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第1篇：微生物的多樣性范文

關于生物多樣性受危的原因，主要有以下五方面：

1、人口的快速增加

人口增加后，必須擴大耕地面積，滿足吃飯的需求，這樣就對自然生態系統及生存其中的生物物種產生了最直接的威脅。由于人口增長過快和對生物多樣性資源的過渡開發利用，導致了生物多樣性的嚴重破壞，加上等政策錯誤，使我國形成了大量的退化生態系統，導致一些物種滅亡。

2、生境的破碎化

就是生態系統在自然或人為干擾下偏離自然狀態，生態環境受到破壞（如森林破壞、草原破壞、土壤破壞、濕地破壞、全球氣候變化等），使生物物種生境破碎化，導致生物失去家園，一些物種泯滅、消失。

3、環境污染

隨著人類的發展，環境污染也加劇，如工業的廢水、廢氣，農業生產中的農藥、化肥等等。它們直接影響生態系統各個層次的結構、功能和動態，進而導致生態系統退化，一些物種民滅絕。

4、自然原因

一是物種本身的生物學特性。其一是物種的形成與滅絕是一種自然過程，化石記錄表明，多數物種的限定壽命平均為100-1000萬年。其二是物種對環境的適應能力或變異性、適應性比較差，在環境發生較大變化時難以適應，因此而面臨滅絕的危險。如大熊貓，其瀕危的原因除氣候變化和人類活動以外，與其本身食性狹窄、生殖能力低等身體特征有關。二是環境突變（天災），如地震、水災、火災、暴風雪、干旱等自然災害。

5、制度問題

雖然我國在保護生物多樣性方面取得一定成績，但由于制度特別是法律制度的不健全，使生物多樣性遭受了不必要的損失。主要表現在：雖然國家已把環境保護的成效納入政績考核之中，但有些地方政府并未把此真正納入工作計劃；對生物多樣性有影響的重要部門（如農業、林業、漁業、科研機構等）對此重視夠，缺少相關具體實施細則、行動及專業人員。自然保護區是保護物種及其生境的有效方法，我國已建立數目眾多的保護區，但相對與國土總面積而言是不夠的，而且部分保護區管理混亂、土地權屬不清等也需要完善。在法律制度方面，雖已實施《自然保護區條例》多年，但畢竟在法律效力上位階較低，調整面窄，處罰力度不夠，故需要進行新的立法以保護自然保護區、物種及其生境。而在外來生物入侵問題上，雖有一些法規涉及，如《進出境動物檢疫法》但沒有專門法規對此做相應調整，法律漏洞較大。此外，由于經濟發展；新的城鎮、水壩、水庫、礦區的開發、建設；旅游活動以及國際合作不充分也會對生物多樣性構成威脅。

第2篇：微生物的多樣性范文

植物被稱為“地球的綠色斗篷”，它們通過光合作用和呼吸作用調節著地球的體溫，構成了整個地球生物鏈的基礎。然而在地球長達46億年漫長的演化歷史中，高等植物卻直到4.7億年前才開始登上陸地。早期陸生維管植物的起源和演化是影響到整個地球生命的重要事件，其最顯著的效應是使古大氣中的二氧化碳濃度從2‰ (按體積計算)以上降至接近現今的水平，并且為隨后的動物登陸（約360百萬年前的晚泥盆世出現兩棲類）準備了食物基礎。早泥盆世（406~387百萬年前），地球植被的組成和現今完全不同，在全球范圍內，植物都是剛剛登陸不久，處于最初的輻射演化時期。工蕨植物是那個時期的優勢類群，代表了現今石松植物的祖先類群。

中國地質學會主辦的學術期刊《地質學報》（英文版）最近刊出了北京大學郝守剛教授和薛進莊副教授的國家自然科學基金資助項目的研究成果，他們詳細研究了我國云南早泥盆世的坡松沖植物群中產出的一種新工蕨植物――弱枝叉蕨（Ramoferis amalia）。植物個體矮小，通常只有幾十厘米；營養軸、無葉，多次二叉分枝；孢子囊聚集成穗，一些柔弱的細枝出現在生殖區域；孢子囊側生于莖軸上，橢圓形或近圓形，沿邊緣開裂以散布孢子。掃描電子顯微鏡技術揭示這一植物的孢子囊由兩壁層構成，外層為垂周分裂的細胞層（外垂周層），而內層為平周分裂的細胞層（內平周層）。迄今世界上已報道16個工蕨植物屬，對這些工蕨植物孢子囊壁層結構的對比研究表明，外垂周層和內平周層的兩層壁結構是工蕨植物在演化過程中出現的進步特征，而孢子囊的開裂機制在不同屬中則不盡相同，體現了工蕨植物生殖策略的多樣性。

現今中國大陸是由地史時期的古板塊在古生代和中生代拼合而成的復合體，植物化石的系統分類、古地理分布研究有助于認識古板塊的歷史。我國泥盆紀陸相地層廣泛發育，在早期陸生維管植物與環境的研究中，日益顯示出重要的學術地位。華南早泥盆世的坡松沖植物群所顯示的迅速演化分異遠出乎人們之前的想象。工蕨植物以豐富的組成和明顯的多樣性構成坡松沖植物群的主要組成類群。同時，植物群中也包含了許多特異的植物，它們以獨特的生殖和營養器官組合顯示了不同于傳統的、依據勞倫大陸的化石材料所建立起來的植物器官和組織結構演化的時序。我國華南地區在4億年前地處熱帶，氣候溫暖濕潤，本文的研究成果表明，在植物剛登陸不久，熱帶植物區中的工蕨植物即具有豐富的多樣性，這些植物是地球陸地表面最早的拓荒者之一。對比今昔，四億年前以工蕨植物占優勢地位的植被是如何轉變至現今以被子植物占優勢的植被，其中的奧秘昭顯著植物進化的魅力！

第3篇：微生物的多樣性范文

【關鍵詞】土壤微生物 環境脅迫 響應機制

作為生態安全系統的重要組成部分，土壤生態系統在微生物作用下充分發揮自身的生態功能。尤其在環境問題比較突出的背景下，生態系統穩定性很大程度上由微生物脅迫能力進行反映。因此通過通過生態系統穩定性受土壤微生物影響分析、環境脅迫影響以及土壤微生物對環境脅迫響應的關系研究響應機制具有十分重要的意義。

一、土壤生態系統穩定性受土壤微生物影響分析

在分析土壤生態系統穩定性受土壤微生物影響過程中，首先需提及微生物的多樣性特征。根據以往學者分析，認為系統中的能量在發生流動或物質進行循環的過程中，微生物發揮著不可替代的作用，能夠對生態系統功能進行維持。但從方法學角度，微生物影響機制受其自身多樣性特點影響仍有待于明確。對此在長期研究與實踐中對其多樣性生命層次進行總結，具體氛圍群落內生物多樣性、群落之間的多樣性以及不同區域所表現的多樣性特點。而研究中的土壤生態系統穩定性主要指在外界環境干擾下系統能夠從結構、功能等各方面保持穩定性且具有一定的恢復能力與抵抗能力。以往在土壤真菌多樣性試驗過程中可發現系統的穩定程度會隨多樣性的豐富程度逐漸升高。再如Wittebolle所研究的系統穩定性受反硝化細菌群落的影響，發現微生物均勻程度以及物種的豐富度也會產生重要的作用。

二、土壤生態系統穩定性受環境脅迫的影響分析

（一）環境脅迫中土壤微生物響應分析

對環境脅迫的概念可理解為生物體生存過程中環境所帶來的壓力，或生態系統在環境影響下的發展受到一定的約束，通常表現為UV-B輻射、鹽堿脅迫、干旱脅迫以及冷害脅迫等。從土壤生態系統角度，其環境脅迫主要來源于土壤污染，特別在重金屬污染方面，對微生物群落結構與微生物數量等造成嚴重影響，不利于土壤生態系統功能的發揮。也因如此，許多學者對重金屬影響進行一系列分析，如針對氮循環微生物，可將土壤添加其中并培養一段時間，其中土壤在汞濃度梯度方面不同。通過試驗發現硝化潛勢隨汞濃度的提高而逐漸減弱，證明貢脅迫下這種微生物在功能上能夠自行恢復。另外，生態系統穩定性的反應也可通過微生物對一次干擾響應與二次干擾響應表現的不同特征進行反映。根據試驗可發現一次脅迫與二次脅迫在因子上具有極高的相似程度，能夠形成協同耐受性。而二者關系在一定條件下又表現出很大的差異，其原因在于響應上的不同。若對環境脅迫響應的類群消失后，便會出現新的類群，這些類群所表現的特征很容易對脅迫產生耐受性。

（二）以定量描述的方式分析

由前文可知，土壤微生物對其生態系統穩定性能夠產生很大的影響，這就要求利用定量的方式對環境擾動與系統穩定性間的關系進行描述。其中生態系統的恢復能力與抵抗能力計算中可利用樣品在環境擾動前后所表現的不同進行比較，并利用相應的計算公式如土壤間差異、土壤在擾動下的變化以及綜合計算方式等。通過這種定量描述方式，微生物多樣性與土壤生態系統穩定性間存在的數量關系能夠得到正確的分析與判斷。

三、土壤微生物對環境脅迫響應機制分析

（一）從抗性基因與微生物水平轉移角度

從前文中重金屬對土壤微生物的影響可分析，其恢復能力與抵抗能力的產生主要受四方面因素影響，即：第一，原有敏感性物種逐漸被耐受性物種所取代。第二，重金屬中具有抗性特征的基因會發生水平轉移。第三，抗性物種很可能受遺傳變異的影響而出現。第四，重金屬生物有效性的逐漸降低。通過一定的試驗研究便可推出土壤微生物群落多樣性與其自身結構很容易受抗性基因與微生物的水平轉移而影響，這樣環境脅迫下的微生物群落在恢復能力以及抵抗能力等方面將逐漸提高。

（二）從功能冗余角度

功能冗余常發生在土壤微生物群落中，其具體指為物種的生態功能在一定條件下可能發生重疊情況，在一類群消失后，生態系統功能會在新類群作用下仍能夠保持正常狀態。很多情況下，受環境擾動影響，微生物群落結構很可能發生改變，這時功能冗余的作用將充分發揮出來以確保群落的正常功能得以維持。因此有試驗研究表明，盡管環境脅迫影響下微生物群落可能無法以較快的速度向其初始狀態進行恢復，但生態系統不會受其變化影響。其原因在于新微生物群落與原有微生物群落存在重疊的功能冗余單元，而且群落整體水平不會受群落內部功能單元的不同受到影響，這樣對土壤生態系統穩定性不會造成影響。

四、結論

在分析環境脅迫下土壤微生物的響應機制過程中，應注意結合土壤生態系統穩定性受土壤微生物影響、土壤生態系統穩定性受環境脅迫的影響分析，從而確定土壤微生物對環境脅迫響應機制。除文中所分析的響應機制外，也存在其他機制如生物細胞在環境脅迫下發生的變化等。因此實際研究過程中對響應機制的分析應不斷完善，確保其能夠為土壤污染修復工作提供參考依據。

參考文獻：

[1]蔡麗平.崩崗侵蝕區先鋒植物類蘆對環境脅迫的生理生態學響應機制[D].福建農林大學，2012.

第4篇：微生物的多樣性范文

Abstract： Polymerase chain reaction and denaturing gel gradient electrophoresis method （hereafter abbreviated as PCR-DGGE） is getting a larger range of application. China has a slow start in this field but it is still gradually taken seriously and researched and applied by people. This paper analyzes the application and prospect of this in the field of environmental engineering.

關鍵詞： 環境工程；DGGE技術；污水處理

Key words： environmental engineering；DGGE technique；sewage treatment

中圖分類號：X32 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）03-0100-02

0 引言

基因工程是現代生物技術最為核心的內容，屬于DNA的重新組合技術，也被稱為遺傳工程。該技術自問世以來已經在諸多領域被廣泛研究和應用，這其中就涉及到環境工程。技術核心原理是一系列的DNA重組、拼接，實現該技術是在研究對象的細胞之外進行的。其目的是通過人為干涉來改變基因的組成。合理的使用該技術，能產生原有物質本身不具備的特性；產生新的物種；合成能力更加強大。基因工程技術已經在環境項目中得到較好的應用，取得了相應的成果。

1 DGGE實現的基本原理

DNA指紋技術就是變性梯度凝膠電泳技術。屬于眾多的多態性分析技術中的一種。研究對象的DNA使用具有化學變性劑梯度的聚丙烯酰胺凝膠進行電泳，所使用的凝膠能有針對性的解鏈PCR的擴增產物。由于DNA雖然長度相同，在堿基序列上卻存在很大的差異。在DNA進行電泳時，雙鏈的解鏈所需要的變性劑濃度不同。在相應的變性劑濃度下序列不同的DN段發生變性，產生其空間構型上的變化。雙鏈DNA在開始的時候會以線狀移向正極，當變性劑濃度逐漸增加后，G+C含量低含量的序列的部分會逐漸被打開，G+C高含量的部分仍然是雙鏈狀態。一旦DNA的雙鏈解鏈后，其分子端部的叉狀、中間的環形會發生部分熔化。此時，點用速度在聚丙烯酰胺凝膠中將會急速降低甚至停留在相對應的變性計對應的位置。經過染色之后以分開的條帶形式呈現于凝膠之上。以上步驟可實現同長但有序列差異的DAN分子有效分開，形成變性的梯度主要用尿素和甲酰胺。

2 DGGE技術在環境工程領域中的應用

PCR-DGGE技術能有效的避開傳統微生物技術的局限性。當DGGE技術進入環境工程的微生物生態領域之后，這種新生技術很快變為研究微生物群落結構最主要的技術手段之一。在活性污泥與生物膜等生物處理系統中，微生物具有多樣性。在進行相關的檢測、微生物鑒定以及種群演替研究的時候，DGGE技術已被廣泛應用。

2.1 污水生物處理中的應用方法 污水微生物群在CR-DGGE技術改變下與既有技術有很大差異，在這個過程中研究人員有了新的認識。

污水中的好氧細菌群落結構和功能在溫度升高時會發生很大變化。運用DGGE技術我們可以分析出，不同溫度環境會存在不同的細菌群落。

在同等的工作環境下，使用PCR-DGGE技術，跟蹤分使用低溫菌、常溫菌分別接種的兩套活性污泥系統中的微生物群落結構，進行及時動態觀察。在相同工藝條件下，對低溫菌群與常溫菌群進行相同的操作，結果是：產生的微生物群結構有很強的相似性。隨著時間的推移，這兩類菌群在結構上的相似度越來越強。

去除污水中的氨和氮主要使用硝化方法。在這種硝化作用過程中氨氧化細菌負責將氨氧成亞硝酸鹽。這種實現亞硝化作用過程是硝化過程中重要的步驟。所使用的氨氧化細菌具有生長速度低、相對生物種群較少的特點。傳統的細菌分離、培養、分析方法，會消耗工作人員大量的時間。采用PCR擴增16SrDNA、功能基因并且隨機克隆測序等相關技術手段。在高濃度氨氮廢水處理系統的不同時間，分析并且處理活性污泥樣品、氨氧化細菌的種類和氨單加氧酶的活性。御用PCR-DGGE相結合的技術，針對樣品將總細菌群進行差異性研究。實驗證明，PCR-DGGE技術可以使我們更為深入、全面的了解氨氧化細菌的類群及其相關功能。

應用PCR-DGGE工藝對城市污水處理與完全混合的傳統式處理工藝進行了相關的實驗對比。在同一反應器的不同位置，微生物群的分布、不同工況下的微生物種群結構進行了相關的分析、研究。研究表明，這兩種污水處理工藝中的微生物種群都具有很強的多樣性，區別是：兩者種群的結構差異巨大。

采用生物滴濾反應器與生物濾池處理相同的污水，然后采用PCR-DGGE研究不同反應器或反應器的不同位置中氨氧化細菌菌群的組成。種群對反應器的形式或者位置的差異沒有任何依賴性，不會隨這些因素變化而變化。

2.2 PCR-DGGE技術在廢氣生物處理中的應用 生物濾池與生物濾塔是處理臭味、異味行之有效的好辦法，這種生物過濾技術可以對惡臭與揮發性油劑廢氣體很好的遏制，從而該技術能夠很快的推廣。

在除臭生物濾池中較強酸性與中性兩種不同運行環境下，運用PCR-DGGE技術研究，可以發現：微生物種群的多樣性與生物種群結構上發生的改變。利用擴增細菌16SrRNA基因的V3可變區，運用相關技術分析濾池內的種群變化。回收有研究意義的DN段，與PCR測序、T載體克隆測序有效的結合。最終確定眾多種群中的優勢菌群。微生物對強酸性環境有很大影響；中性條件下的微生物種群更為豐富。此外，濾池的層次上的差異，也導致了種群空間分布的差異性。實驗證明，除臭過程中硫氧化細菌占有相對明顯的優勢。

影響生物濾塔處理效率以及反應器的穩定運行的主要因素是塔中的微生物種群的結構，以及微生物的多樣性。我們可以采用DGGE技術，對處理含氨廢氣的生物濾塔中的微生物進行多樣性研究。隨時間的推移，對反應器不同填料、不同時期微生物多樣性比對研究。證明：微生物的多樣性與反應器運行時間的長短有直接關系，隨著時間的不斷延長其多樣性會有所降低；將填料方法進行對比可知：如果是堆肥填料，其微生物多樣性更為豐富，反應器也能達到很好的效果。

2.3 PCR-DGGE技術在污泥生物處理中的應用 污泥的穩定化在污泥處理過程中是一個相當重要的過程。在此過程當中，微生物的穩定對于整個污泥系統的穩定起到了至關重要的作用。專家們采用DGGE指紋圖譜技術，研究污泥堆肥工藝中的細菌種群動態變化和種群的多樣性。研究證明：生物法污泥堆肥時間不大于8d。采用DGGE指紋圖譜與相似性系數Cs值對污泥堆肥各工藝環節樣品進行相關分析，可以發現，反應時間的持續，導致了微生態結構的Cs值逐漸增高。這說明：微生物種群結構會逐漸趨于穩定狀態。污泥微生態種群可以迅速進行選擇，進而調整內部細菌種群數量和結構。

采用PCR-DGGE技術，可以科學、直觀的研究出環境中細菌群落及多樣性。我們需要避開DGGE技術的先天缺陷，這就需要我們的科研工作人員，在該領域繼續加大研究力度，為環境工程做出更大貢獻。

參考文獻：

[1]王超，曾玉香.環境影響評價中公眾參與的問題和對策探討[J].環境科學與管理，2010.

第5篇：微生物的多樣性范文

關鍵詞：濱海鹽堿地；起壟溝播；堆肥；綠肥；改良；微生物區系

中圖分類號：S154.37+S156.4+2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）06-0062-04

土壤微生物是構成土壤微生態環境的重要組成部分。分析土壤微生物區系的目的在于了解不同地區的土壤微生物生態系的特點及土壤內部生態環境的變化對土壤微生物的生長活動規律的影響，為采取合理的農業措施提供土壤微生物學方面的理論依據[1]。國外對鹽堿地土壤微生物的研究主要集中在耐鹽堿微生物的分離純化及極端鹽堿微生物的生態特征等方面，國內研究主要包括鹽脅迫、不同改良措施及植被對鹽堿地土壤微生物的影響等[2]。在鹽堿地改良措施中，客土法在短期內能改善土壤微生物各項指標，其次是排水法、生物法，排水法對土壤微生物不利，生物法改善土壤微生物生態狀況的速度相對較慢，但因其克服了客土法、排水法的缺點，因而有更好的應用前景[3]。受鹽分和pH值的脅迫，鹽堿地微生物區系和肥沃的糧田菜田土壤微生物區系有很大不同，其微生物總量一般在10-5～10-7cfu.g-1，比正常土壤的數量級低很多[4，5]，而且研究表明，高鹽度會降低微生物數量，尤其是放線菌數量。因此，土壤微生物對鹽脅迫極為敏感，可以作為土壤鹽脅迫過程中的重要指標[6]。鹽堿地起壟提高壟溝的表層土壤含水量，降低壟溝的土壤電導率，壟臺土壤EC升高，土壤表面出現積鹽現象，壟溝、壟臺的土壤物理狀況得到改善，增加了地表植被生物量和植被蓋度[7]。基于此，本試驗在起壟溝播小麥、玉米兩個輪作季的基礎上，研究了微生物數量區系與土壤其他理化性狀的相關性，為起壟改良鹽堿地提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

實驗基地位于東營渤海農場，地理坐標為東經118°07′～119°10′，北緯36°55′～38°12′；地處暖溫帶，四季溫差明顯，年平均氣溫11.7～12.6℃，年平均降水量530～630 mm，地下水埋深2～3 m，地下水礦化度10～40 g/L，受高礦化度地下水的影響，土壤極易返鹽退化[8，9]。試驗前土壤pH值8.4，全鹽3.8 g/kg，有機質11.38 g/kg，全氮0.43 g/kg，全磷0.562 g/kg，全鉀17.9 g/kg，速效氮19 mg/kg，速效磷8.3 mg/kg，速效鉀112 mg/kg。土壤質地砂質中壤，前茬種植棉花。

1.2試驗設計與布局

試驗設計：①CK（平作）；②QL（起壟）；③DF（起壟+堆肥）；④LF（起壟+綠肥）；⑤DL（起壟+堆肥+綠肥）。

起壟工程標準：壟溝寬60 cm，壟背為梯形，底寬40 cm，頂寬10 cm，高20 cm。

小區設計標準：每個試驗小區30 m2，東西寬5 m（5壟），南北長6 m。重復3次，每個重復單元設置1.5 m的保護行路。

在試驗布設前，進行一次深翻、平整土地。堆肥選擇牛糞充分露天發酵，綠肥選擇鼠茅草、三葉草。

1.3測定指標及方法

分離計數培養基：牛肉膏蛋白胨培養基、馬丁氏孟加拉紅瓊脂培養基和高氏一號培養基，分別用于細菌、真菌和放線菌的分離與計數。

方法：稱取10 g鮮土樣置于已滅菌的裝有玻璃珠的三角瓶中，加入90 mL無菌水，振蕩 30 min使土樣分散成為均勻的土壤懸液，進行梯度稀釋，取合適的稀釋度涂平板，一般稀釋度好氧異養細菌采用 10-5～10-3，放線菌采用10-4～10-2，真菌采用10-3～10-1。將涂布均勻的平板倒置于30℃培養一定時間（細菌1～5 d，放線菌5～14 d，真菌3～6 d），進行 CFU（Colony Forming Unit）計數。

計算結果以每克烘干土中的微生物數量表示，計算公式為：每克干土中菌數=菌落平均數×稀釋倍數/干土質量。

2結果與分析

2.1不同改良措施對鹽堿地土壤微生物區系的影響

從整體來看（圖1），細菌在6月數量達到最多；隨著季節的變化，8、10月數量明顯下降；等到來年春季4、5月數量慢慢回升。

與對照（平作）相比，起壟能夠顯著增加土壤細菌數量，增幅在4、5、6、8、10月分別為50.81%、35.62%、31.30%、64.29%、45.27%，起壟+堆肥處理同期增幅分別為104.76%、63.21%、38.39%、116.64%、84.89%，起壟+綠肥處理同期增幅分別為63.48%、48.28%、31.30%、73.79%、54.67%，起壟+堆肥+綠肥分別為128.57%、77.00%、72.73%、135.71%、99.94%。可見，不同改良措施對土壤細菌數量的影響：起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作。

2.2不同處理微生物區系差異

由表1可知，各處理對細菌、放線菌和總菌數的影響效果基本相似，對真菌的影響有所不同。各處理細菌、放線菌數量和總菌數為起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作，4個起壟處理之間均差異不顯著，但均顯著高于對照（平作），各處理真菌數量亦為起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作，其中起壟+堆肥+綠肥、起壟+堆肥與對照差異顯著。

2.3土壤微生物區系與微生物多樣性、土壤理化性質之間的相關關系

由表2可知，土壤細菌、真菌、放線菌的數量及總菌數與土壤鹽分含量之間呈負相關關系，與有機質、水分之間呈顯著或極顯著相關關系，與pH值無顯著關系[15]。這表明鹽堿地鹽分、有機質、水分是土壤微生物區系最直接的影響因子，而且其中有機質影響作用比較顯著。

3討論與結論

鹽堿地微生物數量一般要少于普通農用土壤，一般認為是鹽度導致的微生物生存適宜環境改變的結果[16]。土壤微生物群落是一個組成復雜的群體，不同微生物種類所要求的營養元素不盡相同[17，18]。施用有機肥能夠顯著增加土壤細菌、放線菌和真菌數量，說明施用有機肥為土壤微生物提供了較多的能源與養分，特別是有機碳源為微生物生命活動提供所需能量，且有機肥本身也含有大量活的微生物，促進了土壤微生物大量繁殖，使土壤微生物的新陳代謝加快，施有機肥更有利于提高土壤微生物活性以及維持土壤營養元素的良好循環，這與陳梅生等研究的長期施有機肥與缺素施肥對潮土微生物活性的影響結果一致[19]；孫文彥等[20]研究綠肥與苗木間種改良苗圃鹽堿地，認為種植翻壓耐鹽綠肥作物（毛葉苕子和二月蘭）可提高鹽漬土細菌、放線菌、真菌數量，改善鹽堿地土壤質量狀況。

本研究結果表明：起壟和堆肥、綠肥相結合的各種處理對提高鹽堿地細菌、真菌、放線菌數量有良好的影響效果，5種處理對細菌、真菌、放線菌影響效果基本相似，均表現為：起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作。從各種菌類增幅看，5種處理對細菌的增幅最大，其次是放線菌，對真菌的增幅相對來說較少。說明起壟溝播種植和地力提升技術（堆肥、綠肥）相結合具有良好的鹽堿地土壤改良作用，可以減緩由于鹽堿導致的土壤肥力損失，增加土壤微生物多樣性。

同時各種土壤理化性質與微生物區系也存在相關關系。鹽堿地土壤鹽分含量及水含量限制了土壤微生物活動[10]，尤其對細菌的生長活動有重要影響[11]。有研究表明，土壤含水率的變化對土壤細菌多樣性影響不顯著，而對真菌多樣性影響差異顯著。此外，土壤含水率與鹽分的交互作用對細菌多樣性不顯著，對真菌多樣性的影響顯著。而有機質也是微生物最主要的影響因子，已有研究結果表明，土壤有機質含量是影響土壤微生物量的一個重要因素[12，13]。土壤有機碳對土壤微生物量起關鍵作用，有機碳控制著土壤中能量和營養物的循環，是微生物群落穩定的能量和營養物的來源，有機碳越高，土壤微生物量就越大[14]。本試驗結果表明，微生物量與土壤鹽分含量之間呈顯著負相關關系，這與郭永忠等研究不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤微生物區系的影響結果一致[21]，與有機質、水分之間呈極顯著或顯著相關關系，與pH值沒有顯著關系。

參考文獻：

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第6篇：微生物的多樣性范文

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的提取；（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]。

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第7篇：微生物的多樣性范文

選擇題

1.(2015·學軍月考)科學家在南極洲近海大陸架下850 m處的泥床盆地發現超過100萬只巨型帝王蟹。在帝王蟹所在水域的上方，生活著大量的植物和動物，其中棘皮動物包括海蛇尾、海百合和海參。這些棘皮動物都沒有生活在海蟹所在水域。下列有關說法錯誤的是()

A.南極水域所在的動物、植物和微生物共同構成了生物多樣性

B.生物多樣性的形成是生物長期進化的結果

C.帝王蟹的入侵可能會導致某些物種滅絕，使生物多樣性減少

D.要保護當地生物多樣性不被帝王蟹破壞，可以采用合理的有計劃的捕撈措施

2.微山湖是山東境內的一個面積較大的湖泊，二十年前這里是碧波萬頃、魚兒滿湖、野鴨成群，還有“接天蓮葉無窮碧，映日荷花別樣紅”的美麗景象。二十年來，湖區四周縣市的工業快速發展，城市居民急增，因而大量的工業廢水、生活廢水、垃圾涌入該湖。湖水變得不僅很渾濁，而且腥臭難聞。據有關專家說，近幾年來，微山湖中已消失了一些物種，例如，四鼻孔鯉魚、野鴨、水螅等。上述的現象說明的道理主要是()

A.環境污染是破壞生物的多樣性的重要原因

B.掠奪式的開發是破壞生物多樣性的主要原因

C.外來物種入侵破壞了生物的多樣性

D.環境教育缺乏是破壞生物多樣性的根本原因

3.(2014·江蘇高考)下列關于生物多樣性的敘述，錯誤的是()

A.生態系統中捕食者的存在可以促進物種多樣性的提高

B.把沼澤地改造成人造林是增加生物多樣性的重要手段

C.花費大量人力物力保護無經濟價值的物種是為人類生存發展保留空間

D.農田是具有高度目的性的人工生態系統，清除雜草與保護生物多樣性的原則不矛盾

4.我國科學家已成功培育出全球首例、遺傳性穩定、能自然繁殖的四倍體魚類。雖然四倍體魚生長快、肉質好、抗病性強，但研究人員并不是直接把它投入生產，而是將它與二倍體魚雜交，將它們的后入生產。你認為這樣做的主要意義是()

A.充分利用雜種優勢

B.保護環境中物種的多樣性、維護生態平衡

C.保護自身知識產權

D.避免出現新基因

5.自然界中，有些新植物或動物物種的出現會打破原來固有的生態循環系統，有時甚至給當地環境帶來壓力和災難，造成生態系統退化。臭名昭著的入侵物種有能和鱷魚搏斗的緬甸蟒蛇、瘋狂繁殖的亞洲鯉魚、數量驚人的八哥等。下列關于生物入侵的敘述不正確的是()

A.生物入侵會使原生態系統的生物多樣性受到嚴重威脅

B.生物入侵會使生態系統的成分和營養結構變復雜，抵抗力穩定性增強

C.生物入侵會打破生態系統中生物間的制約關系，破壞生態系統的穩態

D.適當引入外來物種，可增加物種多樣性，使當地的生態平衡更加穩定

6.下圖甲為某清潔水體在遭受一次性有機物輕度污染后污染物含量的變化。水體中好氧性微生物數量變化的曲線最可能接近于圖乙中的曲線是()

A.Ⅰ B.Ⅱ

C.Ⅲ D.Ⅳ

7.調查某湖泊的水質污染狀況，在注入湖泊的四個主要水源的入口處采集水樣，鏡檢水中動物、植物的種類和數量，結果如下：1號水源水樣中有單一種類的纖毛蟲，如草履蟲，且數量極多;2號水源水樣中單細胞藻類種類較多，且數量也極大;3號水源水樣中未見任何動物、植物，且發出刺鼻的氣味;4號水源水樣中浮游動物、植物均有發現，但數量不多。根據以上結果分析，該湖泊的污染中，污染的嚴重性由重到輕的排列順序是()

A.3、1、2、4 B.3、1、4、2

C.4、2、1、3 D.2、4、3、1

8.下面為人與環境關系的三種模式圖，下列對“環境容量”的理解錯誤的是()

A.環境容量是指生態系統對人口的承載能力

B.隨著生產的發展，環境容量在不斷加大

C.人口的過度增長會造成資源枯竭，環境容量降低

D.生物圈的穩態是人類生存的前提和人類改造自然的基礎

9.(2014·臺州一模)為應對“垃圾圍城”危機，很多省市對生活垃圾進行分類管理。下列說法錯誤的是()

A.垃圾分類處理，實現了垃圾資源化和能量循環利用

B.微生物能分解垃圾說明生態系統具有一定的自我調節能力

C.垃圾分類處理減輕了環境污染，提高了城市生態系統的穩定性

D.此舉有利于發展循環經濟和實現城市可持續發展

10.天鵝洲自然保護區是為了實現麋鹿回歸自然而建立起來的，保護區內野生動植物資源豐富，但沒有大型食肉動物。1993年以來，分三批從北京引進的94頭麋鹿，自由生活在保護區內，完全以野生植物為食物，種群數量明顯增加，2003年約為450頭，目前已經超過800頭，并形成了3個亞種群。但近年來，隨著人類在保護區內的某些活動增加，麋鹿開始出現種群密度受制約的跡象。以下分析正確的是()

A.保護麋鹿的意義在于保護遺傳多樣性和物種的多樣性

B.建立自然保護區后，麋鹿的環境容納量就可以一直穩定不變

C.麋鹿在保護區內生活，沒有捕食者，食物充足，因此沒有環境阻力

D.由于出現生殖隔離，原來的一個麋鹿種群形成了3個種群

11.珍稀物種保護面臨的問題是棲息地的破碎。人類已經把大部分陸地用于農業種植，而很多野生動物是無法在農業生態系統中生存的。其余的陸地很多都在經歷破碎過程或已經破碎成許多很小的板塊。下圖所示是棲息地破碎對種群動態的影響。

下列關于棲息地破碎對種群影響的敘述錯誤的是()

A.對于白臉猴來說，棲息地越大，種內斗爭越少，個體生存機會越大

B.白臉猴種群越大，種群維持時間越長，是出生率高的緣故

C.白臉猴種群越小，種群維持時間越短，是因為氣候和疾病等容易導致種群內生物忽然滅絕

D.棲息地的破碎也會導致基因交流的機會減少

12.奶牛場每天排放大量的糞便、飼料殘渣，如不處理會嚴重影響周邊人、畜的飲水安全等。下面是某奶牛場廢水處理流程圖，請據圖分析下列說法錯誤的是()

A.廢水流入厭氧池前，需經稀釋處理，是為了防止微生物失水過多死亡

B.控制廢水流入氧化塘的速率，除有利于氧化塘中有機物被充分分解外，還有利于無機鹽被充分吸收，使出水口處的水質達到排放要求

C.輸入此氧化塘的能量有太陽能和化學能，氧化塘前部的溶解氧含量比后部的多

D.氧化塘后部種植蓮等挺水植物，有利于減少出水口處水中的浮游藻類，原因是挺水植物起遮光作用，影響浮游藻類進行光合作用

二、非選擇題

13.下面為組成生物多樣性的3個層次示意圖，請據圖回答下列問題：

(1)生物圈內所有的______________________，以及它們所擁有的全部________以及各種各樣的________，共同構成了生物多樣性。

(2)保護生物的多樣性是在[]________、[]________、[]________3個層次上采取保護戰略和保護措施。

(3)在“蒲公英麻雀蛇”這條食物鏈中：

①蒲公英可以作為工業原料，蛇可以作為制藥原料。以上可說明生物多樣性具有________價值。

②在上述食物鏈中，麻雀數目的增多 ，導致蛇的數目也增多，但蛇增多后，麻雀數目受到抑制。這種內在的調節作用屬于________，同時也說明生物多樣性具有________價值。

14.在草原設置固定樣地，研究不同程度下放牧和割草兩種利用方式的地上生物量和生物多樣性之間的關系，結果如下圖。

(1)研究小組首先選取一定大小的樣方，識別并統計________________________。

(2)在放牧草地中，有利于________植物的生長;在割草草地中，有利于________植物的生長。隨著割草強度的增加，草地的________整體呈現下降趨勢，但圖中________呈增加趨勢。

(3)低等、中等強度的放牧草地和割草草地比較說明，牲畜喜食________植物，導致各種植物間的________關系發生改變。

(4)放牧和割草不僅影響地上植物的生長情況，也會影響土壤小動物和微生物的數量及分布，從而改變草原群落的________結構。

(5)放牧量和割草量的增加會導致土壤鹽堿化加重，研究小組通過大量的實驗發現鋪枯草層能有效地治理鹽堿地，其主要原因是：________________________，無機營養物質不斷歸還土壤，有利于植物的生長。

1.選A　南極水域所有的動物、植物和微生物，它們所擁有的全部基因以及各種各樣的生態系統，共同構成了生物多樣性;生物多樣性的形成是生物長期進化的結果;帝王蟹的入侵可能會導致棘皮動物包括海蛇尾、海百合和海參等不能生存，使生物多樣性減少;要保護當地生物多樣性不被帝王蟹破壞，就要減少帝王蟹的數量，可以采用合理捕撈措施。

2.選A　抓住題干信息中湖泊的前后變化及經濟發展變化，比較二者，不難發現環境污染的同時，生物種類減少，生物的減少，導致污染物凈化的減慢，二者形成惡性循環，最終造成生物多樣性的破壞。

3.選B　捕食者往往捕食個體數量多的物種，為其他物種創造出更多空間，以促進物種多樣性的提高;把沼澤地改造成人造林，會使生物種類減少，生物多樣性降低;無經濟價值的物種可能具有間接價值或潛在價值，保護生物多樣性，才能實現可持續發展;保護生物多樣性是對生物資源的合理利用和保護，清除農田中的雜草是為了使能量盡可能多地流向對人類有益的農作物。

4.選B　四倍體魚生長快、抗病性強，直接投入生產可能會導致其他物種的滅絕，不利于生態平衡的維持，而四倍體魚與二倍體魚雜交，所得的后代為三倍體，高度不育，這樣可以保護物種的多樣性、維護生態平衡。

5.選B　根據生態學原理，引入外來物種適當，可建立新的食物鏈，增加物種多樣性，使當地的生態平衡更加穩定，達到生態效益和經濟效益并重。但如果發生外來物種入侵或引種不當，則首先會減少當地的物種，從而破壞當地的生物多樣性;其次是破壞生態系統的功能。

6.選D　污染開始時，水體中有機物的含量較高，好氧性微生物大量增加，達到一定限度后，隨有機物含量的減少，水中好氧微生物數量又逐漸減少。

7.選A　由題意可知，3號水源水樣受污染程度最重，因為水樣中未見任何動物、植物，且發出刺鼻的氣味;1號水源水樣受污染的程度較重，因為草履蟲數量多，說明水體中細菌數量大大增加;2號水源水樣受污染的程度較小，因為水樣中單細胞藻類種類較多，且數量也極大，說明水體富營養化嚴重;4號水源水樣受污染程度最小。

8.選B　從題圖所示看出，隨著生產的發展，人口的過度增長會造成對資源的過度利用，導致新的環境容量比原來的環境容量小。

9.選A　垃圾分類處理，實現了垃圾資源化，提高了能量利用率，但不能使能量循環利用;微生物能分解垃圾，降低垃圾對生態環境造成的危害，提高了城市生態系統的穩定性，說明了生態系統具有一定的自我調節能力;垃圾分類處理可以將廢物資源化，有利于發展循環經濟和實現城市可持續發展。

10.選A　由于環境的變化，建立自然保護區后，麋鹿的環境容納量并非一直穩定不變;“隨著人類在保護區內的某些活動增加，麋鹿開始出現種群密度受制約的跡象”，這個信息告訴我們，麋鹿在保護區內生活，同樣存在環境阻力;3個亞種群間麋鹿并沒有發生生殖隔離，沒有形成新物種。

11.選B　若棲息地范圍較廣，則種內斗爭不激烈，個體生存機會增大，出生率升高，同時死亡率降低，種群數量增多，種群維持時間變長;種群小，變異類型少，遇到不良環境容易被淘汰;棲息地的破碎在一定程度上形成地理障礙，阻礙了基因交流。

12.選C　廢水流入厭氧池前先經稀釋處理，是為了防止微生物在高濃度廢水中失水過多死亡。適當減緩廢水的流速，延長廢水與微生物、水生植物的接觸時間，有利于廢水中有機物的充分分解和分解后產生的無機物的吸收，降低污染物含量。輸入此氧化塘的能量有塘中生產者固定的太陽能和流入的廢水中有機物含有的化學能;氧化塘前部的有機物含量較高，需氧微生物大量消耗氧氣分解有機物，故溶解氧含量比后部的低。挺水植物能適當遮光，不利于藻類的光合作用，從而減少藻類的數量。

13.解析：圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別是從遺傳、物種和生態系統三個不同層次說明生態系統的多樣性。生物多樣性的直接價值是指對人類有食用、藥用和工業原料等實用意義，以及有旅游觀賞、科學研究和文藝創作等非實用意義的價值;間接價值是指對生態系統起到重要調節功能的價值，也叫生態功能。

答案：(1)植物、動物和微生物　基因　生態系統　(2)遺傳　物種　生態系統

(3)①直接　②負反饋　間接

14.解析：(1)調查物種豐富度時，要首先選取一定大小的樣方，識別并統計物種的名稱(種類、豐度)和數量。(2)據圖分析發現，在放牧草地中，有利于1、2年生植物的生長;在割草草地中，有利于禾本科植物的生長。隨著割草強度的增加，草地的地上生

物量整體呈現下降趨勢，但圖中物種豐富度呈增加趨勢。(3)比較低等、中等強度的放牧草地和割草草地，可以發現，牲畜喜食禾本科和豆科植物，導致各種植物間的競爭關系發生改變。(4)放牧和割草不僅影響地上植物的生長情況，也會影響土壤小動物和微生物的數量及分布，從而改變草原群落的垂直結構。(5)枯草在分解者的作用下，無機營養物質不斷歸還土壤，有利于植物的生長，所以鋪枯草層能有效地治理鹽堿地。

答案：(1)物種的名稱(種類、豐度)和數量(生物量)

(2)1、2年生　禾本科　地上生物量　植物種類(生物多樣性、物種豐度)

(3)禾本科和豆科　競爭

第8篇：微生物的多樣性范文

關鍵詞：土壤；細菌；多樣性；DGGE

土壤中微生物種類極其豐富，文獻曾報道，1g農田土壤中就含有幾百萬細菌、數十萬真菌孢子和數萬個原生動物和藻類[1]。微生物以它所具有的各種生物化學活性 ，積極參與土壤中各種物質的轉化過程 ，是土壤中各種生物化學和生理學過程動態平衡的主要調節者。目前在生態學和環境科學的研究領域，關于土壤微生物尤其是土壤中微生物多樣性及其在生態系統中的作用的研究越來越受到重視；而傳統的平板培養分離方法研究土壤微生物多樣性有很大的缺陷，能夠人工培養的土壤微生物的數量只占其總數的1%左右[2]，且這種分離培養方法不能很好地反映土壤微生物多樣性的原始狀態等[3]，這就使得采用新的技術和方法顯得尤為必要。

變性梯度凝膠電泳技術（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE）作為一種DNA指紋圖譜技術，最先由Muzyer等于1993年將其應用于微生物生態學研究[4]，證實了該技術在研究自然界微生物群落的種群差異和遺傳多樣性方面具有明顯的優越性。DGGE因其可靠、方便快捷、重現性好等特點，迅速成為微生物群落多樣性和動態分析的強有力工具[5]。目前廣泛運用于土壤、水體、食品、活性污泥等各種樣品中的微生物多樣性檢測和種群演替的分析[6～9]。但昂貴的進口設備和比較復雜的操作，使得該技術在基層技術部門以及高等院校人才培養中的應用受到了限制。因此，選用適宜的引物，并對PCR及DGGE的實驗條件進行優，以獲得較好的分析結果顯得尤為重要。本試驗優化了DGGE電泳時間長度，篩選了最佳PCR引物，比較了兩種染色方法，得到了在國產DGGE系統分析土壤微生物多樣性的最佳條件。

1、材料與方法

1.1、試驗材料

試驗土壤樣品21個，于2011年9月采自許昌市襄城縣庾河村煙田。烤煙品種為當地主栽品種中煙100，種植方式為煙薯套種。對采集的土樣自然風干，研磨過100#篩子，裝袋標記，置于-20℃冰箱內以備用。

1.2、試驗方法

1.2.1、土壤總DNA的提取

對處理過的土樣采用本實驗室優化方法提取土樣總DNA。

1.2.2、PCR引物的設計和擴增體系的探索

（1） 引物合成

根據NCBI數據庫公開的細菌基因組16S保守序列設計了4對細菌通用引物：引物對Eubac10F/Eubac1507R用于第一輪擴增，引物對BV34F/BV56GC、BV67F/BV89GC和BacGC-P2/BacGC-P3用于第二輪擴增，對樣品總DNA進行巢氏PCR擴增。為了便于對污染源進行追蹤，在PCR擴增過程中，都設立了陰性對照。對照除了不加模板DNA外，其它組分全部相同。引物序列均由北京博尚生物技術有限公司進行合成，詳見表1：

（3）巢式PCR擴增條件：

引物對Eubac10F/Eubac1507R的第一輪PCR擴增程序為：95℃ 5min，1個循環；94℃ 50s，52℃ 50s，72℃ 1min，28個循環；72℃延伸10 min。PCR產物用1%的瓊脂糖電泳。

引物對BV34F/BV56GC的第二輪PCR擴增程序為：95℃ 5min，1個循環；94℃ 40s，52℃ 45s，72℃ 45s，28個循環；72℃延伸10 min。PCR產物用1%的瓊脂糖電泳檢測后用于DGGE電泳檢測。

引物對BV67F/BV89GC的第二輪PCR擴增程序為：95℃ 5min，1個循環；94℃ 40s，54℃ 45s，72℃ 45s，28個循環；72℃延伸10 min。PCR產物用1%的瓊脂糖電泳檢測后用于DGGE電泳檢測。

引物對BacGC-P2/BacGC-P3的第二輪PCR擴增程序為：95℃ 5min，1個循環；94℃ 40s，57℃ 45s，72℃ 45s，28個循環；72℃延伸10 min。PCR產物用1%的瓊脂糖電泳檢測后用于DGGE電泳檢測。

1.2.3、DGGE電泳時間長度的優化

采用北京君意公司的梯度膠制備裝置（型號JY-TD331）進行垂直電泳。使用梯度混合器，配制聚丙烯酰胺凝膠的變性劑濃度梯度40%～ 60% （100%的變性劑為7mol/L的尿素和40%的去離子甲酰胺的混合物），凝膠濃度為6%，以引物對Eubac10F/Eubac1507R和引物對BV34F/BV56G的巢氏PCR產物為上樣模板，上樣50ul。設置電泳溫度60℃，電壓100V。電泳過程中，每2h上一次樣。電泳結束后，用EB染色15min。染色后凝膠用BIO IMAGING（美國UVP GelDoc-It Imaging Systems）的凝膠成像系統拍照。

1.2.4、DGGE最佳引物對的篩選

配制聚丙烯酰胺凝膠的變性劑濃度梯度40%～60%，凝膠濃度為6%，以引物對BV34F/BV56GC、引物對BV67F/BV89GC和引物對BacGC-P2/BacGC-P3的相同樣品的第二輪PCR產物為上樣模板，根據上述已優化的電泳時間和條件進行電泳。電泳結束后染色照相。

1.2.5、EB和硝酸銀兩種DGGE染色方法的比較

根據上述已優化的電泳時間和最佳引物平行的跑兩塊變性梯度凝膠。電泳結束后，分別用EB和硝酸銀兩種方法染色。通過比較兩種染色方法的DGGE條帶的亮度和數目得出最佳染色方法。

2、結果與分析

2.1、巢氏PCR擴增結果

擴增結果表明，細菌16S區的第一輪PCR擴增條帶亮度高，其大小約為1500bp，符合預期，且無非特異性擴增，陰性對照無條帶。分別以BV34F/BV56GC、BV67F/BV89GC和BacGC-P2/BacGC-P3的第二輪擴增得到的條帶片段的大小都符合預期，且無非特異性擴增，陰性對照無條帶，說明巢式PCR擴增效果好，能夠滿足DGGE上樣要求。

2.2、DGGE電泳時間長度的優化

選取的3個樣品的巢氏PCR產物（以10F/1507R和BV34F/BV56GC的巢氏PCR產物為例）每隔2h加一次樣，以確定最佳電泳時間。從圖1可看出，電泳時間8～10h時，DGGE條帶沒有完全分離；而電泳時間14h時，條帶整體過于偏下方，因此確定12h為最佳電泳時間。

2.3、最佳引物對篩選

選取5個樣品，分別以引物對BV34F/BV56GC、引物對BV67F/BV89GC和引物對BacGC-P2/BacGC-P3的第二輪PCR擴增產物為樣品，根據上述已優化的條件平行跑三塊變性梯度凝膠，三塊膠除引物不同，其他條件完全相同。染色照相以觀察樣品條帶。從圖2可知，以引物對BV34F/BV56GC的第二輪PCR擴增產物的DGGE條帶數量多且亮，而以引物對BV67F/BV89GC和引物對BacGC-P2/BacGC-P3的第二輪PCR擴增產物條帶數較少并且亮度不高。因此，選用10F/1507R和BV34F/BV56GC為組合進行巢氏PCR擴增和微生物多樣性測定。

2.4、EB和硝酸銀兩種DGGE染色方法的比較

選取5個樣品，以引物對10F/1507R和BV34F/56GC的巢氏PCR產物為上樣模板，根據上述以優化的DGGE條件平行的跑兩塊變性梯度凝膠。電泳結束后，兩塊膠分別用EB和硝酸銀染色。試驗結果如圖3所示， EB染色圖譜清晰，且操作簡單，染色條件要求不是太苛刻；硝酸銀染色方法雖然靈敏性較高，但是操作復雜，每一步都要求非常精確。因此，選用EB對變性梯度凝膠染色。

3、討論

PCR—DGGE技術能夠直觀的體現出一個環境樣本的細菌群落組成和多樣性，推測出優勢 種群，并可實現對多個樣品的快速同時分析，這是傳統的研究方法所無法比擬的。盡管DGGE技術存在一定的缺陷，但因其重現性強、可靠性高，可同時分析多個樣品，提供了群落中優勢種群信息，彌補了傳統方法在分析微生物群落結構方面的不足，已成為現代環境微生物生態學領域一種重要研究手段。

注：文中1～10表示不同的土樣

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基金項目：河南省煙草公司科技攻關項目（項目編號HYKJ200814）。

第9篇：微生物的多樣性范文

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]。現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]。總的來說，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%。總的來說，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小；許恒周等[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