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Conservation metagenomics: a new branch of conservation biology
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作者 Fuwen Wei Qi Wu +3 位作者 Yibo Hu Guangping Huang Yonggang Nie Li Yan 《中国科学:生命科学英文版》 SCIE CAS CSCD 2019年第2期168-178,共11页
Multifaceted approaches are required to monitor wildlife populations and improve conservation efforts. In the last decade,increasing evidence suggests that metagenomic analysis offers valuable perspectives and tools f... Multifaceted approaches are required to monitor wildlife populations and improve conservation efforts. In the last decade,increasing evidence suggests that metagenomic analysis offers valuable perspectives and tools for identifying microbial communities and functions. It has become clear that gut microbiome plays a critical role in health, nutrition, and physiology of wildlife, including numerous endangered animals in the wild and in captivity. In this review, we first introduce the human microbiome and metagenomics, highlighting the importance of microbiome for host fitness. Then, for the first time, we propose the concept of conservation metagenomics, an emerging subdiscipline of conservation biology, which aims to understand the roles of the microbiota in evolution and conservation of endangered animals. We define what conservation metagenomics is along with current approaches, main scientific issues and significant implications in the study of host evolution, physiology,nutrition, ecology and conservation. We also discuss future research directions of conservation metagenomics. Although there is still a long way to go, conservation metagenomics has already shown a significant potential for improving the conservation and management of wildlife. 展开更多
关键词 MICROBIOME CONSERVATION BIOLOGY CONSERVATION METAGENOMICS ENDANGERED ANIMAL
乳酸菌复合制剂对盐碱地改良及土壤微生物群落的影响 预览
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作者 侯景清 王旭 +4 位作者 陈玉海 刘逸群 商庆祥 张文羿 孟和毕力格 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期710-718,共9页
[目的]探讨乳酸菌复合制剂对盐碱地改良、植物生长及土壤微生物群落变化的影响,为利用耐盐碱的乳酸菌研发新型微生物制剂及其大面积应用提供参考依据。[方法]以西红柿为供试作物进行田间试验,设菌剂组(含乳酸菌的菌剂)和对照组(不含乳... [目的]探讨乳酸菌复合制剂对盐碱地改良、植物生长及土壤微生物群落变化的影响,为利用耐盐碱的乳酸菌研发新型微生物制剂及其大面积应用提供参考依据。[方法]以西红柿为供试作物进行田间试验,设菌剂组(含乳酸菌的菌剂)和对照组(不含乳酸菌的菌剂),两个处理菌剂用量均为15 L/ha,加水稀释10倍,在西红柿种植前1 d喷施于土壤中,并在种植西红柿后每30 d喷施一次;西红柿成熟期测定其农艺性状;种植3个月后采集0~30 cm土样测定土壤的物理性质、养分含量及酸碱度,并对土壤样品进行宏基因组测序,分析土壤微生物的多样性及功能基因的变化。[结果]与对照组相比,菌剂组的土壤pH显著下降0.42(P<0.05,下同),铵态氮、硝态氮及有效磷的含量显著提高,但土壤物理性质无显著变化(P>0.05);供试西红柿的各项农艺性状均有所提高。土壤微生物多样性分析结果表明,在门分类水平上,共检测分类122个菌门,其中变形菌门(Proteobacteria)占有明显优势,相对丰度在50.00%以上,其次为拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi),菌剂组中厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度显著增加;在属分类水平上,菌剂组中乳杆菌属(Lactobacillus)的相对丰度(4.25%)较对照组(0.01%)明显增加。功能基因分析结果表明,菌剂组和对照组的碳水化合物活性酶(CAZy)中,糖苷水解酶(Glycoside hydrolases)的功能基因所占比例最高,分别为35.12%和34.16%,菌剂组6种碳水化合物活性酶基因序列数目均高于对照组;KEGG功能注释结果显示,菌剂组的碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢及辅因子与维他命代谢的基因序列数目均高于对照组;此外,菌剂组土壤中毒素的基因序列数目较对照组明显降低。[结论]乳酸菌复合制剂能有效降低盐碱地的pH并增加养分含量,同时可增加土壤中的放线菌数量,降低病原微生物数量 展开更多
关键词 盐碱地 乳酸菌 微生物菌剂 微生物多样性 宏基因组学
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宏基因组学在抗生素抗性基因鉴定中的应用
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作者 彭司华 吴智超 +3 位作者 孙丹 谭双配 王怡鸣 文登鑫 《基因组学与应用生物学》 CSCD 北大核心 2019年第9期4102-4109,共8页
随着宏基因组学技术的不断发展,以及测序成本的下降,基于宏基因组学的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)鉴定技术逐渐成为主流技术。本综述总结了基于宏基因组学的抗生素抗性基因鉴定的主要技术和方法,详细综述了各种... 随着宏基因组学技术的不断发展,以及测序成本的下降,基于宏基因组学的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)鉴定技术逐渐成为主流技术。本综述总结了基于宏基因组学的抗生素抗性基因鉴定的主要技术和方法,详细综述了各种鉴定技术的实现流程,并评述了各种方法的优缺点。本研究认为基于功能宏基因组学方法可以发现现有ARGs数据库没有记录的新的抗生素抗性基因。基于机器学习技术比基于AGRs数据库比对和搜索的软件有更高的敏感性和特异性。基于ARGs数据库搜索的方法优点是操作简单,对于生物信息学技能欠缺的研究者选择在线计算工具也是明智的选择。 展开更多
关键词 抗生素抗性基因 抗生素 宏基因组学 二代测序
Soil Metagenome of Tropical White Sand Heath Forests in Borneo:What Functional Traits Are Associated with an Extreme Environment Within the Tropical Rainforest?
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作者 Dorsaf KERFAHI Binu M.TRIPATHI +6 位作者 Johan W.Ferry SLIK Rahayu S.SUKRI Salwana JAAFAR Ke DONG Matthew Chidozie OGWU Hyo-Ki KIM Jonathan M.ADAMS 《土壤圈:英文版》 SCIE CAS CSCD 2019年第1期12-23,共12页
White sand heath forests(WS) or kerangas, an unusual variant of tropical forests in Borneo, characterized by open scrubby vegetation, low productivity, and distinctive plant species composition and soil microbial comm... White sand heath forests(WS) or kerangas, an unusual variant of tropical forests in Borneo, characterized by open scrubby vegetation, low productivity, and distinctive plant species composition and soil microbial community, are regarded as a stressful lowpH and/or nutrient environment. We investigated whether the functional soil metagenome also shows a predicted set of indicators of stressful conditions in WS. Based on stress-tolerant strategies exhibited by larger organisms, we hypothesized that genes for stress tolerance, dormancy, sporulation, and nutrient processing are more abundant in the soil microbiota of WS. We also hypothesized that there is less evidence of biotic interaction in white sand soils, with lower connectivity and fewer genes related to organismic interactions. In Brunei, we sampled soils from a WS and a normal primary dipterocarp forest, together with an inland heath, an intermediate forest type. Soil DNA was extracted, and shotgun sequencing was performed using Illumina HiSeq platform, with classification by the Metagenomics Rapid Annotation using Subsystem Technology(MG-RAST). The results, on one hand, supported our hypothesis(on greater abundance of dormancy, virulence, and sporulation-related genes). However, some aspects of our results showed no significant difference(specifically in stress tolerance, antibiotic resistance, viruses, and clustered regularly interspaced short palindrome repeats(CRISPRs)). It appears that in certain respects, the extreme white sand environment produces the predicted strategy of less biotic interaction, but exhibits high soil microbiota connectivity and functional diversity. 展开更多
关键词 antibiotic resistance biotic interaction kerangas microbial community MICROBIOTA SHOTGUN METAGENOMICS stress tolerance TROPICAL forest
IEM-UF同步分离反硝化系统脱氮特性及种群结构分析
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作者 刘子奇 张岩 +3 位作者 马翔山 张博康 曹孟京 陈昌明 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期1419-1425,共7页
针对传统脱氮工艺处理低C/N污水存在的问题,本研究提出IEM-UF同步分离反硝化系统.考察了三阶段各反应器对系统COD去除与脱氮性能影响,同时应用宏全基因组技术分析了各反应器功能微生物种群结构特征.结果表明,系统在电流强度0. 2A时分离... 针对传统脱氮工艺处理低C/N污水存在的问题,本研究提出IEM-UF同步分离反硝化系统.考察了三阶段各反应器对系统COD去除与脱氮性能影响,同时应用宏全基因组技术分析了各反应器功能微生物种群结构特征.结果表明,系统在电流强度0. 2A时分离器氨氮富集率平均达到116. 1%,最高可达170%;系统进水C/N为2. 80稳定运行时,系统COD及TN平均去除率分别可以达到90%和50%以上. TN去除率最高达到65. 4%.宏全基因组测序表明,在硝化反应器中硝化螺旋菌属(Nitrospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)所占比例分别为12. 23%和2. 31%;在反硝化反应器中脱氯单胞菌属(Dechloromonas)、陶厄氏菌属(Thauera)和Azospira所占比例分别为4. 57%、1. 76%和1. 03%,远大于其他菌属所占比例,保证了系统中COD、NH4+-N、NOx--N较高的去除率;同时铁自养反硝化菌的存在提高了系统的反硝化效率. 展开更多
关键词 离子交换膜 超滤膜 生物脱氮 低C/N废水 宏全基因组测序
Archaea, the tree of life, and cellular evolution in eukaryotes
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作者 Jing XIAO Lu FAN +5 位作者 Dingfeng WU Yanbing XU Dengxun LAI William F. MARTIN Ruixin ZHU Chuanlun ZHANG 《中国科学:地球科学英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第3期489-506,共18页
The early history of life harbours many unresolved evolutionary questions, none more important than the genomic origin and cellular evolution of eukaryotes. An issue central to eukaryote origin concerns the position o... The early history of life harbours many unresolved evolutionary questions, none more important than the genomic origin and cellular evolution of eukaryotes. An issue central to eukaryote origin concerns the position of eukaryotes in the tree of life and the relationship of the host lineage that acquired the mitochondrion some two billion years ago to lineages of modern-day archaea. Recent analyses indicate that the host lineage branches within the Archaea, prompting the search for novel archaeal lineages that can improve our understanding of the cellular evolution of eukaryotes. Here we give a brief review of the studies on Archaea, the tree of life and the cellular evolution of eukaryotes, which is followed by an overview of recent progress fueled by new genomic technologies and recent status of archaeal research in China. Future directions for the study of early evolution are considered. 展开更多
关键词 ARCHAEA Tree of life CELLULAR EVOLUTION of EUKARYOTES METAGENOMICS BIOINFORMATICS
宏基因组学应用于耐盐酶类及耐盐基因研究的进展
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作者 杨雁霞 张文洪 +5 位作者 杨云娟 黄遵锡 唐湘华 李俊俊 慕跃林 许波 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期900-912,共13页
耐盐酶在高盐浓度下仍具备催化活性和稳定性,在高盐食品和海产品加工、洗涤及其它高盐环境生物技术领域被广泛应用;耐盐基因在高盐条件下可以使微生物维持正常功能,获取并研究不同环境中的耐盐基因对揭示微生物的耐盐机制,以及实现其在... 耐盐酶在高盐浓度下仍具备催化活性和稳定性,在高盐食品和海产品加工、洗涤及其它高盐环境生物技术领域被广泛应用;耐盐基因在高盐条件下可以使微生物维持正常功能,获取并研究不同环境中的耐盐基因对揭示微生物的耐盐机制,以及实现其在高盐环境中的定向应用具有的重要意义。宏基因组学避开纯培养技术探知微生物的多样性及其功能,为我们提供了一种发现新基因、开发新的微生物活性物质和研究微生物群落结构及其功能的新技术。文中结合本课题组的研究工作,综述了利用宏基因组学获取耐盐酶类及耐盐基因的策略,同时着重介绍利用宏基因组学从海洋、土壤、胃肠道等环境中获取耐盐酶类及耐盐基因的研究。 展开更多
关键词 宏基因组学 耐盐 基因
基于三代测序技术的微生物组学研究进展 被引量:1
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作者 许亚昆 马越 +1 位作者 胡小茜 王军 《生物多样性》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期534-542,共9页
微生物在人类生活中无处不在,过去人们对微生物的认识仅停留在单菌培养和定性研究上,而测序技术的发展极大地促进了微生物组学的研究。越来越多的证据表明:人体共生微生物、特别是肠道微生物与人类健康息息相关。二代测序技术凭借其高... 微生物在人类生活中无处不在,过去人们对微生物的认识仅停留在单菌培养和定性研究上,而测序技术的发展极大地促进了微生物组学的研究。越来越多的证据表明:人体共生微生物、特别是肠道微生物与人类健康息息相关。二代测序技术凭借其高通量、高准确率和低成本的特点,成为微生物组学研究中的主流测序技术。但是随着研究的深入,二代测序技术的短读长(<450 bp)增加了后续数据分析和基因组拼接难度,也限制了该技术在未来研究中的应用。在此背景下,第三代测序技术应运而生。第三代测序技术又称单分子测序,能够直接对单个DNA分子进行实时测序,而不需要经过PCR扩增。第三代测序技术的平均读长在2–10 kb左右,最高可以达到2.2 Mb,实现了长序列的高通量测序。凭借其超长的测序读长、无GC偏好性等优势,三代测序技术为微生物基因组全长测序,组装完整可靠的基因组提供了新的方法。本文在描述三代测序的技术特点和原理的基础上,重点介绍了三代测序技术在微生物16S/18S rRNA基因测序、单菌的基因组组装以及宏基因组中的研究应用和进展。 展开更多
关键词 微生物 三代测序 16S/18S RRNA 宏基因组
饮用水快速砂滤池优势微生物群落的代谢功能解析
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作者 胡万超 赵琛 +2 位作者 王巧娟 刘锐平 柏耀辉 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期3604-3611,共8页
快速砂滤池广泛应用于饮用水处理中,其净水效能一直被认为是物理化学作用,而对滤池表面附着微生物的净水作用仍不明晰.为了解析滤池中微生物的群落构成和功能特征,研究对国内8个城市的11座饮用水快滤池的进出水和滤料进行采样分析.进出... 快速砂滤池广泛应用于饮用水处理中,其净水效能一直被认为是物理化学作用,而对滤池表面附着微生物的净水作用仍不明晰.为了解析滤池中微生物的群落构成和功能特征,研究对国内8个城市的11座饮用水快滤池的进出水和滤料进行采样分析.进出水水质分析结果表明经过滤池处理,溶解性有机碳(DOC)有少量去除,氨氮(NH4^+-N)显著降低,硝酸盐氮(NO3--N)显著增加,总氮(TN)未发生明显变化.利用宏基因组技术获得了滤池中微生物群落的构成和功能信息,滤池优势菌属(相对丰度占前10%)共14种,包括两类氨氧化细菌Nitrospira和Nitrosomonas.对优势菌属的功能基因信息进行分析,发现优势微生物菌群具有更高的碳水化合物、氮、硫和异生物质代谢功能丰度. Aeromonas的碳水化合物代谢基因相对丰度最高,Bradyrhizobium的氮、硫及异生物质代谢基因的相对丰度最高,说明这两种菌是影响饮用水水质的重要菌属.通过评价各个优势菌属对异生物质的代谢潜能,发现Bradyrhizobium、Sphingomonas、Methyloglobulus、Sphingopyxis和Klebsiella是饮用水快速砂滤池中降解微量有机污染物的关键菌. 展开更多
关键词 饮用水快滤池 宏基因组 优势微生物群落 微生物功能 异生物质
Core Metabolic Features and Hot Origin of Bathyarchaeota 预览
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作者 Xiaoyuan Feng Yinzhao Wang +1 位作者 Rahul Zubin Fengping Wang 《工程(英文)》 2019年第3期498-504,共7页
The archaeal phylum Bathyarchaeota comprises highly diversified subgroups and is considered to be one of the most abundant microorganisms on earth. The metabolic features and evolution of this phylum still remain larg... The archaeal phylum Bathyarchaeota comprises highly diversified subgroups and is considered to be one of the most abundant microorganisms on earth. The metabolic features and evolution of this phylum still remain largely unknown. In this article, a comparative metabolic analysis of 15 newly reconstructed and 36 published metagenomic assembled genomes (MAGs) spanning 10 subgroups was performed, revealing the core metabolic features of Bathyarchaeota—namely, protein, lipid, and benzoate degradation;glycolysis;and the Wood–Ljungdahl (WL) pathway, indicating an acetyl-CoA-centralized metabolism within this phylum. Furthermore, a partial tricarboxylic acid (TCA) cycle, acetogenesis, and sulfur-related metabolic pathways were found in specific subgroups, suggesting versatile metabolic capabilities and ecological functions of different subgroups. Intriguingly, most of the MAGs from the Bathy-21 and -22 subgroups, which are placed at the phylogenetic root of all bathyarchaeotal lineages and likely represent the ancient Bathyarchaeota types, were found in hydrothermal environments and encoded reverse gyrase, suggesting a hyperthermophilic feature. This work reveals the core metabolic features of Bathyarchaeota, and indicates a hot origin of this archaeal phylum. 展开更多
关键词 Bathyarchaeota METAGENOMICS COMPARATIVE GENOMICS HYPERTHERMOPHILIC ADAPTATION
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How Microbes Shape Their Communities? A Microbial Community Model Based on Functional Genes
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作者 Xiaoqing Jiang Xin Li +4 位作者 Longshu Yang Chunhong Liu Qi Wang Weilai Chi Huaiqiu Zhu 《基因组蛋白质组与生物信息学报:英文版》 CAS CSCD 2019年第1期91-105,共15页
Exploring the mechanisms of maintaining microbial community structure is important to understand biofilm development or microbiota dysbiosis.In this paper,we propose a functional gene-based composition prediction(FCP)... Exploring the mechanisms of maintaining microbial community structure is important to understand biofilm development or microbiota dysbiosis.In this paper,we propose a functional gene-based composition prediction(FCP)model to predict the population structure composition within a microbial community.The model predicts the community composition well in both a low-complexity community as acid mine drainage(AMD)microbiota,and a complex community as human gut microbiota.Furthermore,we define community structure shaping(CSS)genes as functional genes crucial for shaping the microbial community.We have identified CSS genes in AMD and human gut microbiota samples with FCP model and find that CSS genes change with the conditions.Compared to essential genes for microbes,CSS genes are significantly enriched in the genes involved in mobile genetic elements,cell motility,and defense mechanisms,indicating that the functions of CSS genes are focused on communication and strategies in response to the environment factors.We further find that it is the minority,rather than the majority,which contributes to maintaining community structure.Compared to health control samples,we find that some functional genes associated with metabolism of amino acids,nucleotides,and lipopolysaccharide are more likely to be CSS genes in the disease group.CSS genes may help us to understand critical cellular processes and be useful in seeking addable gene circuitries to maintain artificial self^sustainable communities.Our study suggests that functional genes are important to the assembly of microbial communities. 展开更多
关键词 METAGENOMICS Dynamics MODEL Community structure Acid mine drainage Human GUT MICROBIOTA
GPA:A Microbial Genetic Polymorphisms Assignments Tool in Metagenomic Analysis by Bayesian Estimation
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作者 Jiarui Li Pengcheng Du +4 位作者 Adam Yongxin Ye Yuanyuan Zhang Chuan Song Hui Zeng Chen Chen 《基因组蛋白质组与生物信息学报:英文版》 CAS CSCD 2019年第1期106-117,共12页
Identifying antimicrobial resistant(AMR)bacteria in metagenomics samples is essential for public health and food safety.Next-generation sequencing(NGS)technology has provided a powerful tool in identifying the genetic... Identifying antimicrobial resistant(AMR)bacteria in metagenomics samples is essential for public health and food safety.Next-generation sequencing(NGS)technology has provided a powerful tool in identifying the genetic variation and constructing the correlations between genotype and phenotype in humans and other species.However,for complex bacterial samples,there lacks a powerful bioinformatic tool to identify genetic polymorphisms or copy number variations(CNVs)for given genes.Here we provide a Bayesian framework for genotype estimation for mixtures of multiple bacteria,named as Genetic Polymorphisms Assignments(GPA).Simulation results showed that GPA has reduced the false discovery rate(FDR)and mean absolute error(MAE)in CNV and single nucleotide variant(SNV)identification.This framework was validated by whole-genome sequencing and Pool-seq data from Klebsiella pneumoniae with multiple bacteria mixture models,and showed the high accuracy in the allele fraction detections of CNVs and SNVs in AMR genes between two populations.The quantitative study on the changes of AMR genes fraction between two samples showed a good consistency with the AMR pattern observed in the individual strains.Also,the framework together with the genome annotation and population comparison tools has been integrated into an application,which could provide a complete solution for AMR gene identification and quantification in unculturable clinical samples.The GPA package is available at https://github.com/IID-DTH/GPA-package. 展开更多
关键词 Next-generation sequencing Pool-seq Bayesian model METAGENOMICS Genetic polymorphisms
发酵饲料对仔鸡肠道微生物群落多样性影响
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作者 张孟阳 毕付提 +3 位作者 李洁 郭宏 马鑫 王德培 《中国家禽》 北大核心 2019年第13期30-36,共7页
试验旨在研究发酵饲料对仔鸡十二指肠、空肠、回肠和盲肠中微生物菌群结构和多样性的影响,分析发酵饲料对仔鸡生长和健康的作用机理。选取1日龄海兰褐蛋仔鸡360只,随机分为3个处理组,每组6个重复,三组分别饲喂基础日粮、基础日粮+抗生... 试验旨在研究发酵饲料对仔鸡十二指肠、空肠、回肠和盲肠中微生物菌群结构和多样性的影响,分析发酵饲料对仔鸡生长和健康的作用机理。选取1日龄海兰褐蛋仔鸡360只,随机分为3个处理组,每组6个重复,三组分别饲喂基础日粮、基础日粮+抗生素、基础日粮+发酵饲料,饲养56d,采用Illumina MiSeq测序技术测定各组蛋仔鸡肠道微生物群落结构和分布。结果显示:Chao1指数和Shannon指数表明,非发酵饲料组中微生物丰度和多样性均显著高于发酵饲料组,各组十二指肠、空肠、回肠的菌群丰度和多样性均显著高于盲肠;饲喂发酵饲料能显著增加乳杆菌丰度,同时降低肠道中脱硫弧菌属、螺杆菌等致病菌的数目,也间接证明乳杆菌可以抑制脱硫弧菌增殖,预防肠道疾病;饲喂发酵饲料能增加厚壁菌门丰度,显著降低拟杆菌门/厚壁菌门的比例,促进仔鸡的生长。 展开更多
关键词 蛋仔鸡 发酵饲料 肠道菌群 16S rDNA 宏基因组学
通过宏基因组学发现生物催化剂
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作者 彭司华 孙丹 +1 位作者 袁文亮 卫偲 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期463-472,共10页
现在大多数化学合成使用对环境有害的有机溶剂.如果用酶作为生物催化剂,则可在化学合成反应中少使用或不使用有机溶剂,所以使用酶作为催化剂更环保.随着宏基因组学的发展,以及二代测序成本的持续大幅度下降,基于宏基因组学获得生物催化... 现在大多数化学合成使用对环境有害的有机溶剂.如果用酶作为生物催化剂,则可在化学合成反应中少使用或不使用有机溶剂,所以使用酶作为催化剂更环保.随着宏基因组学的发展,以及二代测序成本的持续大幅度下降,基于宏基因组学获得生物催化剂已经成为最重要的方法.本文综述基于宏基因组学发现生物催化剂的各种方法,对目前世界上采用的各种筛选方法进行归纳,共总结出两大类方法:一是基于宏基因组文库的筛选方法,另一种是基于序列的遗传筛选方法.进一步对这两类方法细分为具体的7种筛选方法,并对各种方法的优缺点逐一进行回顾和评述.同时,对各种基于宏基因组学筛选生物催化剂的方法得到的结果进行统计分析,指出表型选择法筛选是采用最多的方法,有很大的实用价值.认为直接二代测序进行生物信息学筛选的方法也是有潜力的一种筛选方法,三代测序技术将在基于宏基因组学的生物催化剂筛选中发挥重要作用. 展开更多
关键词 宏基因组学 生物催化剂 微生物 二代测序 三代测序
基于宏基因组学的三峡库区重庆主城段水体浮游微生物群落的组成和功能分析 预览
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作者 罗芳 鲁伦慧 +2 位作者 李哲 付川 闫彬 《三峡生态环境监测》 2019年第3期1-10,共10页
三峡水库建成以来,水生环境发生了显著的变化,水库浮游微生物在关键生源要素循环中发挥关键驱动作用。为了分析三峡库区重庆段水体浮游微生物的功能及多样性,于2015年5月对三峡库区重庆主城段(北碚、朱沱、木洞)表层水环境总DNA样本进... 三峡水库建成以来,水生环境发生了显著的变化,水库浮游微生物在关键生源要素循环中发挥关键驱动作用。为了分析三峡库区重庆段水体浮游微生物的功能及多样性,于2015年5月对三峡库区重庆主城段(北碚、朱沱、木洞)表层水环境总DNA样本进行了提取。调查水域总磷(total phosphorus,TP)、总氮(total nitrogen,TN)已分别达到IV、V类水标准,水体污染主要是由TN,TP造成的,各调查水域均处于中营养至重富营养状态。基于宏基因组学技术在Illumina HiSeq 4000平台上对总的浮游微生物进行了序列测定,分析了重庆主城段水环境浮游微生物的物种以及功能结构特征。结果显示,朱沱和木洞点位水体优势门为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。北碚点位水体优势门为放线菌门、变形菌门、拟杆菌门和蓝细菌门(Cyanobacteria)。在属水平上,颤藻属(Oscillatoria)和微鞘藻属(Microcoleus)只出现在北碚点位的嘉陵江表层水体,其余两处几乎没有。在对3组样本一共99 472条基因进行通路分析时,有54 340条有功能注释结果。由直系同源聚类(cluster of orthologous group,COG)注释结果得知,浮游微生物物种基因的主要功能为翻译、核糖体结构和生物合成、氨基酸转运和代谢。Pearson相关分析结果显示:水温(T)、总碳(total carbon,TC)、溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)是影响三峡库区重庆段浮游微生物群落结构的重要环境因子。 展开更多
关键词 宏基因组学 三峡库区 浮游微生物群落 物种-功能 皮尔森相关性分析
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黄海西部海域沉积物细菌群落及其对环境因子的响应 预览
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作者 黄备 邵君波 母清林 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第7期1423-1433,共11页
黄海是西太平重要的边缘海。微生物群落在有机污染物生物地球化学循环中起着十分关键的作用,它们的群落结构、多样性及变化一定程度上反映了沉积物质量的变化。宏基因组学能够在整体水平解析微生物群落结构,真实地揭示原位环境中微生物... 黄海是西太平重要的边缘海。微生物群落在有机污染物生物地球化学循环中起着十分关键的作用,它们的群落结构、多样性及变化一定程度上反映了沉积物质量的变化。宏基因组学能够在整体水平解析微生物群落结构,真实地揭示原位环境中微生物群落的复杂性和多样性。2016年10月对黄海西部海域19个监测站位的微生物群落及环境因子开展了深入调查。应用Illumina MiSeq宏基因组高通量测序技术,共鉴定海域沉积物中微生物41门266属,变形菌门为明显的优势门类,其相对丰度占总数的47%。其他较为丰富的门类包括酸杆菌门(Acidobacteria),放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),浮霉菌门(Planctomycetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)。各站位细菌多样性非常高,但站位间差异较大。其中Chaol指数均值为7 365.3;Shannon指数平均为9.65;Simpson指数平均为0.995。应用Past软件,采用CCA分析法研究细菌群落与环境因子的相关性,结果显示总磷和沉积物粒径对微生物门水平的群落分布具有显著性影响。计算细菌与环境因子间Pearson相关系数并绘制热图分析,发现酸杆菌、衣原体(Chlamydiae)和硝化螺旋菌(Nitrospirae)与总磷呈较明显的负相关。 展开更多
关键词 宏基因组 高通量测序 海洋沉积物 微生物群落 黄海西部
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宏基因组学及其在动物肠道微生物群中的应用 预览
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作者 赵磊 孙会 马燕芬 《动物营养学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3961-3967,共7页
肠道微生物群的变化与动物机体健康息息相关,肠道微生物群可调控动物机体内能量代谢、异源物质代谢,修复细胞和提高机体免疫机能。宏基因组学技术可用于检测动物肠道微生物群的动态变化。本文主要对宏基因组学研究的生物信息学技术和平... 肠道微生物群的变化与动物机体健康息息相关,肠道微生物群可调控动物机体内能量代谢、异源物质代谢,修复细胞和提高机体免疫机能。宏基因组学技术可用于检测动物肠道微生物群的动态变化。本文主要对宏基因组学研究的生物信息学技术和平台及宏基因组学在动物肠道微生物群中的应用进行综述,为后续开发肠道生态系统动态的全球模型及动物机体的靶向治疗提供理论基础。 展开更多
关键词 肠道微生物群 宏基因组学 动物
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基于宏基因组学研究污水生物处理系统微生物暗物质 预览
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作者 杨洋 邢德峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期191-200,共10页
活性污泥和微生物生物膜是污水生物处理系统的主要菌群存在形式,利用微生物的不同代谢途径可实现水中污染物的转化和降解.微生物群落结构直接影响污染物生物转化速度和末端产物的类型,而全面了解微生物群落结构和功能可为污水生物处理... 活性污泥和微生物生物膜是污水生物处理系统的主要菌群存在形式,利用微生物的不同代谢途径可实现水中污染物的转化和降解.微生物群落结构直接影响污染物生物转化速度和末端产物的类型,而全面了解微生物群落结构和功能可为污水生物处理的定向调控提供微生物学依据.由于绝大多数微生物未获得纯培养,因此,揭示生物处理系统中的微生物暗物质成为重要的挑战.核酸测序技术和生物信息学的快速发展推动了环境微生物学和微生物生态研究.近年来,基于高通量核酸测序的宏组学技术为研究未培养微生物和未知基因资源提供了重要工具.宏基因组学和宏转录组学技术可以研究特定环境下未培养微生物的生理功能和代谢,揭示生态条件变化下微生物的环境适应和代谢调控机制.目前,基于宏组学研究微生物暗物质,已经获得了一些突破传统认识的物质循环新机理.本文回顾了核酸测序技术的发展,综述了近年宏基因组学和宏转录组学在污水生物脱氮、强化生物除磷及微生物电化学技术微生物学研究的进展,对多组学在污水处理微生物学研究的前景和面临的主要挑战进行分析. 展开更多
关键词 污水生物处理 宏基因组学 宏转录组学 生物脱氮 强化生物除磷 微生物电化学 微生物暗物质
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利用单细胞扩增技术解析母婴间肠道微生物构成及功能
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作者 曹晨霞 侯强川 +2 位作者 张杰 张文羿 张和平 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期315-326,共12页
微生物在人体中扮演重要角色,而婴儿早期微生物对日后健康发育至关重要.微生物可通过产道和母乳这2种主要途径从母亲传递给婴儿.本研究利用单细胞扩增技术对3对母婴粪便样品(共48份细菌悬液)进行宏基因组测序分析,旨在探究母婴间肠道微... 微生物在人体中扮演重要角色,而婴儿早期微生物对日后健康发育至关重要.微生物可通过产道和母乳这2种主要途径从母亲传递给婴儿.本研究利用单细胞扩增技术对3对母婴粪便样品(共48份细菌悬液)进行宏基因组测序分析,旨在探究母婴间肠道微生物构成并对相关功能基因作出分析.结果显示,每对母婴间微生物尽管含量不同,但种类都高度相似(>99%).三婴儿中,一个顺产婴儿显示与其母亲有相似的高丰度物种,如Roseburia hominis,Roseburia intestinalis,Eubacterium rectale,Eubacterium eligens等;另2个剖腹产婴儿显示与皮肤、口腔相关的高丰度物种,如Propionibacterium acnes,Staphylococcus saprophyticus/S.haemolyticus,Delftia acidovorans等.剖腹产婴儿中拟杆菌少于顺产婴儿,如Bacteroides(B.)fragilis,B.helcogenes,B.salanitronis等.本研究共检测到1283种细菌,除常见的人体肠道微生物外,还检测到4个低丰度物种,分别是Lactobacillus(L.)amylovorus,L.kefiranofaciens,L.sanfranciscensis和Bifidobacterium asteroids.粪便样品功能宏基因组显示,婴儿粪便中富有与碳水化合物相关的磷酸转移酶系统(PTS)和β-葡萄糖苷酶基因.本研究初次使用单细胞扩增技术对母婴间肠道微生物组成及功能做出探索,获得了较高测序深度及物种多样性,发现了之前鲜有报道的低丰度物种,证实单细胞扩增技术可用于后续不同生态环境微生物领域的研究. 展开更多
关键词 母婴粪便 单细胞扩增 宏基因组 细菌多样性 低丰度物种
不同生长年限霍山石斛内生菌的多样性与差异性
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作者 陈绍通 戴军 +5 位作者 姜雪萍 宋向文 陈存武 陈乃富 郭兰萍 韩邦兴 《中国中药杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1145-1150,共6页
为探索霍山石斛内生菌的多样性与差异性,该文采用宏基因组学的方法对不同生长年限5组30份霍山石斛样品内生细菌及真菌的菌群进行了分析。研究结果显示,从霍山石斛中鉴定出3 540个细菌OTUs,5组样品共有OTUs为138个;鉴定出2 168个真菌OTU... 为探索霍山石斛内生菌的多样性与差异性,该文采用宏基因组学的方法对不同生长年限5组30份霍山石斛样品内生细菌及真菌的菌群进行了分析。研究结果显示,从霍山石斛中鉴定出3 540个细菌OTUs,5组样品共有OTUs为138个;鉴定出2 168个真菌OTUs,5组样品共有OTUs为143个。霍山石斛优势细菌菌群为Sphingomonas sp.,Acinetobacter sp.,Burkholderia sp.,Methylobacterium sp.,Enterococcus sp.,Bacillus sp.,差异菌群Oceanobacillusd sp.,Actinomycetospora sp.,Paenibacillus sp.,霍山石斛优势真菌群为Zasmidium sp.,Zymoseptoria sp.,Alternaria sp.,Cladosporium sp.,Fusarium sp.,差异菌群为Cyphellophore sp.,Fusarium sp.,聚类结果显示无论是内生细菌还是内生真菌,ⅢY2,ⅢY3均独立聚为一类,ⅡY1,ⅢY1也独立聚为一类。研究结果丰富了霍山石斛内生细菌和内生真菌的种类与资源,也为霍山石斛合理采收提供了理论参考。 展开更多
关键词 霍山石斛 内生菌 生长年限 宏基因组学
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