，同樣是不同耕作措施下土壤微生物要較傳統耕作下土壤微生物類群豐富，種類繁多。這說明了增施有機肥或秸稈還田都能明顯增加土壤微生物類群和數量。這與施用有機肥可以維持較高的土壤微生物活性，保持微生物多樣性與生態穩定性相一致[17]。秸稈還田可以為微生物的生長活動提供必要的能源和營養物質，加快刺激土壤中微生物的活性，從而加快土壤中微生物的自身物質合成，并利用外源養分進行新陳代謝[18]；有結果表明農民常規耕作模式下土壤微生物的DGGE條帶數明顯少于適宜的耕作模式處理，說明農民常規耕作降低了土壤細菌群落的多樣性[19]。利用Quantity One4.2.3軟件對土壤DGGE圖譜進行的聚類分析顯示，無論是傳統耕作還是不同耕作制下同一地區不同深度土壤的微生物組成具有多態性。
就Shannon-Weiner指數而言，不同耕作下的土壤耕層香濃指數都較農民常規耕作下耕層香濃指數高，這是由于秸稈還田可以直接為土壤微生物提供充足的有效養分，改善土壤微生物棲息環境[14]，提高了耕層土壤生態環境的緩沖能力。而犁底層可能是由于養分運輸的限制，微生物不能得到充足的營養和適宜的生存環境，所以在類群功能和數量上不能像表層微生物那樣豐富。通過對比不同耕作措施下的微生物香濃指數，發現陶家子耕作方式下土壤微生物多樣性變化最高，耕層和犁底層增幅分別為23.2%和15.5%。推測其可能原因是根茬還田補充輸入了有機碳源又改善了土壤物理性狀，有利于維持土壤微生物的多樣性及活性[20]，另外旋耕增強了土壤的通氣能力，同時也使土壤的孔隙度增加，因此微生物的活動能力也相應的增強。
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微生物多樣性研究范文3
關鍵詞：有機農業；生態環境；生物多樣性；土壤改良；保護
環境農業是人類有意識改造大自然以獲得食物來源的一種生產活動，是承載著人類文明延續與發展的根基。但發展到現代農業之后，農藥和化肥的過度使用在生產出大量農產品的同時，也造成了嚴重的食品安全隱患以及土壤肥力下降、自然環境污染嚴重、生物多樣性被破壞等嚴峻的環境問題[1]，人們必須要意識到現代石油農業并不是解決人類溫飽問題的最佳途徑，應該尋求一種對環境友好的農業生產方式。而有機農業在保障農產品安全、防止水土流失、改善生態環境等方面都能起到積極的作用[2]，是一種可持續發展的環境友好型農業生產方式，應該得到大力推廣。但在傳統農業種植區域，政府與農民在應用和推廣有機種植模式上的積極性不高。鑒于此，本文綜述近年來有機農業生產活動對生態環境積極影響的相關文獻，以期為我國有機種植模式的進一步推廣提供科學依據。
1有機農業的概念界定與生產準則準確地界定
有機農業的概念是研究有機農業的首要步驟，根據國家標準葉有機產品曳淵GB/T19630.1要2011冤，有機農業是指遵照有機農業生產標準，在生產中不采用基因工程獲得的生物及其產物，不使用化學合成的農藥、化肥、生長調節劑、飼料添加劑等物質，而是遵循自然規律和生態學原理，協調種植業和養殖業的平衡，采用一系列可持續發展的農業技術以維持持續穩定的農業生產體系的一種農業生產方式[3]。在有機生產體系中，以農業清潔生產為指導思想，核心要求是建立、恢復農業生態系統包括動物、植物和土壤微生物在內的生物多樣性以及由這些生物參與、推動的物質和能量循環，以保持、提高土壤的長效肥力和易耕性[4]；具體的土壤培肥措施是激發系統內稟的自然肥力供給，如將作物秸稈、畜禽糞便和有機廢棄物等腐熟還田以及輪作豆科作物、綠肥等，并采用農作物淵間冤輪作、耕種抗性作物品種以及物理措施、生物措施和生態措施作為控制農田病蟲草害的主要手段，同時配合合理的耕作方式以保持水土，達到維護農業生產體系、保護生態環境的目的[5-7]?，F代常規農業是目前我國耕作面積最大的農業生產方式，其長期、大量地施用農藥、化肥等會抑制農田生物多樣性的發展，而且殘留在農田里的農藥和化肥會嚴重污染、破壞土壤環境，并可能經淋失和徑流進入地下水和河流、湖泊等水域環境造成嚴重的水污染[8-12]。而有機農業作為一種環境友好、可持續的農業生產方式，堅持不使用農藥、化肥等物質，強調以自然、環保、不破壞農田生態的方式進行耕作、生產，避免了對水體、土壤及大氣環境造成污染；而且有機農業重視科學、合理的耕作制度，采用間作、輪作等科學栽培法，不僅可以改善耕作土壤的理化性質，還能有效減少病蟲害發生的機率，進一步達到保護土壤環境和生物多樣性的目的[4-7，13]?？偟膩碚f，有機農業的生產過程對環境友好，能夠控制農業生產過程中可能對水域環境產生的面源污染，促使土地肥力恢復，增加農業生態系統中的生物多樣性，能夠切實有效地保護和修復當地的生態環境。
2有機農業的生態效益
有機農業將動物、植物和土壤視作一個整體，強調在這個整體內部的資源循環利用，而且生產過程更注重保護自然環境及生物多樣性，會充分考慮環境的承載力，使農業生產能與自然環境保護相協調，真正做到對環境友好。相關實踐表明，開展有機農業可以使農業生產所造成的面源污染情況得到有效控制，包括動物、植物、土壤動物和土壤微生物在內的生物多樣性也能迅速增加，同時減輕土地、水體和動植物界的受損程度，進而恢復和改善農業生產環境[14]。
2.1增加生物多樣性
有研究表明，在過去40年內，集約化的農業生產活動是許多農田鳥類、雜草、土壤動物和土壤微生物等物種豐富度及多度下降的重要原因[8-9]。而有機農業拒絕使用農藥、化肥，對生產區域內各種動物、植物、土壤動物與土壤微生物的危害極小，可以有效地恢復和保持生產區域內生物的多樣性[15-16]。益鳥等動物天敵是有機農業體系中生物防治蟲害的重要環節。與常規農田相比，有機農田中鳥類淵尤其是地面孵化的鳥類冤的種類和數量更高。如李現華等[17]對內蒙古磴口縣境內常規農業系統和有機農業系統中動物多樣性的調查結果表明，有機農業種植區的有益鳥類等生物的數量較多，而且有益昆蟲淵尤其是七星瓢蟲冤的數量也明顯增加，而蚜蟲等害蟲的蟲口密度則明顯降低。節肢動物也是農田中數量較多的一類動物，根據相關的研究發現，有機農田內節肢動物的物種豐富度與多度都明顯高于常規農田[18-19]，有助于實現對農田害蟲的生態控制。與傳統農業生產對雜草等植物的敵對態度不同，有機農業生產允許相對多樣化的雜草生長，甚至在農田休耕時期還會輪作某些能起到綠肥作用的草類。有機農業對于雜草的態度較為溫和，因而在有機農田中雜草密度、生物量或地面覆蓋物通常高于常規農田系統[20-23]；還有相關研究發現，采用有機種植的農田內有較高的闊葉雜草[24]以及除草劑敏感型雜草[25]的物種豐富度和多度。有機種植方式下，農田中土壤動物的種類和數量也會有所增加，如蚯蚓就是土壤肥力的重要指示動物，蚯蚓的數量能反映土壤的結構、微氣候、營養和毒性等土壤狀況。
有研究表明，采用有機管理方式的農田中，土壤內蚯蚓的密度、數量均比常規農田高，如Brown[26]的研究報導發現，有機農田內蚯蚓的密度約為常規農田的2倍；還有其他相關研究也發現，有機農田較常規農田擁有較多的蚯蚓種群數量[27]。土壤中的微生物體淵細菌、真菌等冤在維持、增強土壤肥力方面發揮著關鍵作用，比如有益微生物群落會參與腐殖質的形成，能改善農田土壤的團粒結構，從而提高農田土壤的肥力狀況。而有機農田拒絕農藥和化肥的施用，減少了對土壤的破壞，在一定程度上改善了土壤微生物的生活環境。已有多項研究表明，采用免耕、輪作、施有機肥等有機種植模式的農田土壤微生物的生物量和生物活性均高于常規農田[28-32]。此外，秸稈還田作為有機農業種植體系中非常重要的土壤培肥手段之一，有大量研究發現，秸稈還田是有機農田中土壤微生物數量增加、活性增強的重要原因，如Ocio等[33]研究發現，在將秸稈翻壓還田7d后，土壤中微生物的生物量增加了2倍；高美英等[34]對山西農業大學教學果園各層土壤中固氮菌數量的調查研究也發現，秸稈覆蓋還田可明顯增加果園各土層中固氮菌的數量，在整個0~60cm耕作層內固氮菌數量年平均增加95.47%，尤其在0~20cm土層中的固氮菌年平均增加量更達到了123.80%?？偟膩碚f，有機種植方式能有效提高種植區域內動植物、土壤動物和微生物的多樣化組成，而生物多樣性又具有重要的生態作用，有利于控制有害生物的發生，也有利于實現土壤營養的優化循環和保持土壤肥力等。因此，農業種植活動應采取對環境友好的技術措施，以保護種植區域內的生物多樣性。
2.2改良土壤
現代農業長期、大量地使用農藥、化肥、植物生長調節劑等物質，在提高作物產量的同時也嚴重損害了土壤環境，造成了如土壤中有機質減少、土壤微生物活力下降、土壤的蓄水保肥能力降低等惡果；而土壤是農業生產的根基，沒有健康、肥沃的土壤就沒有健康、營養的農產品，農業可持續發展的第一個要求就是保護和改良土壤。有機農業作為一種環境友好型的可持續農業，其發展初衷即是改善現代農業生產所造成的環境惡化，因而有機農業對于培肥、改良土壤極其重視。有機農業的培肥理論認為土壤是一個有生命的系統，施肥是在培育土壤，進而由肥沃土壤為農作物提供所需養分。因此，有機農業種植的第一步就是采取各種措施淵如施用有機肥和合理輪作等冤改良、培肥土壤，激活土壤的生命。對于有機農業中培肥土壤的方式，歐陽喜輝等[35]總結了國內外多項關于有機農業的研究，得出有機農業通過施有機肥、秸稈還田、免耕和輪作等措施可以有效增加土壤有機質、促進土壤團聚能力以及提高土壤微生物活性，從而達到培肥土壤的目的。秸稈還田與輪作也是有機農業提倡的改良土壤、維持地力的重要手段，如王寧等[36]的研究表明，秸稈還田能改善土壤環境，而且還能減少土壤堿性物質的流失，可以在一定程度上減緩土壤的酸化，維持土壤肥力；楊景成等[37]的研究也發現，與傳統種植制度相比，糧草輪作結合秸稈還田可以有效地降低對土壤有機質的衰減效應。土壤微生物量碳是土壤有機庫中的活性部分，是表征土壤質量和肥力的一個重要指標。董博等[38]通過長期定位試驗發現，長期施用有機肥淵或有機肥與化肥配施冤可以明顯增加耕作層土壤中的土壤微生物量碳和土壤有機碳。胡誠等[39]通過多年施肥試驗發現，隨著有機肥施用量的提高，農田土壤中微生物量碳、土壤可溶性碳、總有機碳等含量都隨之增加。改良土壤、保護土壤環境是有機農業能夠持續發展的根本，而長期的有機種植反過來又能提高土壤肥力、增強土壤生產力，并通過改變土壤的通透性和孔隙度等自然結構性狀改善土壤環境，同時還在一定程度上增強土壤生物與微生物的活性，這都說明了有機農業是對環境友好且可持續的一種農業生產方式。
2.3保護環境
現代農業生產過程中，農藥、化肥的過度使用會破壞農田土壤的理化性質，加劇水土流失、旱澇災害，加劇對水、土和大氣環境的污染，威脅生態環境安全。而有機農業采取對環境友好的方式、措施進行農業生產，能有效地保護環境，眾多學者通過調查研究認為，相較于現代常規農業，有機農業具有防止水土流失、減少土壤污染、保護生物多樣性、減少地下水污染、保護地表水水質以及控制溫室氣體排放等良好的生態效益[40-45]。有機農業在改善土壤環境、保持水土方面具有重要貢獻，如盧東等[46]在多個有機種植基地中的試驗表明，在控制好有機肥原料的情況下，有機農業土壤重金屬污染的威脅較常規農業?。辉S恒周等[47]通過試驗研究得出了有機農業有利于防止水土流失及土壤沙化、有助于農業可持續性發展的結論；RigbyD等[48]關于有機農業的研究也顯示有機農業可以改善土壤養分缺乏狀況，實現土壤肥力的持續供應和永久利用；此外，杜相革等[49]也認為有機農業可以改善土壤環境及其中的營養循環、改善土壤動植物的生存條件等，能有效增加土壤生物多樣性，進而促進整個農田生態系統的可持續功能。有機農業對水環境的保護則主要體現在減少農藥和化肥對地下水和地表水的污染，據相關學者估測，全世界施用于土壤中的氮肥有30%~50%經淋失進入到地下水中[50]，而我國相關部門的統計也發現農業面源污染對河流和湖泊富營養化現象的貢獻率達到60%耀80%[51]，可以說現代農業是造成地下水和地表水環境污染的主要原因。而有機農業采用了輪作和休耕培肥地力、拒絕施用農藥和化肥等，減少農業生產對水環境的污染，有效地保護了地表水和地下水的水質安全，據席運官等[42]對有機稻田與常規稻田排水污染進行比較研究發現，有機水稻種植方式可減少農田排水中氮的排放量，還會降低排水中的總磷濃度；徐田偉[52]也發現了有機種植業的發展可以控制區域水土流失、降低非點源污染的水平，認為發展有機農業是我國控制農業面源污染的有效途徑之一。
現代農田生態系統是主要的溫室氣體排放源，尤其是近年來CH4和N2O的排放量增加更是主要來源于現代農業生產活動[53]，而有機農業鼓勵系統內的資源循環利用，減少了內部資源的浪費和外部資源的消耗，進而減少了溫室氣體的排放，改善了大氣環境狀況。在一項針對丹麥農業的研究中發現，如果將丹麥所有的農業用地全部轉換成有機農業，則農業體系中的能量消耗和氮流通的減少可使丹麥全國溫室氣體淵CO2、CH4和N2O冤的排放量相應減少13%耀38%[54]。綜合可知，有機農業可以不斷改善農業生產環境，保護農業耕作范圍內的土壤、水體和大氣環境，尤其是在生態環境處于亞健康的地區發展有機農業還能夠有效地減輕農業面源污染，加快地區生態環境的恢復，促進有機農業的可持續發展。
3結語
微生物多樣性研究范文4
關鍵詞：變性梯度凝膠電泳；微生物實驗；實驗教學改革
中圖分類號：G462 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0247-02
微生物學是高等院校生物類專業的一門重要專業基礎課，是一門實驗性和應用性很強的學科。微生物學實驗是微生物學的重要組成部分，是現代生物學技術的重要基礎，對于學生加深理論知識的理解，培養創新與實踐能力具有非常重要的作用[1]。傳統的微生物實驗教學內容一般以驗證性和演示性為主，注重培養學生的基本實驗技能，但對學生綜合實驗技能和創新能力的培養有待提高。隨著國家對創新人才的需求，適當增加綜合性和研究性實驗內容的比重是微生物實驗教學改革的發展方向，對于提高學生的思維能力、動手能力有著積極的作用[1-3]。
本校非常重視實驗教學改革工作，鼓勵學生在掌握基本實驗技能后，積極參加設計性、研究性實驗，包括院校兩級的大學生科研立項或教師的研究課題，并給予相應的創新學分。通過該項措施進一步激發了學生的學習興趣，并有效提高了學生的實驗技能及分析問題和解決問題的能力。目前微生物實驗教學主要包括傳統的微生物實驗技術，隨著分子生物技術的發展，微生物研究技術突破了以往主要依賴純培養物的局限性，特別是在生態環境樣品中的微生物群落結構分析中，基于PCR擴增的分子生物學方法逐漸取代了傳統的培養方法，大大拓展了微生物研究的范圍[4]。因此，我們在后續的研究性實驗中引入了變性梯度凝膠電泳在微生物群落結構分析中的應用等創新型實驗項目，使實驗教學從基礎性向綜合性和研究性推進。
一、變性梯度凝膠電泳（DGGE）技術概述
由于自然環境中微生物生存條件的復雜性，大多數微生物以未可培養的形式存在。DGGE是一種不依賴微生物培養技術的研究方法，能快速、準確鑒定環境中微生物種群，在揭示復雜微生物群落演替規律和功能基因多樣性方面具有獨特的優越性，已被廣泛應用于微生物分子生態學研究各領域[5]。DGGE技術的基本原理是在聚丙烯酰胺凝膠的基礎上，加入呈梯度分布的變性劑（甲酰胺及尿素），雙鏈DNA分子部分解鏈導致電泳遷移率降低，而序列不同的DNA分子解鏈行為不同，在凝膠中的移動速度也就不同，從而使得長度相同而序列不同的DN段分離。因此，通過測序分析凝膠上不同的譜帶，可以檢測微生物種群的遺傳多樣性和動態變化[6]。DGGE技術的工作流程主要包括以下幾個步驟：（1）環境樣品的采集；（2）樣品中微生物基因組DNA的提??；（3）DN段的PCR擴增；（4）PCR產物的DGGE分析；（5）DNA條帶的序列分析。
二、變性梯度凝膠電泳技術在微生物實驗教學中的應用
變性梯度凝膠電泳技術是一項綜合性較強的實驗技術，涉及的知識面較廣，要求學生既要有全面扎實的理論知識，又要求較強的實際動手能力。我校的微生物學實驗安排在大學二年級的上學期，通過學習使學生掌握微生物學實驗的基本原理和操作技術。此外通過后續的生化分析技術和分子生物學實驗等課程，學生掌握了聚丙烯酰胺凝膠電泳、基因組提取和PCR擴增等實驗技術。因此該項研究性實驗項目主要面向大學二年級和三年級的學生，我們為學生提供開放的實驗室環境，學生自己組成實驗小組，可根據自己的實際情況安排時間。整個實驗由學生實驗小組開展并完成，同時在實施過程中配備指導教師進行隨時指導。根據學生的學習興趣并結合實驗室的科研課題，我們近幾年開設了多項DGGE技術在微生物研究中應用的實驗，包括《氯嘧磺隆對土壤微生物類群的影響》、《SBR反應器中聚磷菌群的結構分析》、《不同森林土壤中產漆酶細菌群落結構的研究》和《厭氧污泥對偶氮廢水的脫色及污泥菌群結構分析》等研究性實驗項目。環境樣品中DNA的提取是影響微生物多樣性的DGGE檢測結果的重要因素[7]，學生通過比較不同提取方法對DNA產量和純度的影響，確定了針對不同的實驗樣品（土壤或污泥）的最佳提取方法，在這一過程中加深了對DNA提取原理和方法的認識。通過DGGE圖譜的分析，學生可以直觀地了解到污染脅迫等環境條件下微生物群落結構的改變及優勢菌群形成的動態過程，更加深刻地理解富集培養技術在分離特定功能微生物上的應用。學生通過后續的序列比對分析，可以學習到相關環境中常見的微生物優勢菌屬，特別是一些非培養微生物序列的出現豐富了學生對微生物多樣性的認識。通常面向本科生開設的微生物實驗主要以好氧微生物為對象，因此學生接受的微生物學知識側重于好氧微生物，對厭氧微生物的接觸和認識較少。我們通過引入厭氧環境中微生物結構分析等實驗項目，使學生有機會接觸厭氧箱的使用，掌握厭氧微生物的培養方法等實驗內容，進一步豐富實驗教學內容，深化實驗教學改革。
三、小結
分子生物學技術的發展，展示了一個更為豐富的微生物世界。與目前基于高通量測序的微生物多樣性分析方法相比，DGGE技術具有快捷、方便、成本低等優點，適合應用于微生物創新實驗教學。通過這些研究性實驗的開展，使學生完成無法在正常教學時間進行的實驗內容，拓展了與其他學科實驗技術的綜合應用，在激發學生學習興趣的同時，不僅提升了學生的實驗操作技能和團隊協作能力，而且增強了綜合思考及分析解決問題的能力，為獨立完成畢業論文實驗及今后從事科研工作打下了堅實的基礎[8]。
參考文獻：
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微生物多樣性研究范文5
[關鍵詞] 馬鈴薯 連作栽培 土壤微生物 生物多樣性 影響
[中圖分類號] S435.32 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2017）05-0040-01
近年來，甘肅省臨夏州臨夏縣把推廣脫毒馬鈴薯新品種作為培育和發展壯大洋芋產業，促進農民增收 的一項主要措施，加強領導，加大投入，狠抓培訓和技術指導，種植規模不斷擴大，發展進程不斷加快，臨夏縣農技中心針對全縣洋芋品種出現的種性退化、塊莖畸形現象以及馬鈴薯連續種植幾年后常出現植株矮化、叢生、長勢弱，葉片皺縮、變小、變脆或出現環斑條斑，葉子易脫落和全株枯死等實際問題，認真開展了調查。通過調查分析，找出了馬鈴薯種性退化的主要原因是受多種傳染性病菌、病毒侵害所致。盡管更新品種對臨夏縣馬鈴薯產生積極促進作用，但是馬鈴薯連作問題如果得不到解決，將會嚴重影響到地區馬鈴薯種植產業的健康發展。
1 實驗材料和方法
本次實驗選擇在麻尼寺鄉進行，年降水為400mm左右，年平均氣溫在7度左右，供試土壤為黑壚土，其中連作0年、2年、5年和10年的土壤理化指標如表1所示。
1.2 試驗設計
本次實驗從2014年開始，在不同連作時間的地塊中種植馬鈴薯，連作0年為對照組，連作2年、5 年和10年為試驗組，馬鈴薯品種為隴薯3號，小區面積為9*25m，重復三次，馬鈴薯株行距為35*40cm。從實驗開始，除了種植地連作年限不同之外，其他栽培條件均保持一致。在2016年馬鈴薯盛花期，取每個處理區域是馬鈴薯根部底層5cm以下的土壤，樣品分成兩份，一份進行土壤微生物分析，一份進行土壤AM真菌鑒定。其中土壤微生物分析采用平板計數法進行分析，細菌、放線菌和真菌培養分別采用牛肉膏蛋白胨培養基、高氏一號培養基和PDA培養基培養[1]。土壤微生物多樣性采用Biolog Eco板測定，嚴格按照操作要求進行處理[2]。土壤AM真菌鑒定采用某種屬孢子數和該地區土壤AM真菌孢子總數的比值進行計算。使用EXCEl2007軟件進行數據收集并制作表格，使用DPS7.05進行方差分析，用Canoco4.5進行多元化分析。
2 Y果
2.1 馬鈴薯連作栽培對土壤微生物群落結構的影響
通過對表2數據進行分析發現，連作0年種植馬鈴薯土壤明顯具有較高的總菌落數，而連作10之后，土壤中的微生物呈現下降趨勢，各個處理區域的細菌數量表現為隨著連作年限的增加，微生物數量總體呈現下降趨勢。連作5年和10年之后，相對于連作0年的，土壤中微生物數量呈現明顯下降趨勢，但是之間的差異性不明顯。由此可以看出去，隨著連作時間的增長，連作會顯著改變馬鈴薯根部土壤微生物的多樣性，其中真菌、放線菌的群落結構數量變化最大。馬鈴薯長期連作容易形成單一的土壤環境，這種土壤環境有利于真菌和放線菌的生長，生長過程中產生大量化學物質，抑制細菌的繁殖，從而導致細菌數量下降。詳細情況見表2所示。
2.2 馬鈴薯連作栽培條件下AM真菌多樣性變化
通過對表3數據分析發現，AM真菌相對多度和出現頻率隨著連作年限的增加而呈現先上升后下降的趨勢，連作5年后達到最高值，其中球囊霉屬相對多度表現為連作5年>連作2年>連作10年>連作0年。其他菌屬也表現為相同的規律。各種優勢菌種也隨著連作年限的增加而出現變化。由此可以看出，連作會顯著影響AM真菌多樣性變化，隨著年限的增加真菌多樣行減弱。真菌優勢種群的變化直接影響到土壤微生物群落結構的變化。詳細情況如表3所示。
3 結論
微生物在很大程度上會影響到土壤和植物的作用過程，對土壤結構的形成發育、有機物質的循環利用和土壤肥力會產生深遠的影響。本次研究發現，隨著連作時間的增長，馬鈴薯根部土壤的環境會發生變化，微生物的結構群路組成失調，土壤中細菌受到抑制，真菌數量增加，在這樣環境下土壤肥力會持續下降。微生物群落是土壤生態系統的重要組成部分，結構復雜。土壤環境條件改變，導致土壤養分、微生物結構和功能多樣性變化在很大程度上影響了AM真菌的多樣性。
總之，持續連作影響到土壤根部真菌、細菌和放線菌數量，真菌群落中AM真菌種群的多樣性受連作影響持續下降，優勢種群發生改變，造成土壤微生物群落結構和功能出現變化，結構失調。
參考文獻
微生物多樣性研究范文6
1微生物指標監測湖泊環境的研究現狀
在現階段的環境評價中微生物指標已經得到廣泛的應用。侯春良在唐海濕地生態系統服務功能價值評估和保護研究中表明微生物參與環境的凈化,通過微生物的代謝和相互作用調控環境中氮磷濃度,有效降解有機物的濃度[3];丁忠良在黑龍江省濕地生態環境監測指標討論中,指出微生物的指標包括微生物的種群分布、數量、季節變化、總數、酶類與活性等參數評價濕地的生物多樣性具有客觀性、實效性,微生物其生長繁殖速度快、適應能力強,所以這樣的評估方式更能直觀快速的反應湖體的變化[4];楊永興在研究湖泊的特點時說明在水域變化的過程中有著適應不同變化的微生物群體,伴隨這水域環境的變化微生物有這明顯的潛育化過程[5]。
2微生物指標在分子水平上的研究
由于自然界中99％的微生物在目前的培養技術下還不能被培養[6],這就極大的限制了人們對微生物種類和數量的認識和了解,但目前分子生物學如16SrDNA技術、變性梯度凝膠電泳技術、宏基因組文庫技術等,以及生物信息學應用于極大的促進了人們對于微生物遺傳多樣性及微生物種群和功能的認知。
PCR-RADP是采用對某一特定基因的非特異性的引物來擴增某些片斷,操作簡便,引物實用性廣,對于結果準確性要求比較不高以及親緣關系近的種屬有較高的可信度。SSCP技術基因指紋技術(geneticfingerprinting)是近年來在微生物群落監測中的應用中迅速崛起的用于分析微生物群落的結構、動態等特征的技術,該技術不需要對微生物進行培養。rRNA基因同源分析方法是多種分子生物學技術的組合,它通過對微生物的rRNA進行分析揭示微生物的多樣性是微生物分子生態學的重要方法,目前已經取得了大量的成果。
