微生物的多样性精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的微生物的多样性主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：微生物的多样性范文

关于生物多样性受危的原因，主要有以下五方面：

1、人口的快速增加

人口增加后，必须扩大耕地面积，满足吃饭的需求，这样就对自然生态系统及生存其中的生物物种产生了最直接的威胁。由于人口增长过快和对生物多样性资源的过渡开发利用，导致了生物多样性的严重破坏，加上等政策错误，使我国形成了大量的退化生态系统，导致一些物种灭亡。

2、生境的破碎化

就是生态系统在自然或人为干扰下偏离自然状态，生态环境受到破坏（如森林破坏、草原破坏、土壤破坏、湿地破坏、全球气候变化等），使生物物种生境破碎化，导致生物失去家园，一些物种泯灭、消失。

3、环境污染

随着人类的发展，环境污染也加剧，如工业的废水、废气，农业生产中的农药、化肥等等。它们直接影响生态系统各个层次的结构、功能和动态，进而导致生态系统退化，一些物种民灭绝。

4、自然原因

一是物种本身的生物学特性。其一是物种的形成与灭绝是一种自然过程，化石记录表明，多数物种的限定寿命平均为100-1000万年。其二是物种对环境的适应能力或变异性、适应性比较差，在环境发生较大变化时难以适应，因此而面临灭绝的危险。如大熊猫，其濒危的原因除气候变化和人类活动以外，与其本身食性狭窄、生殖能力低等身体特征有关。二是环境突变（天灾），如地震、水灾、火灾、暴风雪、干旱等自然灾害。

5、制度问题

虽然我国在保护生物多样性方面取得一定成绩，但由于制度特别是法律制度的不健全，使生物多样性遭受了不必要的损失。主要表现在：虽然国家已把环境保护的成效纳入政绩考核之中，但有些地方政府并未把此真正纳入工作计划；对生物多样性有影响的重要部门（如农业、林业、渔业、科研机构等）对此重视够，缺少相关具体实施细则、行动及专业人员。自然保护区是保护物种及其生境的有效方法，我国已建立数目众多的保护区，但相对与国土总面积而言是不够的，而且部分保护区管理混乱、土地权属不清等也需要完善。在法律制度方面，虽已实施《自然保护区条例》多年，但毕竟在法律效力上位阶较低，调整面窄，处罚力度不够，故需要进行新的立法以保护自然保护区、物种及其生境。而在外来生物入侵问题上，虽有一些法规涉及，如《进出境动物检疫法》但没有专门法规对此做相应调整，法律漏洞较大。此外，由于经济发展；新的城镇、水坝、水库、矿区的开发、建设；旅游活动以及国际合作不充分也会对生物多样性构成威胁。

第2篇：微生物的多样性范文

植物被称为“地球的绿色斗篷”，它们通过光合作用和呼吸作用调节着地球的体温，构成了整个地球生物链的基础。然而在地球长达46亿年漫长的演化历史中，高等植物却直到4.7亿年前才开始登上陆地。早期陆生维管植物的起源和演化是影响到整个地球生命的重要事件，其最显著的效应是使古大气中的二氧化碳浓度从2‰ (按体积计算)以上降至接近现今的水平，并且为随后的动物登陆（约360百万年前的晚泥盆世出现两栖类）准备了食物基础。早泥盆世（406~387百万年前），地球植被的组成和现今完全不同，在全球范围内，植物都是刚刚登陆不久，处于最初的辐射演化时期。工蕨植物是那个时期的优势类群，代表了现今石松植物的祖先类群。

中国地质学会主办的学术期刊《地质学报》（英文版）最近刊出了北京大学郝守刚教授和薛进庄副教授的国家自然科学基金资助项目的研究成果，他们详细研究了我国云南早泥盆世的坡松冲植物群中产出的一种新工蕨植物――弱枝叉蕨（Ramoferis amalia）。植物个体矮小，通常只有几十厘米；营养轴、无叶，多次二叉分枝；孢子囊聚集成穗，一些柔弱的细枝出现在生殖区域；孢子囊侧生于茎轴上，椭圆形或近圆形，沿边缘开裂以散布孢子。扫描电子显微镜技术揭示这一植物的孢子囊由两壁层构成，外层为垂周分裂的细胞层（外垂周层），而内层为平周分裂的细胞层（内平周层）。迄今世界上已报道16个工蕨植物属，对这些工蕨植物孢子囊壁层结构的对比研究表明，外垂周层和内平周层的两层壁结构是工蕨植物在演化过程中出现的进步特征，而孢子囊的开裂机制在不同属中则不尽相同，体现了工蕨植物生殖策略的多样性。

现今中国大陆是由地史时期的古板块在古生代和中生代拼合而成的复合体，植物化石的系统分类、古地理分布研究有助于认识古板块的历史。我国泥盆纪陆相地层广泛发育，在早期陆生维管植物与环境的研究中，日益显示出重要的学术地位。华南早泥盆世的坡松冲植物群所显示的迅速演化分异远出乎人们之前的想象。工蕨植物以丰富的组成和明显的多样性构成坡松冲植物群的主要组成类群。同时，植物群中也包含了许多特异的植物，它们以独特的生殖和营养器官组合显示了不同于传统的、依据劳伦大陆的化石材料所建立起来的植物器官和组织结构演化的时序。我国华南地区在4亿年前地处热带，气候温暖湿润，本文的研究成果表明，在植物刚登陆不久，热带植物区中的工蕨植物即具有丰富的多样性，这些植物是地球陆地表面最早的拓荒者之一。对比今昔，四亿年前以工蕨植物占优势地位的植被是如何转变至现今以被子植物占优势的植被，其中的奥秘昭显着植物进化的魅力！

第3篇：微生物的多样性范文

【关键词】土壤微生物 环境胁迫 响应机制

作为生态安全系统的重要组成部分，土壤生态系统在微生物作用下充分发挥自身的生态功能。尤其在环境问题比较突出的背景下，生态系统稳定性很大程度上由微生物胁迫能力进行反映。因此通过通过生态系统稳定性受土壤微生物影响分析、环境胁迫影响以及土壤微生物对环境胁迫响应的关系研究响应机制具有十分重要的意义。

一、土壤生态系统稳定性受土壤微生物影响分析

在分析土壤生态系统稳定性受土壤微生物影响过程中，首先需提及微生物的多样性特征。根据以往学者分析，认为系统中的能量在发生流动或物质进行循环的过程中，微生物发挥着不可替代的作用，能够对生态系统功能进行维持。但从方法学角度，微生物影响机制受其自身多样性特点影响仍有待于明确。对此在长期研究与实践中对其多样性生命层次进行总结，具体氛围群落内生物多样性、群落之间的多样性以及不同区域所表现的多样性特点。而研究中的土壤生态系统稳定性主要指在外界环境干扰下系统能够从结构、功能等各方面保持稳定性且具有一定的恢复能力与抵抗能力。以往在土壤真菌多样性试验过程中可发现系统的稳定程度会随多样性的丰富程度逐渐升高。再如Wittebolle所研究的系统稳定性受反硝化细菌群落的影响，发现微生物均匀程度以及物种的丰富度也会产生重要的作用。

二、土壤生态系统稳定性受环境胁迫的影响分析

（一）环境胁迫中土壤微生物响应分析

对环境胁迫的概念可理解为生物体生存过程中环境所带来的压力，或生态系统在环境影响下的发展受到一定的约束，通常表现为UV-B辐射、盐碱胁迫、干旱胁迫以及冷害胁迫等。从土壤生态系统角度，其环境胁迫主要来源于土壤污染，特别在重金属污染方面，对微生物群落结构与微生物数量等造成严重影响，不利于土壤生态系统功能的发挥。也因如此，许多学者对重金属影响进行一系列分析，如针对氮循环微生物，可将土壤添加其中并培养一段时间，其中土壤在汞浓度梯度方面不同。通过试验发现硝化潜势随汞浓度的提高而逐渐减弱，证明贡胁迫下这种微生物在功能上能够自行恢复。另外，生态系统稳定性的反应也可通过微生物对一次干扰响应与二次干扰响应表现的不同特征进行反映。根据试验可发现一次胁迫与二次胁迫在因子上具有极高的相似程度，能够形成协同耐受性。而二者关系在一定条件下又表现出很大的差异，其原因在于响应上的不同。若对环境胁迫响应的类群消失后，便会出现新的类群，这些类群所表现的特征很容易对胁迫产生耐受性。

（二）以定量描述的方式分析

由前文可知，土壤微生物对其生态系统稳定性能够产生很大的影响，这就要求利用定量的方式对环境扰动与系统稳定性间的关系进行描述。其中生态系统的恢复能力与抵抗能力计算中可利用样品在环境扰动前后所表现的不同进行比较，并利用相应的计算公式如土壤间差异、土壤在扰动下的变化以及综合计算方式等。通过这种定量描述方式，微生物多样性与土壤生态系统稳定性间存在的数量关系能够得到正确的分析与判断。

三、土壤微生物对环境胁迫响应机制分析

（一）从抗性基因与微生物水平转移角度

从前文中重金属对土壤微生物的影响可分析，其恢复能力与抵抗能力的产生主要受四方面因素影响，即：第一，原有敏感性物种逐渐被耐受性物种所取代。第二，重金属中具有抗性特征的基因会发生水平转移。第三，抗性物种很可能受遗传变异的影响而出现。第四，重金属生物有效性的逐渐降低。通过一定的试验研究便可推出土壤微生物群落多样性与其自身结构很容易受抗性基因与微生物的水平转移而影响，这样环境胁迫下的微生物群落在恢复能力以及抵抗能力等方面将逐渐提高。

（二）从功能冗余角度

功能冗余常发生在土壤微生物群落中，其具体指为物种的生态功能在一定条件下可能发生重叠情况，在一类群消失后，生态系统功能会在新类群作用下仍能够保持正常状态。很多情况下，受环境扰动影响，微生物群落结构很可能发生改变，这时功能冗余的作用将充分发挥出来以确保群落的正常功能得以维持。因此有试验研究表明，尽管环境胁迫影响下微生物群落可能无法以较快的速度向其初始状态进行恢复，但生态系统不会受其变化影响。其原因在于新微生物群落与原有微生物群落存在重叠的功能冗余单元，而且群落整体水平不会受群落内部功能单元的不同受到影响，这样对土壤生态系统稳定性不会造成影响。

四、结论

在分析环境胁迫下土壤微生物的响应机制过程中，应注意结合土壤生态系统稳定性受土壤微生物影响、土壤生态系统稳定性受环境胁迫的影响分析，从而确定土壤微生物对环境胁迫响应机制。除文中所分析的响应机制外，也存在其他机制如生物细胞在环境胁迫下发生的变化等。因此实际研究过程中对响应机制的分析应不断完善，确保其能够为土壤污染修复工作提供参考依据。

参考文献：

[1]蔡丽平.崩岗侵蚀区先锋植物类芦对环境胁迫的生理生态学响应机制[D].福建农林大学，2012.

第4篇：微生物的多样性范文

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.

关键词： 环境工程；DGGE技术；污水处理

Key words： environmental engineering；DGGE technique；sewage treatment

中图分类号：X32 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0100-02

0 引言

基因工程是现代生物技术最为核心的内容，属于DNA的重新组合技术，也被称为遗传工程。该技术自问世以来已经在诸多领域被广泛研究和应用，这其中就涉及到环境工程。技术核心原理是一系列的DNA重组、拼接，实现该技术是在研究对象的细胞之外进行的。其目的是通过人为干涉来改变基因的组成。合理的使用该技术，能产生原有物质本身不具备的特性；产生新的物种；合成能力更加强大。基因工程技术已经在环境项目中得到较好的应用，取得了相应的成果。

1 DGGE实现的基本原理

DNA指纹技术就是变性梯度凝胶电泳技术。属于众多的多态性分析技术中的一种。研究对象的DNA使用具有化学变性剂梯度的聚丙烯酰胺凝胶进行电泳，所使用的凝胶能有针对性的解链PCR的扩增产物。由于DNA虽然长度相同，在碱基序列上却存在很大的差异。在DNA进行电泳时，双链的解链所需要的变性剂浓度不同。在相应的变性剂浓度下序列不同的DN段发生变性，产生其空间构型上的变化。双链DNA在开始的时候会以线状移向正极，当变性剂浓度逐渐增加后，G+C含量低含量的序列的部分会逐渐被打开，G+C高含量的部分仍然是双链状态。一旦DNA的双链解链后，其分子端部的叉状、中间的环形会发生部分熔化。此时，点用速度在聚丙烯酰胺凝胶中将会急速降低甚至停留在相对应的变性计对应的位置。经过染色之后以分开的条带形式呈现于凝胶之上。以上步骤可实现同长但有序列差异的DAN分子有效分开，形成变性的梯度主要用尿素和甲酰胺。

2 DGGE技术在环境工程领域中的应用

PCR-DGGE技术能有效的避开传统微生物技术的局限性。当DGGE技术进入环境工程的微生物生态领域之后，这种新生技术很快变为研究微生物群落结构最主要的技术手段之一。在活性污泥与生物膜等生物处理系统中，微生物具有多样性。在进行相关的检测、微生物鉴定以及种群演替研究的时候，DGGE技术已被广泛应用。

2.1 污水生物处理中的应用方法 污水微生物群在CR-DGGE技术改变下与既有技术有很大差异，在这个过程中研究人员有了新的认识。

污水中的好氧细菌群落结构和功能在温度升高时会发生很大变化。运用DGGE技术我们可以分析出，不同温度环境会存在不同的细菌群落。

在同等的工作环境下，使用PCR-DGGE技术，跟踪分使用低温菌、常温菌分别接种的两套活性污泥系统中的微生物群落结构，进行及时动态观察。在相同工艺条件下，对低温菌群与常温菌群进行相同的操作，结果是：产生的微生物群结构有很强的相似性。随着时间的推移，这两类菌群在结构上的相似度越来越强。

去除污水中的氨和氮主要使用硝化方法。在这种硝化作用过程中氨氧化细菌负责将氨氧成亚硝酸盐。这种实现亚硝化作用过程是硝化过程中重要的步骤。所使用的氨氧化细菌具有生长速度低、相对生物种群较少的特点。传统的细菌分离、培养、分析方法，会消耗工作人员大量的时间。采用PCR扩增16SrDNA、功能基因并且随机克隆测序等相关技术手段。在高浓度氨氮废水处理系统的不同时间，分析并且处理活性污泥样品、氨氧化细菌的种类和氨单加氧酶的活性。御用PCR-DGGE相结合的技术，针对样品将总细菌群进行差异性研究。实验证明，PCR-DGGE技术可以使我们更为深入、全面的了解氨氧化细菌的类群及其相关功能。

应用PCR-DGGE工艺对城市污水处理与完全混合的传统式处理工艺进行了相关的实验对比。在同一反应器的不同位置，微生物群的分布、不同工况下的微生物种群结构进行了相关的分析、研究。研究表明，这两种污水处理工艺中的微生物种群都具有很强的多样性，区别是：两者种群的结构差异巨大。

采用生物滴滤反应器与生物滤池处理相同的污水，然后采用PCR-DGGE研究不同反应器或反应器的不同位置中氨氧化细菌菌群的组成。种群对反应器的形式或者位置的差异没有任何依赖性，不会随这些因素变化而变化。

2.2 PCR-DGGE技术在废气生物处理中的应用 生物滤池与生物滤塔是处理臭味、异味行之有效的好办法，这种生物过滤技术可以对恶臭与挥发性油剂废气体很好的遏制，从而该技术能够很快的推广。

在除臭生物滤池中较强酸性与中性两种不同运行环境下，运用PCR-DGGE技术研究，可以发现：微生物种群的多样性与生物种群结构上发生的改变。利用扩增细菌16SrRNA基因的V3可变区，运用相关技术分析滤池内的种群变化。回收有研究意义的DN段，与PCR测序、T载体克隆测序有效的结合。最终确定众多种群中的优势菌群。微生物对强酸性环境有很大影响；中性条件下的微生物种群更为丰富。此外，滤池的层次上的差异，也导致了种群空间分布的差异性。实验证明，除臭过程中硫氧化细菌占有相对明显的优势。

影响生物滤塔处理效率以及反应器的稳定运行的主要因素是塔中的微生物种群的结构，以及微生物的多样性。我们可以采用DGGE技术，对处理含氨废气的生物滤塔中的微生物进行多样性研究。随时间的推移，对反应器不同填料、不同时期微生物多样性比对研究。证明：微生物的多样性与反应器运行时间的长短有直接关系，随着时间的不断延长其多样性会有所降低；将填料方法进行对比可知：如果是堆肥填料，其微生物多样性更为丰富，反应器也能达到很好的效果。

2.3 PCR-DGGE技术在污泥生物处理中的应用 污泥的稳定化在污泥处理过程中是一个相当重要的过程。在此过程当中，微生物的稳定对于整个污泥系统的稳定起到了至关重要的作用。专家们采用DGGE指纹图谱技术，研究污泥堆肥工艺中的细菌种群动态变化和种群的多样性。研究证明：生物法污泥堆肥时间不大于8d。采用DGGE指纹图谱与相似性系数Cs值对污泥堆肥各工艺环节样品进行相关分析，可以发现，反应时间的持续，导致了微生态结构的Cs值逐渐增高。这说明：微生物种群结构会逐渐趋于稳定状态。污泥微生态种群可以迅速进行选择，进而调整内部细菌种群数量和结构。

采用PCR-DGGE技术，可以科学、直观的研究出环境中细菌群落及多样性。我们需要避开DGGE技术的先天缺陷，这就需要我们的科研工作人员，在该领域继续加大研究力度，为环境工程做出更大贡献。

参考文献：

[1]王超，曾玉香.环境影响评价中公众参与的问题和对策探讨[J].环境科学与管理，2010.

第5篇：微生物的多样性范文

关键词：滨海盐碱地；起垄沟播；堆肥；绿肥；改良；微生物区系

中图分类号：S154.37+S156.4+2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）06-0062-04

土壤微生物是构成土壤微生态环境的重要组成部分。分析土壤微生物区系的目的在于了解不同地区的土壤微生物生态系的特点及土壤内部生态环境的变化对土壤微生物的生长活动规律的影响，为采取合理的农业措施提供土壤微生物学方面的理论依据[1]。国外对盐碱地土壤微生物的研究主要集中在耐盐碱微生物的分离纯化及极端盐碱微生物的生态特征等方面，国内研究主要包括盐胁迫、不同改良措施及植被对盐碱地土壤微生物的影响等[2]。在盐碱地改良措施中，客土法在短期内能改善土壤微生物各项指标，其次是排水法、生物法，排水法对土壤微生物不利，生物法改善土壤微生物生态状况的速度相对较慢，但因其克服了客土法、排水法的缺点，因而有更好的应用前景[3]。受盐分和pH值的胁迫，盐碱地微生物区系和肥沃的粮田菜田土壤微生物区系有很大不同，其微生物总量一般在10-5～10-7cfu.g-1，比正常土壤的数量级低很多[4，5]，而且研究表明，高盐度会降低微生物数量，尤其是放线菌数量。因此，土壤微生物对盐胁迫极为敏感，可以作为土壤盐胁迫过程中的重要指标[6]。盐碱地起垄提高垄沟的表层土壤含水量，降低垄沟的土壤电导率，垄台土壤EC升高，土壤表面出现积盐现象，垄沟、垄台的土壤物理状况得到改善，增加了地表植被生物量和植被盖度[7]。基于此，本试验在起垄沟播小麦、玉米两个轮作季的基础上，研究了微生物数量区系与土壤其他理化性状的相关性，为起垄改良盐碱地提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

实验基地位于东营渤海农场，地理坐标为东经118°07′～119°10′，北纬36°55′～38°12′；地处暖温带，四季温差明显，年平均气温11.7～12.6℃，年平均降水量530～630 mm，地下水埋深2～3 m，地下水矿化度10～40 g/L，受高矿化度地下水的影响，土壤极易返盐退化[8，9]。试验前土壤pH值8.4，全盐3.8 g/kg，有机质11.38 g/kg，全氮0.43 g/kg，全磷0.562 g/kg，全钾17.9 g/kg，速效氮19 mg/kg，速效磷8.3 mg/kg，速效钾112 mg/kg。土壤质地砂质中壤，前茬种植棉花。

1.2试验设计与布局

试验设计：①CK（平作）；②QL（起垄）；③DF（起垄+堆肥）；④LF（起垄+绿肥）；⑤DL（起垄+堆肥+绿肥）。

起垄工程标准：垄沟宽60 cm，垄背为梯形，底宽40 cm，顶宽10 cm，高20 cm。

小区设计标准：每个试验小区30 m2，东西宽5 m（5垄），南北长6 m。重复3次，每个重复单元设置1.5 m的保护行路。

在试验布设前，进行一次深翻、平整土地。堆肥选择牛粪充分露天发酵，绿肥选择鼠茅草、三叶草。

1.3测定指标及方法

分离计数培养基：牛肉膏蛋白胨培养基、马丁氏孟加拉红琼脂培养基和高氏一号培养基，分别用于细菌、真菌和放线菌的分离与计数。

方法：称取10 g鲜土样置于已灭菌的装有玻璃珠的三角瓶中，加入90 mL无菌水，振荡 30 min使土样分散成为均匀的土壤悬液，进行梯度稀释，取合适的稀释度涂平板，一般稀释度好氧异养细菌采用 10-5～10-3，放线菌采用10-4～10-2，真菌采用10-3～10-1。将涂布均匀的平板倒置于30℃培养一定时间（细菌1～5 d，放线菌5～14 d，真菌3～6 d），进行 CFU（Colony Forming Unit）计数。

计算结果以每克烘干土中的微生物数量表示，计算公式为：每克干土中菌数=菌落平均数×稀释倍数/干土质量。

2结果与分析

2.1不同改良措施对盐碱地土壤微生物区系的影响

从整体来看（图1），细菌在6月数量达到最多；随着季节的变化，8、10月数量明显下降；等到来年春季4、5月数量慢慢回升。

与对照（平作）相比，起垄能够显著增加土壤细菌数量，增幅在4、5、6、8、10月分别为50.81%、35.62%、31.30%、64.29%、45.27%，起垄+堆肥处理同期增幅分别为104.76%、63.21%、38.39%、116.64%、84.89%，起垄+绿肥处理同期增幅分别为63.48%、48.28%、31.30%、73.79%、54.67%，起垄+堆肥+绿肥分别为128.57%、77.00%、72.73%、135.71%、99.94%。可见，不同改良措施对土壤细菌数量的影响：起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作。

2.2不同处理微生物区系差异

由表1可知，各处理对细菌、放线菌和总菌数的影响效果基本相似，对真菌的影响有所不同。各处理细菌、放线菌数量和总菌数为起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作，4个起垄处理之间均差异不显著，但均显著高于对照（平作），各处理真菌数量亦为起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作，其中起垄+堆肥+绿肥、起垄+堆肥与对照差异显著。

2.3土壤微生物区系与微生物多样性、土壤理化性质之间的相关关系

由表2可知，土壤细菌、真菌、放线菌的数量及总菌数与土壤盐分含量之间呈负相关关系，与有机质、水分之间呈显著或极显著相关关系，与pH值无显著关系[15]。这表明盐碱地盐分、有机质、水分是土壤微生物区系最直接的影响因子，而且其中有机质影响作用比较显著。

3讨论与结论

盐碱地微生物数量一般要少于普通农用土壤，一般认为是盐度导致的微生物生存适宜环境改变的结果[16]。土壤微生物群落是一个组成复杂的群体，不同微生物种类所要求的营养元素不尽相同[17，18]。施用有机肥能够显著增加土壤细菌、放线菌和真菌数量，说明施用有机肥为土壤微生物提供了较多的能源与养分，特别是有机碳源为微生物生命活动提供所需能量，且有机肥本身也含有大量活的微生物，促进了土壤微生物大量繁殖，使土壤微生物的新陈代谢加快，施有机肥更有利于提高土壤微生物活性以及维持土壤营养元素的良好循环，这与陈梅生等研究的长期施有机肥与缺素施肥对潮土微生物活性的影响结果一致[19]；孙文彦等[20]研究绿肥与苗木间种改良苗圃盐碱地，认为种植翻压耐盐绿肥作物（毛叶苕子和二月兰）可提高盐渍土细菌、放线菌、真菌数量，改善盐碱地土壤质量状况。

本研究结果表明：起垄和堆肥、绿肥相结合的各种处理对提高盐碱地细菌、真菌、放线菌数量有良好的影响效果，5种处理对细菌、真菌、放线菌影响效果基本相似，均表现为：起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作。从各种菌类增幅看，5种处理对细菌的增幅最大，其次是放线菌，对真菌的增幅相对来说较少。说明起垄沟播种植和地力提升技术（堆肥、绿肥）相结合具有良好的盐碱地土壤改良作用，可以减缓由于盐碱导致的土壤肥力损失，增加土壤微生物多样性。

同时各种土壤理化性质与微生物区系也存在相关关系。盐碱地土壤盐分含量及水含量限制了土壤微生物活动[10]，尤其对细菌的生长活动有重要影响[11]。有研究表明，土壤含水率的变化对土壤细菌多样性影响不显著，而对真菌多样性影响差异显著。此外，土壤含水率与盐分的交互作用对细菌多样性不显著，对真菌多样性的影响显著。而有机质也是微生物最主要的影响因子，已有研究结果表明，土壤有机质含量是影响土壤微生物量的一个重要因素[12，13]。土壤有机碳对土壤微生物量起关键作用，有机碳控制着土壤中能量和营养物的循环，是微生物群落稳定的能量和营养物的来源，有机碳越高，土壤微生物量就越大[14]。本试验结果表明，微生物量与土壤盐分含量之间呈显著负相关关系，这与郭永忠等研究不同改良措施对银川平原盐碱地土壤微生物区系的影响结果一致[21]，与有机质、水分之间呈极显著或显著相关关系，与pH值没有显著关系。

参考文献：

[1]王梅，江丽华，刘兆辉，等.石油污染物对山东省三种类型土壤微生物种群及土壤酶活性的影响[J].土壤学报，2010，47（2）：341-346.

[2]李凤霞，郭永忠，许兴.盐碱地土壤微生物生态特征研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（23）：14065-14067，14174.

[3]康贻军，杨小兰，沈敏，等.盐碱土壤微生物对不同改良方法的响应[J].江苏农业学报，2009，25（3）：564-567.

[4]康贻军，胡健.滩涂盐碱土壤微生物生态特征的研究[J].农业环境科学学报，2007，26（增刊）：181-183.

[5]孙佳杰.天津滨海盐碱土壤微生物生态特征的研究[J].南京林业大学学报，2010，34（3）：57-60.

[6]周玲玲，孟亚利，王友华，等.盐胁迫对棉田土壤微生物数量与酶活性的影响[J].水土保持学报，2010，24（2）：241-246.

[7]关法春，苗彦军，Tianfang Bernie Fang，等.起垄措施对重度盐碱化草地土壤水盐和植被状况的影响[J].草地学报，2010，18（6）：763-767

[8]刘岳燕，姚槐应，黄昌勇.水分条件对水稻土微生物群落多样性及活性的影响[J].土壤学报， 2006， 43 （5）： 828-834.

[9]李东坡，武志杰，陈利军.有机农业施肥方式对土壤微生物活性的影响研究[J].中国生态农业学报，2005，13（2）：99-101.

[10]林学政，陈靠山，何培青，等.种植盐地碱蓬改良滨海盐渍土对土壤微生物区系的影响[J]. 生态学报，2006，26（3）：801-807.

[11]赵勇，李武，周志华，等.秸秆还田后土壤微生物群落结构变化的初步研究[J].农业环境科学学报，2005，24（6），1114-1118.

[12]Powlson D S， Boroks P C， Christensen B T. Measurement of soil microbial biomass provides an indication of changes in total soil organize matter due to straw incorporation[J]. Soil Biology and Biochemistry， 1987， 19： 159-164.

[13]Lovell R J S， Bardgett R. Soil microbial biomass and activity in long-term grassland： effects of management changes[J]. Soil Biology and Biochemistry， 1995， 27： 969-975.

[14]刘秉儒.贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征[J]. 生态环境学报， 2010， 19（4）：883-888.

[15]王世强，胡长玉，程东华，等.调节茶园土壤pH对其土著微生物区系及生理群的影响[J].土壤， 2011， 43（1）： 76-80.

[16]张瑜斌，林鹏，魏小勇，等.盐度对稀释平板法研究红树林区土壤微生物数量的影响[J].生态学报， 2008， 28（3）：1288-1296.

[17]郑华，欧阳志云，方治国，等.BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用[J].土壤学报，2004，41（3）：456-461.

[18]时亚南.不同施肥处理对水稻土微生物生态特性的影响[D].杭州：浙江大学，2007：37-41.

[19]陈梅生，尹睿，林先贵，等.长期施有机肥与缺素施肥对潮土微生物活性的影响[J].土壤，2009，41（6）：957-961.

第6篇：微生物的多样性范文

关键词：变性梯度凝胶电泳；微生物实验；实验教学改革

中图分类号：G462 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0247-02

微生物学是高等院校生物类专业的一门重要专业基础课，是一门实验性和应用性很强的学科。微生物学实验是微生物学的重要组成部分，是现代生物学技术的重要基础，对于学生加深理论知识的理解，培养创新与实践能力具有非常重要的作用[1]。传统的微生物实验教学内容一般以验证性和演示性为主，注重培养学生的基本实验技能，但对学生综合实验技能和创新能力的培养有待提高。随着国家对创新人才的需求，适当增加综合性和研究性实验内容的比重是微生物实验教学改革的发展方向，对于提高学生的思维能力、动手能力有着积极的作用[1-3]。

本校非常重视实验教学改革工作，鼓励学生在掌握基本实验技能后，积极参加设计性、研究性实验，包括院校两级的大学生科研立项或教师的研究课题，并给予相应的创新学分。通过该项措施进一步激发了学生的学习兴趣，并有效提高了学生的实验技能及分析问题和解决问题的能力。目前微生物实验教学主要包括传统的微生物实验技术，随着分子生物技术的发展，微生物研究技术突破了以往主要依赖纯培养物的局限性，特别是在生态环境样品中的微生物群落结构分析中，基于PCR扩增的分子生物学方法逐渐取代了传统的培养方法，大大拓展了微生物研究的范围[4]。因此，我们在后续的研究性实验中引入了变性梯度凝胶电泳在微生物群落结构分析中的应用等创新型实验项目，使实验教学从基础性向综合性和研究性推进。

一、变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术概述

由于自然环境中微生物生存条件的复杂性，大多数微生物以未可培养的形式存在。DGGE是一种不依赖微生物培养技术的研究方法，能快速、准确鉴定环境中微生物种群，在揭示复杂微生物群落演替规律和功能基因多样性方面具有独特的优越性，已被广泛应用于微生物分子生态学研究各领域[5]。DGGE技术的基本原理是在聚丙烯酰胺凝胶的基础上，加入呈梯度分布的变性剂（甲酰胺及尿素），双链DNA分子部分解链导致电泳迁移率降低，而序列不同的DNA分子解链行为不同，在凝胶中的移动速度也就不同，从而使得长度相同而序列不同的DN段分离。因此，通过测序分析凝胶上不同的谱带，可以检测微生物种群的遗传多样性和动态变化[6]。DGGE技术的工作流程主要包括以下几个步骤：（1）环境样品的采集；（2）样品中微生物基因组DNA的提取；（3）DN段的PCR扩增；（4）PCR产物的DGGE分析；（5）DNA条带的序列分析。

二、变性梯度凝胶电泳技术在微生物实验教学中的应用

变性梯度凝胶电泳技术是一项综合性较强的实验技术，涉及的知识面较广，要求学生既要有全面扎实的理论知识，又要求较强的实际动手能力。我校的微生物学实验安排在大学二年级的上学期，通过学习使学生掌握微生物学实验的基本原理和操作技术。此外通过后续的生化分析技术和分子生物学实验等课程，学生掌握了聚丙烯酰胺凝胶电泳、基因组提取和PCR扩增等实验技术。因此该项研究性实验项目主要面向大学二年级和三年级的学生，我们为学生提供开放的实验室环境，学生自己组成实验小组，可根据自己的实际情况安排时间。整个实验由学生实验小组开展并完成，同时在实施过程中配备指导教师进行随时指导。根据学生的学习兴趣并结合实验室的科研课题，我们近几年开设了多项DGGE技术在微生物研究中应用的实验，包括《氯嘧磺隆对土壤微生物类群的影响》、《SBR反应器中聚磷菌群的结构分析》、《不同森林土壤中产漆酶细菌群落结构的研究》和《厌氧污泥对偶氮废水的脱色及污泥菌群结构分析》等研究性实验项目。环境样品中DNA的提取是影响微生物多样性的DGGE检测结果的重要因素[7]，学生通过比较不同提取方法对DNA产量和纯度的影响，确定了针对不同的实验样品（土壤或污泥）的最佳提取方法，在这一过程中加深了对DNA提取原理和方法的认识。通过DGGE图谱的分析，学生可以直观地了解到污染胁迫等环境条件下微生物群落结构的改变及优势菌群形成的动态过程，更加深刻地理解富集培养技术在分离特定功能微生物上的应用。学生通过后续的序列比对分析，可以学习到相关环境中常见的微生物优势菌属，特别是一些非培养微生物序列的出现丰富了学生对微生物多样性的认识。通常面向本科生开设的微生物实验主要以好氧微生物为对象，因此学生接受的微生物学知识侧重于好氧微生物，对厌氧微生物的接触和认识较少。我们通过引入厌氧环境中微生物结构分析等实验项目，使学生有机会接触厌氧箱的使用，掌握厌氧微生物的培养方法等实验内容，进一步丰富实验教学内容，深化实验教学改革。

三、小结

分子生物学技术的发展，展示了一个更为丰富的微生物世界。与目前基于高通量测序的微生物多样性分析方法相比，DGGE技术具有快捷、方便、成本低等优点，适合应用于微生物创新实验教学。通过这些研究性实验的开展，使学生完成无法在正常教学时间进行的实验内容，拓展了与其他学科实验技术的综合应用，在激发学生学习兴趣的同时，不仅提升了学生的实验操作技能和团队协作能力，而且增强了综合思考及分析解决问题的能力，为独立完成毕业论文实验及今后从事科研工作打下了坚实的基础[8]。

参考文献：

[1]张萍华，蒋冬花.微生物学创新实验教学体系的构建与实践[J].微生物学杂志，2013，32（3）：107-109.

[2]袁生，徐旭士，戴传超，何伟，张茵，尚广东，戴亦军.微生物学实验课程的改革与实践[J].高等理科教育，2012，（2）：138-140.

[3]贾艳萍，张兰河，马姣.立足学科发展的微生物学实验教学改革研究[J].实验技术与管理，2012，29（12）：26-32.

[4]李晓然，吕毅，宫路路，柳陈坚.微生物分子生态学发展历史及研究现状[J].中国微生态学杂志，2012，24（4）：366-369.

[5]李琬，李景鹏.分子生物学技术在堆肥微生态研究中的应用研究进展[J].中国农学通报，2012，28（18）：20-25.

[6]王洋清，杨，李勇.DGGE技术在森林土壤微生物多样性研究中的应用[J].生物技术通报，2011，（5）：75-79.

[7]高慧琴，刘凌.PCR-DGGE技术中不同DNA提取方法综述[J].安徽农业科学，2011，39（1）：52，102.

[8]高健，周建良，蒋本桂，张洁.普通微生物实验教学全面开放理论的建构[J].当代教育理论与实践，2012，4（3）：113-114.

第7篇：微生物的多样性范文

选择题

1.(2015·学军月考)科学家在南极洲近海大陆架下850 m处的泥床盆地发现超过100万只巨型帝王蟹。在帝王蟹所在水域的上方，生活着大量的植物和动物，其中棘皮动物包括海蛇尾、海百合和海参。这些棘皮动物都没有生活在海蟹所在水域。下列有关说法错误的是()

A.南极水域所在的动物、植物和微生物共同构成了生物多样性

B.生物多样性的形成是生物长期进化的结果

C.帝王蟹的入侵可能会导致某些物种灭绝，使生物多样性减少

D.要保护当地生物多样性不被帝王蟹破坏，可以采用合理的有计划的捕捞措施

2.微山湖是山东境内的一个面积较大的湖泊，二十年前这里是碧波万顷、鱼儿满湖、野鸭成群，还有“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”的美丽景象。二十年来，湖区四周县市的工业快速发展，城市居民急增，因而大量的工业废水、生活废水、垃圾涌入该湖。湖水变得不仅很浑浊，而且腥臭难闻。据有关专家说，近几年来，微山湖中已消失了一些物种，例如，四鼻孔鲤鱼、野鸭、水螅等。上述的现象说明的道理主要是()

A.环境污染是破坏生物的多样性的重要原因

B.掠夺式的开发是破坏生物多样性的主要原因

C.外来物种入侵破坏了生物的多样性

D.环境教育缺乏是破坏生物多样性的根本原因

3.(2014·江苏高考)下列关于生物多样性的叙述，错误的是()

A.生态系统中捕食者的存在可以促进物种多样性的提高

B.把沼泽地改造成人造林是增加生物多样性的重要手段

C.花费大量人力物力保护无经济价值的物种是为人类生存发展保留空间

D.农田是具有高度目的性的人工生态系统，清除杂草与保护生物多样性的原则不矛盾

4.我国科学家已成功培育出全球首例、遗传性稳定、能自然繁殖的四倍体鱼类。虽然四倍体鱼生长快、肉质好、抗病性强，但研究人员并不是直接把它投入生产，而是将它与二倍体鱼杂交，将它们的后入生产。你认为这样做的主要意义是()

A.充分利用杂种优势

B.保护环境中物种的多样性、维护生态平衡

C.保护自身知识产权

D.避免出现新基因

5.自然界中，有些新植物或动物物种的出现会打破原来固有的生态循环系统，有时甚至给当地环境带来压力和灾难，造成生态系统退化。臭名昭著的入侵物种有能和鳄鱼搏斗的缅甸蟒蛇、疯狂繁殖的亚洲鲤鱼、数量惊人的八哥等。下列关于生物入侵的叙述不正确的是()

A.生物入侵会使原生态系统的生物多样性受到严重威胁

B.生物入侵会使生态系统的成分和营养结构变复杂，抵抗力稳定性增强

C.生物入侵会打破生态系统中生物间的制约关系，破坏生态系统的稳态

D.适当引入外来物种，可增加物种多样性，使当地的生态平衡更加稳定

6.下图甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后污染物含量的变化。水体中好氧性微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是()

A.Ⅰ B.Ⅱ

C.Ⅲ D.Ⅳ

7.调查某湖泊的水质污染状况，在注入湖泊的四个主要水源的入口处采集水样，镜检水中动物、植物的种类和数量，结果如下：1号水源水样中有单一种类的纤毛虫，如草履虫，且数量极多;2号水源水样中单细胞藻类种类较多，且数量也极大;3号水源水样中未见任何动物、植物，且发出刺鼻的气味;4号水源水样中浮游动物、植物均有发现，但数量不多。根据以上结果分析，该湖泊的污染中，污染的严重性由重到轻的排列顺序是()

A.3、1、2、4 B.3、1、4、2

C.4、2、1、3 D.2、4、3、1

8.下面为人与环境关系的三种模式图，下列对“环境容量”的理解错误的是()

A.环境容量是指生态系统对人口的承载能力

B.随着生产的发展，环境容量在不断加大

C.人口的过度增长会造成资源枯竭，环境容量降低

D.生物圈的稳态是人类生存的前提和人类改造自然的基础

9.(2014·台州一模)为应对“垃圾围城”危机，很多省市对生活垃圾进行分类管理。下列说法错误的是()

A.垃圾分类处理，实现了垃圾资源化和能量循环利用

B.微生物能分解垃圾说明生态系统具有一定的自我调节能力

C.垃圾分类处理减轻了环境污染，提高了城市生态系统的稳定性

D.此举有利于发展循环经济和实现城市可持续发展

10.天鹅洲自然保护区是为了实现麋鹿回归自然而建立起来的，保护区内野生动植物资源丰富，但没有大型食肉动物。1993年以来，分三批从北京引进的94头麋鹿，自由生活在保护区内，完全以野生植物为食物，种群数量明显增加，2003年约为450头，目前已经超过800头，并形成了3个亚种群。但近年来，随着人类在保护区内的某些活动增加，麋鹿开始出现种群密度受制约的迹象。以下分析正确的是()

A.保护麋鹿的意义在于保护遗传多样性和物种的多样性

B.建立自然保护区后，麋鹿的环境容纳量就可以一直稳定不变

C.麋鹿在保护区内生活，没有捕食者，食物充足，因此没有环境阻力

D.由于出现生殖隔离，原来的一个麋鹿种群形成了3个种群

11.珍稀物种保护面临的问题是栖息地的破碎。人类已经把大部分陆地用于农业种植，而很多野生动物是无法在农业生态系统中生存的。其余的陆地很多都在经历破碎过程或已经破碎成许多很小的板块。下图所示是栖息地破碎对种群动态的影响。

下列关于栖息地破碎对种群影响的叙述错误的是()

A.对于白脸猴来说，栖息地越大，种内斗争越少，个体生存机会越大

B.白脸猴种群越大，种群维持时间越长，是出生率高的缘故

C.白脸猴种群越小，种群维持时间越短，是因为气候和疾病等容易导致种群内生物忽然灭绝

D.栖息地的破碎也会导致基因交流的机会减少

12.奶牛场每天排放大量的粪便、饲料残渣，如不处理会严重影响周边人、畜的饮水安全等。下面是某奶牛场废水处理流程图，请据图分析下列说法错误的是()

A.废水流入厌氧池前，需经稀释处理，是为了防止微生物失水过多死亡

B.控制废水流入氧化塘的速率，除有利于氧化塘中有机物被充分分解外，还有利于无机盐被充分吸收，使出水口处的水质达到排放要求

C.输入此氧化塘的能量有太阳能和化学能，氧化塘前部的溶解氧含量比后部的多

D.氧化塘后部种植莲等挺水植物，有利于减少出水口处水中的浮游藻类，原因是挺水植物起遮光作用，影响浮游藻类进行光合作用

二、非选择题

13.下面为组成生物多样性的3个层次示意图，请据图回答下列问题：

(1)生物圈内所有的______________________，以及它们所拥有的全部________以及各种各样的________，共同构成了生物多样性。

(2)保护生物的多样性是在[]________、[]________、[]________3个层次上采取保护战略和保护措施。

(3)在“蒲公英麻雀蛇”这条食物链中：

①蒲公英可以作为工业原料，蛇可以作为制药原料。以上可说明生物多样性具有________价值。

②在上述食物链中，麻雀数目的增多 ，导致蛇的数目也增多，但蛇增多后，麻雀数目受到抑制。这种内在的调节作用属于________，同时也说明生物多样性具有________价值。

14.在草原设置固定样地，研究不同程度下放牧和割草两种利用方式的地上生物量和生物多样性之间的关系，结果如下图。

(1)研究小组首先选取一定大小的样方，识别并统计________________________。

(2)在放牧草地中，有利于________植物的生长;在割草草地中，有利于________植物的生长。随着割草强度的增加，草地的________整体呈现下降趋势，但图中________呈增加趋势。

(3)低等、中等强度的放牧草地和割草草地比较说明，牲畜喜食________植物，导致各种植物间的________关系发生改变。

(4)放牧和割草不仅影响地上植物的生长情况，也会影响土壤小动物和微生物的数量及分布，从而改变草原群落的________结构。

(5)放牧量和割草量的增加会导致土壤盐碱化加重，研究小组通过大量的实验发现铺枯草层能有效地治理盐碱地，其主要原因是：________________________，无机营养物质不断归还土壤，有利于植物的生长。

1.选A　南极水域所有的动物、植物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性;生物多样性的形成是生物长期进化的结果;帝王蟹的入侵可能会导致棘皮动物包括海蛇尾、海百合和海参等不能生存，使生物多样性减少;要保护当地生物多样性不被帝王蟹破坏，就要减少帝王蟹的数量，可以采用合理捕捞措施。

2.选A　抓住题干信息中湖泊的前后变化及经济发展变化，比较二者，不难发现环境污染的同时，生物种类减少，生物的减少，导致污染物净化的减慢，二者形成恶性循环，最终造成生物多样性的破坏。

3.选B　捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种创造出更多空间，以促进物种多样性的提高;把沼泽地改造成人造林，会使生物种类减少，生物多样性降低;无经济价值的物种可能具有间接价值或潜在价值，保护生物多样性，才能实现可持续发展;保护生物多样性是对生物资源的合理利用和保护，清除农田中的杂草是为了使能量尽可能多地流向对人类有益的农作物。

4.选B　四倍体鱼生长快、抗病性强，直接投入生产可能会导致其他物种的灭绝，不利于生态平衡的维持，而四倍体鱼与二倍体鱼杂交，所得的后代为三倍体，高度不育，这样可以保护物种的多样性、维护生态平衡。

5.选B　根据生态学原理，引入外来物种适当，可建立新的食物链，增加物种多样性，使当地的生态平衡更加稳定，达到生态效益和经济效益并重。但如果发生外来物种入侵或引种不当，则首先会减少当地的物种，从而破坏当地的生物多样性;其次是破坏生态系统的功能。

6.选D　污染开始时，水体中有机物的含量较高，好氧性微生物大量增加，达到一定限度后，随有机物含量的减少，水中好氧微生物数量又逐渐减少。

7.选A　由题意可知，3号水源水样受污染程度最重，因为水样中未见任何动物、植物，且发出刺鼻的气味;1号水源水样受污染的程度较重，因为草履虫数量多，说明水体中细菌数量大大增加;2号水源水样受污染的程度较小，因为水样中单细胞藻类种类较多，且数量也极大，说明水体富营养化严重;4号水源水样受污染程度最小。

8.选B　从题图所示看出，随着生产的发展，人口的过度增长会造成对资源的过度利用，导致新的环境容量比原来的环境容量小。

9.选A　垃圾分类处理，实现了垃圾资源化，提高了能量利用率，但不能使能量循环利用;微生物能分解垃圾，降低垃圾对生态环境造成的危害，提高了城市生态系统的稳定性，说明了生态系统具有一定的自我调节能力;垃圾分类处理可以将废物资源化，有利于发展循环经济和实现城市可持续发展。

10.选A　由于环境的变化，建立自然保护区后，麋鹿的环境容纳量并非一直稳定不变;“随着人类在保护区内的某些活动增加，麋鹿开始出现种群密度受制约的迹象”，这个信息告诉我们，麋鹿在保护区内生活，同样存在环境阻力;3个亚种群间麋鹿并没有发生生殖隔离，没有形成新物种。

11.选B　若栖息地范围较广，则种内斗争不激烈，个体生存机会增大，出生率升高，同时死亡率降低，种群数量增多，种群维持时间变长;种群小，变异类型少，遇到不良环境容易被淘汰;栖息地的破碎在一定程度上形成地理障碍，阻碍了基因交流。

12.选C　废水流入厌氧池前先经稀释处理，是为了防止微生物在高浓度废水中失水过多死亡。适当减缓废水的流速，延长废水与微生物、水生植物的接触时间，有利于废水中有机物的充分分解和分解后产生的无机物的吸收，降低污染物含量。输入此氧化塘的能量有塘中生产者固定的太阳能和流入的废水中有机物含有的化学能;氧化塘前部的有机物含量较高，需氧微生物大量消耗氧气分解有机物，故溶解氧含量比后部的低。挺水植物能适当遮光，不利于藻类的光合作用，从而减少藻类的数量。

13.解析：图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是从遗传、物种和生态系统三个不同层次说明生态系统的多样性。生物多样性的直接价值是指对人类有食用、药用和工业原料等实用意义，以及有旅游观赏、科学研究和文艺创作等非实用意义的价值;间接价值是指对生态系统起到重要调节功能的价值，也叫生态功能。

答案：(1)植物、动物和微生物　基因　生态系统　(2)遗传　物种　生态系统

(3)①直接　②负反馈　间接

14.解析：(1)调查物种丰富度时，要首先选取一定大小的样方，识别并统计物种的名称(种类、丰度)和数量。(2)据图分析发现，在放牧草地中，有利于1、2年生植物的生长;在割草草地中，有利于禾本科植物的生长。随着割草强度的增加，草地的地上生

物量整体呈现下降趋势，但图中物种丰富度呈增加趋势。(3)比较低等、中等强度的放牧草地和割草草地，可以发现，牲畜喜食禾本科和豆科植物，导致各种植物间的竞争关系发生改变。(4)放牧和割草不仅影响地上植物的生长情况，也会影响土壤小动物和微生物的数量及分布，从而改变草原群落的垂直结构。(5)枯草在分解者的作用下，无机营养物质不断归还土壤，有利于植物的生长，所以铺枯草层能有效地治理盐碱地。

答案：(1)物种的名称(种类、丰度)和数量(生物量)

(2)1、2年生　禾本科　地上生物量　植物种类(生物多样性、物种丰度)

(3)禾本科和豆科　竞争

第8篇：微生物的多样性范文

关键词：土壤；细菌；多样性；DGGE

土壤中微生物种类极其丰富，文献曾报道，1g农田土壤中就含有几百万细菌、数十万真菌孢子和数万个原生动物和藻类[1]。微生物以它所具有的各种生物化学活性 ，积极参与土壤中各种物质的转化过程 ，是土壤中各种生物化学和生理学过程动态平衡的主要调节者。目前在生态学和环境科学的研究领域，关于土壤微生物尤其是土壤中微生物多样性及其在生态系统中的作用的研究越来越受到重视；而传统的平板培养分离方法研究土壤微生物多样性有很大的缺陷，能够人工培养的土壤微生物的数量只占其总数的1%左右[2]，且这种分离培养方法不能很好地反映土壤微生物多样性的原始状态等[3]，这就使得采用新的技术和方法显得尤为必要。

变性梯度凝胶电泳技术（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE）作为一种DNA指纹图谱技术，最先由Muzyer等于1993年将其应用于微生物生态学研究[4]，证实了该技术在研究自然界微生物群落的种群差异和遗传多样性方面具有明显的优越性。DGGE因其可靠、方便快捷、重现性好等特点，迅速成为微生物群落多样性和动态分析的强有力工具[5]。目前广泛运用于土壤、水体、食品、活性污泥等各种样品中的微生物多样性检测和种群演替的分析[6～9]。但昂贵的进口设备和比较复杂的操作，使得该技术在基层技术部门以及高等院校人才培养中的应用受到了限制。因此，选用适宜的引物，并对PCR及DGGE的实验条件进行优，以获得较好的分析结果显得尤为重要。本试验优化了DGGE电泳时间长度，筛选了最佳PCR引物，比较了两种染色方法，得到了在国产DGGE系统分析土壤微生物多样性的最佳条件。

1、材料与方法

1.1、试验材料

试验土壤样品21个，于2011年9月采自许昌市襄城县庾河村烟田。烤烟品种为当地主栽品种中烟100，种植方式为烟薯套种。对采集的土样自然风干，研磨过100#筛子，装袋标记，置于-20℃冰箱内以备用。

1.2、试验方法

1.2.1、土壤总DNA的提取

对处理过的土样采用本实验室优化方法提取土样总DNA。

1.2.2、PCR引物的设计和扩增体系的探索

（1） 引物合成

根据NCBI数据库公开的细菌基因组16S保守序列设计了4对细菌通用引物：引物对Eubac10F/Eubac1507R用于第一轮扩增，引物对BV34F/BV56GC、BV67F/BV89GC和BacGC-P2/BacGC-P3用于第二轮扩增，对样品总DNA进行巢氏PCR扩增。为了便于对污染源进行追踪，在PCR扩增过程中，都设立了阴性对照。对照除了不加模板DNA外，其它组分全部相同。引物序列均由北京博尚生物技术有限公司进行合成，详见表1：

（3）巢式PCR扩增条件：

引物对Eubac10F/Eubac1507R的第一轮PCR扩增程序为：95℃ 5min，1个循环；94℃ 50s，52℃ 50s，72℃ 1min，28个循环；72℃延伸10 min。PCR产物用1%的琼脂糖电泳。

引物对BV34F/BV56GC的第二轮PCR扩增程序为：95℃ 5min，1个循环；94℃ 40s，52℃ 45s，72℃ 45s，28个循环；72℃延伸10 min。PCR产物用1%的琼脂糖电泳检测后用于DGGE电泳检测。

引物对BV67F/BV89GC的第二轮PCR扩增程序为：95℃ 5min，1个循环；94℃ 40s，54℃ 45s，72℃ 45s，28个循环；72℃延伸10 min。PCR产物用1%的琼脂糖电泳检测后用于DGGE电泳检测。

引物对BacGC-P2/BacGC-P3的第二轮PCR扩增程序为：95℃ 5min，1个循环；94℃ 40s，57℃ 45s，72℃ 45s，28个循环；72℃延伸10 min。PCR产物用1%的琼脂糖电泳检测后用于DGGE电泳检测。

1.2.3、DGGE电泳时间长度的优化

采用北京君意公司的梯度胶制备装置（型号JY-TD331）进行垂直电泳。使用梯度混合器，配制聚丙烯酰胺凝胶的变性剂浓度梯度40%～ 60% （100%的变性剂为7mol/L的尿素和40%的去离子甲酰胺的混合物），凝胶浓度为6%，以引物对Eubac10F/Eubac1507R和引物对BV34F/BV56G的巢氏PCR产物为上样模板，上样50ul。设置电泳温度60℃，电压100V。电泳过程中，每2h上一次样。电泳结束后，用EB染色15min。染色后凝胶用BIO IMAGING（美国UVP GelDoc-It Imaging Systems）的凝胶成像系统拍照。

1.2.4、DGGE最佳引物对的筛选

配制聚丙烯酰胺凝胶的变性剂浓度梯度40%～60%，凝胶浓度为6%，以引物对BV34F/BV56GC、引物对BV67F/BV89GC和引物对BacGC-P2/BacGC-P3的相同样品的第二轮PCR产物为上样模板，根据上述已优化的电泳时间和条件进行电泳。电泳结束后染色照相。

1.2.5、EB和硝酸银两种DGGE染色方法的比较

根据上述已优化的电泳时间和最佳引物平行的跑两块变性梯度凝胶。电泳结束后，分别用EB和硝酸银两种方法染色。通过比较两种染色方法的DGGE条带的亮度和数目得出最佳染色方法。

2、结果与分析

2.1、巢氏PCR扩增结果

扩增结果表明，细菌16S区的第一轮PCR扩增条带亮度高，其大小约为1500bp，符合预期，且无非特异性扩增，阴性对照无条带。分别以BV34F/BV56GC、BV67F/BV89GC和BacGC-P2/BacGC-P3的第二轮扩增得到的条带片段的大小都符合预期，且无非特异性扩增，阴性对照无条带，说明巢式PCR扩增效果好，能够满足DGGE上样要求。

2.2、DGGE电泳时间长度的优化

选取的3个样品的巢氏PCR产物（以10F/1507R和BV34F/BV56GC的巢氏PCR产物为例）每隔2h加一次样，以确定最佳电泳时间。从图1可看出，电泳时间8～10h时，DGGE条带没有完全分离；而电泳时间14h时，条带整体过于偏下方，因此确定12h为最佳电泳时间。

2.3、最佳引物对筛选

选取5个样品，分别以引物对BV34F/BV56GC、引物对BV67F/BV89GC和引物对BacGC-P2/BacGC-P3的第二轮PCR扩增产物为样品，根据上述已优化的条件平行跑三块变性梯度凝胶，三块胶除引物不同，其他条件完全相同。染色照相以观察样品条带。从图2可知，以引物对BV34F/BV56GC的第二轮PCR扩增产物的DGGE条带数量多且亮，而以引物对BV67F/BV89GC和引物对BacGC-P2/BacGC-P3的第二轮PCR扩增产物条带数较少并且亮度不高。因此，选用10F/1507R和BV34F/BV56GC为组合进行巢氏PCR扩增和微生物多样性测定。

2.4、EB和硝酸银两种DGGE染色方法的比较

选取5个样品，以引物对10F/1507R和BV34F/56GC的巢氏PCR产物为上样模板，根据上述以优化的DGGE条件平行的跑两块变性梯度凝胶。电泳结束后，两块胶分别用EB和硝酸银染色。试验结果如图3所示， EB染色图谱清晰，且操作简单，染色条件要求不是太苛刻；硝酸银染色方法虽然灵敏性较高，但是操作复杂，每一步都要求非常精确。因此，选用EB对变性梯度凝胶染色。

3、讨论

PCR—DGGE技术能够直观的体现出一个环境样本的细菌群落组成和多样性，推测出优势 种群，并可实现对多个样品的快速同时分析，这是传统的研究方法所无法比拟的。尽管DGGE技术存在一定的缺陷，但因其重现性强、可靠性高，可同时分析多个样品，提供了群落中优势种群信息，弥补了传统方法在分析微生物群落结构方面的不足，已成为现代环境微生物生态学领域一种重要研究手段。

注：文中1～10表示不同的土样

参考文献：

[1] Chi Z M. Microbiology Ecology. Shan Dong University Publishing House. China，1999.

[2] KIRK J L，BEAUDETIE LA，HARTM，et a1.Methods of studying soil microbial diversity [J].Journal of Microbiological Method，2004，58：169—188.

[3] Amann R I，Ludwig W.Schleifer K H.Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation.Microbio1.Rev.1995，59（1）：143～169.

[4] Muyzer G，Wall E C，Uitterlinden A G.Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis an alysis of polymerase chain reaction amplified genes encoding for 16S rRNA[J].Appl Environ Microbiol，1993，59（3）：695—700.

[5] Muyzer G.DGGE/TGGE a method for identifying genes from natural ecosystems[J].Curr Opin Microbiol，1999，2（3）：17—22.

[6] 刘恩科，赵秉强.长期施肥对土壤微生物量及土壤酶活性的影响[J].植物生态学报，2008，32（1）：176—182.

[7] 柳栋升，王海燕，杨慧芬，等.DGGE技术在废水生物脱氮系统中的应用研究进展[J].安徽农业科学， 2011，39（19）：11695—11697.

[8] 李苗云，周光宏，徐幸莲.应用PCR—DGGE研究冷却猪肉贮藏过程中的优势菌[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2008年56（9）：185～189.

[ 9] Maarit NR，Ilse H，Kaisa W，et a1.Extraction and purification in rhizosphere soil samples for PCR—DGGE analysis of bacteria consortia[J].Journal of Microbiological Methods，2001，45：155—165.

基金项目：河南省烟草公司科技攻关项目（项目编号HYKJ200814）。

第9篇：微生物的多样性范文

关键词：有机农业；生态环境；生物多样性；土壤改良；保护

环境农业是人类有意识改造大自然以获得食物来源的一种生产活动，是承载着人类文明延续与发展的根基。但发展到现代农业之后，农药和化肥的过度使用在生产出大量农产品的同时，也造成了严重的食品安全隐患以及土壤肥力下降、自然环境污染严重、生物多样性被破坏等严峻的环境问题[1]，人们必须要意识到现代石油农业并不是解决人类温饱问题的最佳途径，应该寻求一种对环境友好的农业生产方式。而有机农业在保障农产品安全、防止水土流失、改善生态环境等方面都能起到积极的作用[2]，是一种可持续发展的环境友好型农业生产方式，应该得到大力推广。但在传统农业种植区域，政府与农民在应用和推广有机种植模式上的积极性不高。鉴于此，本文综述近年来有机农业生产活动对生态环境积极影响的相关文献，以期为我国有机种植模式的进一步推广提供科学依据。

1有机农业的概念界定与生产准则准确地界定

有机农业的概念是研究有机农业的首要步骤，根据国家标准叶有机产品曳渊GB/T19630.1要2011冤，有机农业是指遵照有机农业生产标准，在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物，不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质，而是遵循自然规律和生态学原理，协调种植业和养殖业的平衡，采用一系列可持续发展的农业技术以维持持续稳定的农业生产体系的一种农业生产方式[3]。在有机生产体系中，以农业清洁生产为指导思想，核心要求是建立、恢复农业生态系统包括动物、植物和土壤微生物在内的生物多样性以及由这些生物参与、推动的物质和能量循环，以保持、提高土壤的长效肥力和易耕性[4]；具体的土壤培肥措施是激发系统内禀的自然肥力供给，如将作物秸秆、畜禽粪便和有机废弃物等腐熟还田以及轮作豆科作物、绿肥等，并采用农作物渊间冤轮作、耕种抗性作物品种以及物理措施、生物措施和生态措施作为控制农田病虫草害的主要手段，同时配合合理的耕作方式以保持水土，达到维护农业生产体系、保护生态环境的目的[5-7]。现代常规农业是目前我国耕作面积最大的农业生产方式，其长期、大量地施用农药、化肥等会抑制农田生物多样性的发展，而且残留在农田里的农药和化肥会严重污染、破坏土壤环境，并可能经淋失和径流进入地下水和河流、湖泊等水域环境造成严重的水污染[8-12]。而有机农业作为一种环境友好、可持续的农业生产方式，坚持不使用农药、化肥等物质，强调以自然、环保、不破坏农田生态的方式进行耕作、生产，避免了对水体、土壤及大气环境造成污染；而且有机农业重视科学、合理的耕作制度，采用间作、轮作等科学栽培法，不仅可以改善耕作土壤的理化性质，还能有效减少病虫害发生的机率，进一步达到保护土壤环境和生物多样性的目的[4-7，13]。总的来说，有机农业的生产过程对环境友好，能够控制农业生产过程中可能对水域环境产生的面源污染，促使土地肥力恢复，增加农业生态系统中的生物多样性，能够切实有效地保护和修复当地的生态环境。

2有机农业的生态效益

有机农业将动物、植物和土壤视作一个整体，强调在这个整体内部的资源循环利用，而且生产过程更注重保护自然环境及生物多样性，会充分考虑环境的承载力，使农业生产能与自然环境保护相协调，真正做到对环境友好。相关实践表明，开展有机农业可以使农业生产所造成的面源污染情况得到有效控制，包括动物、植物、土壤动物和土壤微生物在内的生物多样性也能迅速增加，同时减轻土地、水体和动植物界的受损程度，进而恢复和改善农业生产环境[14]。

2.1增加生物多样性

有研究表明，在过去40年内，集约化的农业生产活动是许多农田鸟类、杂草、土壤动物和土壤微生物等物种丰富度及多度下降的重要原因[8-9]。而有机农业拒绝使用农药、化肥，对生产区域内各种动物、植物、土壤动物与土壤微生物的危害极小，可以有效地恢复和保持生产区域内生物的多样性[15-16]。益鸟等动物天敌是有机农业体系中生物防治虫害的重要环节。与常规农田相比，有机农田中鸟类渊尤其是地面孵化的鸟类冤的种类和数量更高。如李现华等[17]对内蒙古磴口县境内常规农业系统和有机农业系统中动物多样性的调查结果表明，有机农业种植区的有益鸟类等生物的数量较多，而且有益昆虫渊尤其是七星瓢虫冤的数量也明显增加，而蚜虫等害虫的虫口密度则明显降低。节肢动物也是农田中数量较多的一类动物，根据相关的研究发现，有机农田内节肢动物的物种丰富度与多度都明显高于常规农田[18-19]，有助于实现对农田害虫的生态控制。与传统农业生产对杂草等植物的敌对态度不同，有机农业生产允许相对多样化的杂草生长，甚至在农田休耕时期还会轮作某些能起到绿肥作用的草类。有机农业对于杂草的态度较为温和，因而在有机农田中杂草密度、生物量或地面覆盖物通常高于常规农田系统[20-23]；还有相关研究发现，采用有机种植的农田内有较高的阔叶杂草[24]以及除草剂敏感型杂草[25]的物种丰富度和多度。有机种植方式下，农田中土壤动物的种类和数量也会有所增加，如蚯蚓就是土壤肥力的重要指示动物，蚯蚓的数量能反映土壤的结构、微气候、营养和毒性等土壤状况。

有研究表明，采用有机管理方式的农田中，土壤内蚯蚓的密度、数量均比常规农田高，如Brown[26]的研究报导发现，有机农田内蚯蚓的密度约为常规农田的2倍；还有其他相关研究也发现，有机农田较常规农田拥有较多的蚯蚓种群数量[27]。土壤中的微生物体渊细菌、真菌等冤在维持、增强土壤肥力方面发挥着关键作用，比如有益微生物群落会参与腐殖质的形成，能改善农田土壤的团粒结构，从而提高农田土壤的肥力状况。而有机农田拒绝农药和化肥的施用，减少了对土壤的破坏，在一定程度上改善了土壤微生物的生活环境。已有多项研究表明，采用免耕、轮作、施有机肥等有机种植模式的农田土壤微生物的生物量和生物活性均高于常规农田[28-32]。此外，秸秆还田作为有机农业种植体系中非常重要的土壤培肥手段之一，有大量研究发现，秸秆还田是有机农田中土壤微生物数量增加、活性增强的重要原因，如Ocio等[33]研究发现，在将秸秆翻压还田7d后，土壤中微生物的生物量增加了2倍；高美英等[34]对山西农业大学教学果园各层土壤中固氮菌数量的调查研究也发现，秸秆覆盖还田可明显增加果园各土层中固氮菌的数量，在整个0~60cm耕作层内固氮菌数量年平均增加95.47%，尤其在0~20cm土层中的固氮菌年平均增加量更达到了123.80%。总的来说，有机种植方式能有效提高种植区域内动植物、土壤动物和微生物的多样化组成，而生物多样性又具有重要的生态作用，有利于控制有害生物的发生，也有利于实现土壤营养的优化循环和保持土壤肥力等。因此，农业种植活动应采取对环境友好的技术措施，以保护种植区域内的生物多样性。

2.2改良土壤

现代农业长期、大量地使用农药、化肥、植物生长调节剂等物质，在提高作物产量的同时也严重损害了土壤环境，造成了如土壤中有机质减少、土壤微生物活力下降、土壤的蓄水保肥能力降低等恶果；而土壤是农业生产的根基，没有健康、肥沃的土壤就没有健康、营养的农产品，农业可持续发展的第一个要求就是保护和改良土壤。有机农业作为一种环境友好型的可持续农业，其发展初衷即是改善现代农业生产所造成的环境恶化，因而有机农业对于培肥、改良土壤极其重视。有机农业的培肥理论认为土壤是一个有生命的系统，施肥是在培育土壤，进而由肥沃土壤为农作物提供所需养分。因此，有机农业种植的第一步就是采取各种措施渊如施用有机肥和合理轮作等冤改良、培肥土壤，激活土壤的生命。对于有机农业中培肥土壤的方式，欧阳喜辉等[35]总结了国内外多项关于有机农业的研究，得出有机农业通过施有机肥、秸秆还田、免耕和轮作等措施可以有效增加土壤有机质、促进土壤团聚能力以及提高土壤微生物活性，从而达到培肥土壤的目的。秸秆还田与轮作也是有机农业提倡的改良土壤、维持地力的重要手段，如王宁等[36]的研究表明，秸秆还田能改善土壤环境，而且还能减少土壤碱性物质的流失，可以在一定程度上减缓土壤的酸化，维持土壤肥力；杨景成等[37]的研究也发现，与传统种植制度相比，粮草轮作结合秸秆还田可以有效地降低对土壤有机质的衰减效应。土壤微生物量碳是土壤有机库中的活性部分，是表征土壤质量和肥力的一个重要指标。董博等[38]通过长期定位试验发现，长期施用有机肥渊或有机肥与化肥配施冤可以明显增加耕作层土壤中的土壤微生物量碳和土壤有机碳。胡诚等[39]通过多年施肥试验发现，随着有机肥施用量的提高，农田土壤中微生物量碳、土壤可溶性碳、总有机碳等含量都随之增加。改良土壤、保护土壤环境是有机农业能够持续发展的根本，而长期的有机种植反过来又能提高土壤肥力、增强土壤生产力，并通过改变土壤的通透性和孔隙度等自然结构性状改善土壤环境，同时还在一定程度上增强土壤生物与微生物的活性，这都说明了有机农业是对环境友好且可持续的一种农业生产方式。

2.3保护环境

现代农业生产过程中，农药、化肥的过度使用会破坏农田土壤的理化性质，加剧水土流失、旱涝灾害，加剧对水、土和大气环境的污染，威胁生态环境安全。而有机农业采取对环境友好的方式、措施进行农业生产，能有效地保护环境，众多学者通过调查研究认为，相较于现代常规农业，有机农业具有防止水土流失、减少土壤污染、保护生物多样性、减少地下水污染、保护地表水水质以及控制温室气体排放等良好的生态效益[40-45]。有机农业在改善土壤环境、保持水土方面具有重要贡献，如卢东等[46]在多个有机种植基地中的试验表明，在控制好有机肥原料的情况下，有机农业土壤重金属污染的威胁较常规农业小；许恒周等[47]通过试验研究得出了有机农业有利于防止水土流失及土壤沙化、有助于农业可持续性发展的结论；RigbyD等[48]关于有机农业的研究也显示有机农业可以改善土壤养分缺乏状况，实现土壤肥力的持续供应和永久利用；此外，杜相革等[49]也认为有机农业可以改善土壤环境及其中的营养循环、改善土壤动植物的生存条件等，能有效增加土壤生物多样性，进而促进整个农田生态系统的可持续功能。有机农业对水环境的保护则主要体现在减少农药和化肥对地下水和地表水的污染，据相关学者估测，全世界施用于土壤中的氮肥有30%~50%经淋失进入到地下水中[50]，而我国相关部门的统计也发现农业面源污染对河流和湖泊富营养化现象的贡献率达到60%耀80%[51]，可以说现代农业是造成地下水和地表水环境污染的主要原因。而有机农业采用了轮作和休耕培肥地力、拒绝施用农药和化肥等，减少农业生产对水环境的污染，有效地保护了地表水和地下水的水质安全，据席运官等[42]对有机稻田与常规稻田排水污染进行比较研究发现，有机水稻种植方式可减少农田排水中氮的排放量，还会降低排水中的总磷浓度；徐田伟[52]也发现了有机种植业的发展可以控制区域水土流失、降低非点源污染的水平，认为发展有机农业是我国控制农业面源污染的有效途径之一。

现代农田生态系统是主要的温室气体排放源，尤其是近年来CH4和N2O的排放量增加更是主要来源于现代农业生产活动[53]，而有机农业鼓励系统内的资源循环利用，减少了内部资源的浪费和外部资源的消耗，进而减少了温室气体的排放，改善了大气环境状况。在一项针对丹麦农业的研究中发现，如果将丹麦所有的农业用地全部转换成有机农业，则农业体系中的能量消耗和氮流通的减少可使丹麦全国温室气体渊CO2、CH4和N2O冤的排放量相应减少13%耀38%[54]。综合可知，有机农业可以不断改善农业生产环境，保护农业耕作范围内的土壤、水体和大气环境，尤其是在生态环境处于亚健康的地区发展有机农业还能够有效地减轻农业面源污染，加快地区生态环境的恢复，促进有机农业的可持续发展。

3结语