ARDRA对植物根瘤内共生放线菌Frankia多样性的研究

应用原核生物 16SrDNA特异性引物rD1和fD1,通过ARDRA (amplifiedribosomalDNArestrictionanalysis)法直接扩增自中国云南、东北地区赤杨属 3种植物和沙棘属 1种植物根瘤内FrankiaDNA ,得到一长约 15 0 0bp的扩增产物 .选用两种内切酶HaeⅢ、AfaⅠ联合对扩增产物进行酶切 ,得到稳定的酶切图谱 .将所测48个感染赤杨的Frankia样本区分为 3个不同的组 ,所测 43个感染沙棘的Frankia样本区分为 3个不同的组 .显示根瘤内Frankia存在丰富的遗传多样性 .

微生物的ARDRA检测

ARDRA（扩增性rDNA限制性酶切片段分析）是新发展起来的一项生物检测技术，可在原位下获取其有关生物性状。本文阐述了ARDRA技术的原理和方法，介绍了该技术在微生物多样性和系统发育研究中的应用，并对ARDRA技术的应用前景提出展望。

应用ARDRA技术研究Frankia菌多样性

应用原核生物 16SrDNA特异性引物rD1和fD1,对分自 4个分类接种群的 12株纯培养Frankia菌总DNA进行扩增 ,得到 1条长约 15 0 0bp的扩增产物。选用 2种内切酶HinfI ,MspI对扩增产物进行酶切 ,得到稳定的酶切图谱。对图谱的分析结果表明 ,Frankia菌间存在极其丰富的遗传多样性

Characterization of immobilized biomass by amplified rDNA restriction analysis (ARDRA) in an anaerobic sequencing-batch biofilm reactor (ASBBR) for the treatment of industrial wastewater

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Characterization of Immobilized Biomass by Amplified rDNA Restriction Analysis (ARDRA) in an Anaerobic Sequencing-Batch Biofilm Reactor (ASBBR) for the Treatment of Industrial Wastewater

The performance of an anaerobic sequencing-batch biofilm reactor (ASBBR-laboratory scale- 14L) containing biomass immobilized on coal was evaluated for the removal of elevated concentrations of sulfate (between 200 and 3,000 mg SO4-2.L-1) from industrial wastewater effluents. The ASBBR was shown to be efficient for removal of organic material (between 90% and 45%) and sulfate (between 95% and 85%). The microbiota adhering to the support medium was analyzed by amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA). The ARDRA profiles for the Bacteria and Archaea domains proved to be sensitive for the determination of microbial diversity and were consistent with the physical-chemical monitoring analysis of the reactor. At 3,000 mg SO4-2.L-1, there was a reduction in the microbial diversity of both domains and also in the removal efficiencies of organic material and sulfate.

Characterization of immobilized biomass by amplified rDNA restriction analysis (ARDRA) in an anaerobic sequencing-batch biofilm reactor (ASBBR) for the treatment of industrial wastewater

The performance of an anaerobic sequencing-batch biofilm reactor (ASBBR- laboratory scale- 14L )containing biomass immobilized on coal was evaluated for the removal of elevated concentrations of sulfate (between 200 and 3,000 mg SO4-2·L-1) from industrial wastewater effluents. The ASBBR was shown to be efficient for removal of organic material (between 90% and 45%) and sulfate (between 95% and 85%). The microbiota adhering to the support medium was analyzed by amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA). The ARDRA profiles for the Bacteria and Archaea domains proved to be sensitive for the determination of microbial diversity and were consistent with the physical-chemical monitoring analysis of the reactor. At 3,000 mg SO4-2·L-1, there was a reduction in the microbial diversity of both domains and also in the removal efficiencies of organic material and sulfate.

Caracterização molecular de bactérias promotoras do crescimento vegetal isoladas de milho por meio da amplificação do Gene nifH perfis de ARDRA.

Há poucas informações a respeito da diversidade e do potencial biotecnológico dos micro-organismos do solo no Semiárido, em especial daqueles envolvidos com processo de fixação biológica de nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi determinar a diversidade de uma coleção de bactérias associadas ao milho (Zea mays L.) em solos do Semiárido. As bactérias foram avaliadas quanto à amplificação de um fragmento do gene nifH por meio de PCR e pela técnica de ARDRA. Dentre as 72 bactérias testadas, 47 foram considerados nifH positivos e a análise dos perfis de ARDRA mostrou que o local de origem dos isolados foi fator determinante para o agrupamento das bactérias.

First description of a novel Weissella species as an opportunistic pathogen for rainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum) in China

Six strains of Gram-positive, catalase-negative, non-motile, irregular short rod-shaped Weissella bacteria, with width and length of 0.5-0.6 and 1.2-2.7 mu m were isolated from diseased rainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum) in winter of 2007 at a commercial fishery in Jingmen, Hubei province, China. The diseased rainbow trout exhibited hemorrhage in eyes, anal region, intestine and abdomen wall, petechia of liver, some fish with hydrocele in stomach. Six isolates had identical biochemical reactions, phylogenetic analysis of 16S rDNA sequences, amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA), enzymatic profile analysis and antimicrobial susceptibility results, indicating as a single clonal outbreak. But all were different from any other validated twelve Weissella species in the term of physiological and biochemical characters. It is indicated that isolates are phylogenetically closer to Weissella halotolerans, Weissella viridescens and Weissella minor on 16S rDNA phylogenetic analysis result, than to W halotolerans and W viridescens on the result of ARDRA study and enzymatic profile analysis. Antimicrobial susceptibility testing was used to scan effective drugs for the therapy of this disease. Experimental infection assays with one isolate were conducted and pathogenicity (by intraperitoneal injection) was demonstrated in rainbow trout O. mykiss (Walbaum) and crucian carp (Carassius auratus gibelio) fingerlings. Because no Weissella was detected in fish feedstuffs and pond water, the source of this pathogen remains unknown, and Weissella isolates were regarded as an opportunistic pathogen for rainbow trout. This is the first report of Weissella strains which can cause disease of cultured fish in the world. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

UASB反应器处理维生素C生产废水研究

维生素C生产废水有机物浓度高、成分复杂、排放量大，是一种亟待处理的典型工业废水。本研究分别采用实验室规模和中试规模的升流式厌氧颗粒污泥床反应器（UASB）对该制药工业废水的厌氧生物处理工艺进行了较为深入的研究。同时采用两种不依赖于纯培养的分子生物学手段—变性梯度凝胶电泳（DGGE）和扩增核糖体DNA限制性分析（ARDRA）技术揭示了UASB反应器不同运行阶段污泥中微生物群落多样性组成及变化。此外，首次研究了零价铁（Fe0）在厌氧消化过程中对反应器运行及微生物群落结构的影响。 采用城市污水处理厂厌氧消化池絮状污泥和处理啤酒废水的颗粒污泥混合接种，小试中温（35±1℃）UASB反应器在其运行的第65天启动成功。反应器稳定运行阶段，在进水COD浓度为9000mg/L、水力停留时间为12h、容积负荷为13.6 kgCOD/m3.d条件下，其COD去除率稳定在85~90%之间，沼气产率达到4.5 m3/m3.d，沼气甲烷含量平均为72%。中试UASB反应器的接种污泥为厌氧消化污泥，其启动时间相对较长，为90天。在稳定运行期，反应器的进水COD浓度为8000~10000mg/L，水力停留时间和容积负荷分别保持在12~16h和10.6~14.2 kgCOD/m3.d范围，该阶段反应器的平均COD去除率稳定在85%左右，沼气产率平均为5.2m3/m3.d，沼气中甲烷含量为69%。上述结果表明中温UASB工艺用于维生素C生产废水处理是高效、可行的。 与对照反应器相比，添加Fe0的小试UASB反应器的COD去除率和沼气产量分别提高了6.5%和10.2%。同时，磷酸盐平均去除率为79%，比对照提高了64%，目前尚未见类似研究报道。在中试规模的UASB反应器中补充一定量的Fe0可缩短反应器启动时间，促进颗粒污泥的形成，该结果可能具有重要的应用价值。培养试验进一步表明，Fe0可以作为产甲烷菌还原CO2生成甲烷的电子供体。培养实验还表明，当系统中存在硝酸盐（0.40 mM）和硫酸盐（0.26 mM）时，Fe0促产甲烷过程受到一定程度的抑制。 采用细菌通用引物968F/1401R和341F/907R获得的PCR-DGGE指纹图谱均表明UASB反应器不同运行阶段细菌种群结构变化明显。小试和中试稳定期污泥的微生物多样性均高于各自初始接种污泥。产甲烷菌通用引物340F/519R的PCR-DGGE结果显示，虽然接种污泥中产甲烷菌的丰富度系数略低于稳定期，但总体而言，反应器运行期间产甲烷菌的种群组成相对稳定。 通过构建不同处理和不同运行阶段污泥样品的16S rRNA基因文库并对克隆基因进行限制性内切酶消化、测序分析。结果表明，稳定期两个反应器微生物群落结构相似，但与各自接种污泥差异明显。小试UASB反应器接种污泥中细菌的优势菌群分别为变形菌纲的δ亚纲（28.7%）和β亚纲（17.4%），至稳定运行期则演替为革兰氏阳性低GC菌群（21.9%）和变形菌纲的δ亚纲（14.0%）。中试反应器接种污泥Green non-sulfer bacteria（25.9%）和变形菌纲的δ亚纲（16.4%）类群占优势，而稳定期Green non-sulfer bacteria类群（17.9%）、革兰氏阳性低GC菌群（16.2%）和变形菌纲的δ亚纲（15.4%）为优势菌群。 产甲烷菌的优势克隆为SRJ 230、SRJ 26和SRJ 583，前两者分别与Methanosaeta concilii和未培养的Methanobacteria-like克隆Gran7M4的同源性达到97%和98%，后者与Methanomethylovorans. sp同源性为99%。接种污泥中上述类群占总克隆数量的比例较低。小试、中试接种污泥中产甲烷菌分别占7.8%和3.0%，但稳定运行期，该比例明显增加，分别达到21.9%和18.8%。上述结果表明启动期与稳定期污泥产甲烷菌种群组成相对稳定，但各类群数量明显增加。 添加Fe0的UASB反应器稳定运行期污泥中产甲烷菌比例（31.2%）高于对照反应器（24.2%）, 革兰氏阳性低GC类群、变形菌纲的δ亚纲比例差异不明显，而变形菌纲β亚纲（6.0%）和Green non-sulfer bacteria（9.2%）的比例均分别低于对照反应器（13.1%和17.1%）。该结果表明，添加Fe0使反应器内微生物群落多样性发生了显著变化。 此外，在添加Fe0的UASB反应器中检测到特异性的克隆SRJ 341和SRJ 320，两者分别同磷酸盐去除和铁氧化有关的克隆子Orbal D41和Clone195的序列相似性达95%和96%。这两个类群可能分别与磷酸盐去除及铁促产甲烷作用密切相关。这一结果尚未见报道。

乙草胺、甲胺磷胁迫下土壤抑真菌作用退化的微生物学机理

利用微生物分子生态学方法（16S rDNA-PCR-DGGE，clone library，ARDRA，sequencing），研究了乙草胺、甲胺磷胁迫对土壤抑真菌作用的影响及微生物学机理。首次构建了具有相同理化性质而抑真菌作用不同的土壤模型，报道了乙草胺和甲胺磷胁迫可降低土壤抑真菌作用，土壤细菌，尤其是假单胞菌群落结构以及phlD功能基因丰度和多样性与土壤抑真菌作用密切相关。 经100℃、110℃和121℃处理得到土壤抑真菌作用逐渐下降的系列土壤样品，经PCR-DGGE分析、克隆文库构建以及测序等证实了土壤细菌多样性和群落结构与土壤抑真菌作用密切相关，其中假单胞菌是重要的功能种群，酸细菌、α，β-变形细菌、节杆菌以及一些不可培养细菌可能存在潜在的抑真菌能力。 乙草胺（50、150、250 mg•Kg-1）处理可降低自然清洁土壤抑真菌能力。随着土壤抑真菌作用的逐渐下降，土壤细菌、真菌以及特异性功能种群假单胞菌和芽孢杆菌的群落结构均发生一定改变。乙草胺通过改变土壤微生物群落组成而降低土壤抑真菌作用。甲胺磷（50、150、250 mg•Kg-1）处理在低浓度时即可极大降低土壤抑真菌作用，且不同浓度处理间差异不显著。 乙草胺和甲胺磷胁迫（浓度均为50、150、250 mg•Kg-1）均能降低土壤中总的可培养假单胞菌和抗典型病原真菌立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）的假单胞菌多样性，改变其群落结构。同时还能降低重要抗真菌抗生素2，4-DAPG合成的关键功能基因phlD的多样性。而phlD基因的丰度在甲胺磷胁迫下亦逐渐下降。上述影响在实验5周内持续存在，不可恢复。 研究结果表明乙草胺和甲胺磷胁迫可通过改变土壤细菌，尤其是假单胞菌群落结构及phlD功能基因多样性而降低土壤抑真菌作用，对土壤质量存在潜在生态风险。 此外，对土壤真菌DNA的提取方法进行了优化，得到了适于我国北方土壤类型且真菌多样性程度较高的真菌DNA提取方法。

植物根瘤内Frankia生物多样性的研究

建立了一种简捷、快速植物根瘤内痕量FrankiaDNA的提取方法，经过东北的沙棘、色赤杨、毛赤杨和云南的冬赤杨根瘤的瘤内痕量FrankiaDNA及体外培养的Frankia菌株DNA提纯，并用于酶切和PCR，获满意结果.首次应用RAPD（RandomAmplifiedPolymorphicDNA）与ARDRA（AmplifiedRibosomalDNARestrictionAnalysis）方法，直接扩增中国云南、东北地区赤杨属三种植物和沙棘属一种植物根瘤内的FrankiaDNA，所获指纹图谱揭示了其丰富的生物多样性.研究结果显示，与同属不同种植物（Alnus.tinctoriaSarg和Alnus.hirsuta）结瘤的Frankia，可有相同指纹图谱;同种植物（Alnus.nepalensisDon或Hippophae.rhamnoides）瘤内的Frankia指纹图谱可明显不同.瘤内Frankia有丰富的生物多样性，并且这种Frankia多样性可能与样品采集地点、地势、海拔高度等有关.

DNA指纹图谱技术在土壤微生物多样性研究中的应用

土壤中的微生物多样性是十分丰富的,传统培养方法对土壤微生物多样性的研究有很大局限性。近年来,各种基于16S rDNA基因的指纹图谱分析技术取得了长足的进步,并广泛应用于土壤微生物多样性的研究。这些技术主要有变性梯度凝胶电泳(DGGE)/温度梯度凝胶电泳(TGGE)、单链构象多态性(SSCP)、随机引物扩增多态性DNA(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)和扩增核糖体DNA限制性分析(ARDRA)等。对这些技术近年来在土壤微生物多样性研究领域的应用予以简短综述,并初步探讨未来几年土壤微生物分子生态学发展的方向。

RAPD技术在微生物生物多样鉴定中的应用

RAPD（随机放大多态性DNA）是1种新的DNA分子标记技术。与RFLp、AFLP及ARDRA相比，RAPD具有可在一次试验中同时观察到大量的DNA多态性片段，方法更具简单、敏感、花费少等优点。阐述了RAPD的原理方法，及目前在微生物分类鉴定研究中的应用，并分析了RAPD技术在共生固氮放线菌Frankia分类鉴定及系统发育研究中的应用前景。

海拔对旱冬瓜共生固氮放线菌基因多样性的影响

直接从昆明西山、武定狮山和大理苍山采集的旱冬瓜根瘤中提取DNA ,扩增出Frankia的 1 6SrDNA ,然后用ADARA技术研究不同海拔的旱冬瓜根瘤中共生固氮放线菌Frankia的遗传多样性 .结果表明 :( 1 )海拔是影响旱冬瓜共生Frankia的遗传多样性的重要因素 ;( 2 )海拔梯度越大 ,则Frankia的遗传多样性越丰富 ;( 3)某些基因类型的Frankia仅出现在某些海拔上 ,而另一些则分布在较广泛的海拔范围

交叉接种后固氮放线菌基因稳定性研究

放线菌Frankia与放线菌根植物在根瘤中共生的现象发生在8科24属被子植物上.系统发育分析表明:Frankia可分为4个族,其菌株对寄主植物有明显的偏好性.用大理旱冬瓜根瘤接种昆明和武定旱冬瓜幼苗,收集幼苗上的根瘤,再对幼苗接种数次.用武定旱冬瓜和川滇桤木幼苗做同样实验,最后对Frankia的16SrRNA基因进行ARDRA分析,发现接种幼苗根瘤中Frankia与接种根瘤中Frankia产生相同的16SrRNA基因ARDRA带型.