理论教育 古菌和细菌在ARISA指纹图谱中的响应机制

古菌和细菌在ARISA指纹图谱中的响应机制

时间:2023-11-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:采用PCR-ARISA方法,对不同培养阶段采集的样品DNA,进行了古菌和细菌的ARISA图谱分析。而轻DNA的古菌ARISA图谱则展示了更高的丰富度,除了上述片段外,还包括了330-bp、560-bp、585-bp、600-bp和650-bp长度的片段。对于细菌,250-bp、300-bp和360-bp长度的片段仅存在于重DNA的图谱中,因此可能代表了耐氨胁迫的细菌种群。活跃产甲烷菌种群结构的变化,也在未分级DNA的ARISA图谱中得到展现。

古菌和细菌在ARISA指纹图谱中的响应机制

采用PCR-ARISA方法,对不同培养阶段采集的样品DNA(包括分级和未分级的),进行了古菌和细菌的ARISA图谱分析(图6-7)。

图6-7 DNA-SIP实验各反应器的细菌和古菌ARISA图谱

首先,分析已分级的DNA的图谱。对于古菌,在重DNA(H-D_H9和H-D_L5)的图谱中仅存在440-bp和500-bp长度的两个片段,这两个片段可能代表了乙酸营养型的甲烷八叠球菌属Methanosarcina和甲烷鬃毛菌属Methanoseata。而轻DNA(L-D_H9和L-D_L5)的古菌ARISA图谱则展示了更高的丰富度,除了上述片段外,还包括了330-bp、560-bp、585-bp、600-bp和650-bp长度的片段。这些片段可能代表氢营养型产甲烷菌(包括甲烷杆菌目Methanobacteriales和甲烷微球菌目Methanomicrobiales)或者泉古菌门Crenarchaeota的微生物种群。对于细菌,250-bp、300-bp和360-bp长度的片段仅存在于重DNA的图谱中,因此可能代表了耐氨胁迫的细菌种群。(www.daowen.com)

图6-7还展示了不同氨浓度下,活跃和惰性微生物种群结构随时间的变化特征。在代表活跃微生物的重DNA古菌图谱中,低氨浓度和高氨浓度下培养的早期阶段,440-bp和510-bp长度的片段颜色最深。而到培养晚期,其他片段(如330-bp、560-bp和650-bp长度的片段)开始出现,表明在底物充分和限制状态时,代谢活跃的产甲烷菌种群发生了变化。由此推测,在培养初期,乙酸营养型产甲烷菌为优势种群;随着乙酸逐渐被消耗,微生物生存的环境发生改变,其他类型的产甲烷菌,如氢营养型产甲烷菌,亦开始参与13C的同化过程。活跃产甲烷菌种群结构的变化,也在未分级DNA的ARISA图谱中得到展现。在低氨浓度环境中,这种变化更为显著。

在整个培养过程中,细菌种群结构的变化并不显著。但是,通过比较不同时期重DNA组分的ARISA图谱,仍可以看出,250-bp、300-bp和360-bp长度的片段为早期图谱的优势片段,这些片段几乎未在轻DNA图谱中出现;随着培养时间的延长,其他长度的片段也开始出现于重DNA细菌图谱中。此种变化表明,一些细菌种群也参与了乙酸中碳的代谢,且在不同培养阶段,活跃的细菌种群的丰度和种类发生了变化。

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