• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      藍(lán)藻遺傳多樣性的分子生物學(xué)研究進(jìn)展

      2015-06-01 12:26:00曹焜荊瑞勇王光華郭永霞
      土壤與作物 2015年4期
      關(guān)鍵詞:魚(yú)腥球藻微囊

      曹焜,荊瑞勇,王光華,郭永霞

      (1.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150081; 2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),黑龍江大慶163319)

      藍(lán)藻遺傳多樣性的分子生物學(xué)研究進(jìn)展

      曹焜1,2,荊瑞勇1,2,王光華1,郭永霞2

      (1.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150081; 2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),黑龍江大慶163319)

      藍(lán)藻是一類(lèi)能光合產(chǎn)氧的原核微生物,廣泛存在于海洋、湖泊、稻田、沙漠甚至各種極端環(huán)境中。研究藍(lán)藻的遺傳多樣性對(duì)了解物種進(jìn)化和物種資源開(kāi)發(fā)與利用等方面具有重要意義。文章綜述了海洋、湖泊和稻田中藍(lán)藻遺傳多樣性分子生物學(xué)研究進(jìn)展,闡述了不同自然環(huán)境中都存在著獨(dú)特的藍(lán)藻類(lèi)群及其藍(lán)藻的分布規(guī)律,討論了環(huán)境因子對(duì)藍(lán)藻遺傳多樣性的影響,并提出了環(huán)境中藍(lán)藻多樣性研究中的存在問(wèn)題及未來(lái)研究趨勢(shì)。圖1,表1,參52。

      藍(lán)藻多樣性;海洋;湖泊;稻田;分子生物學(xué)技術(shù)

      0 引言

      藍(lán)藻也稱藍(lán)細(xì)菌,因其含藻青蛋白而呈現(xiàn)藍(lán)綠色,也被稱為藍(lán)綠藻[1]。藍(lán)藻屬革蘭氏陰性、光合產(chǎn)氧原核微生物,藍(lán)藻細(xì)胞比一般細(xì)菌大,作為生物圈的初級(jí)生產(chǎn)者,大約27億年前出現(xiàn)在地球上[2-3]。全球藍(lán)藻生物量高達(dá)10億t[4],是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[5]。藍(lán)藻在地球從無(wú)氧到有氧環(huán)境的轉(zhuǎn)變過(guò)程中起到重要作用[1]。

      藍(lán)藻在進(jìn)化過(guò)程中逐步分化成具有固氮作用的異形胞和抗逆性強(qiáng)的原垣孢子[2],使其能夠在水生和陸生環(huán)境中廣泛存在,如海洋[6]、湖泊[7]、稻田[8]、沙漠[9]和極地[10]等。研究發(fā)現(xiàn),不同生態(tài)系統(tǒng)中藍(lán)藻多樣性存在一定的差異,在同一生態(tài)系統(tǒng)中藍(lán)藻多樣性也會(huì)發(fā)生一定程度的時(shí)空變化[6-10]。研究藍(lán)藻多樣性常采用兩種方法,分別為形態(tài)特征的顯微觀察法和分子生物學(xué)方法。顯微觀察法對(duì)藍(lán)藻多樣性的研究相對(duì)粗略,有時(shí),一些藍(lán)藻的鑒定仍需要結(jié)合分子生物學(xué)方法開(kāi)展[11]。藍(lán)藻核糖體DNA以及一些功能基因已被廣泛用于不同環(huán)境中藍(lán)藻多樣性的研究,用于核糖體DNA以及一些功能基因PCR擴(kuò)增的引物有很多,這些引物的擴(kuò)增范圍和目的片段大小存在一定差異,見(jiàn)表1。近年來(lái),采用分子生物學(xué)技術(shù)解析環(huán)境中藍(lán)藻遺傳多樣性已取得很多成果。為此,文章綜述了海洋、湖泊和稻田等環(huán)境中藍(lán)藻多樣性的研究進(jìn)展,分析不同分子生物學(xué)方法的利弊,為促進(jìn)藍(lán)藻分子生態(tài)學(xué)研究提供一些參考信息。

      1 海洋環(huán)境中藍(lán)藻多樣性

      海洋中的藍(lán)藻主要由原綠球藻(Prochlorococcus)和聚球藻(Synechococcus)組成。20世紀(jì)70和80年代末先后發(fā)現(xiàn)海洋中存在大量的聚球藻[12]和原綠球藻[13],這兩類(lèi)藍(lán)藻是海洋生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者[6],其中原綠球藻被認(rèn)為是地球上最多的光合產(chǎn)氧微生物[14]。兩類(lèi)藍(lán)藻的生態(tài)功能、多樣性及時(shí)空分布等相關(guān)研究一直倍受科學(xué)界關(guān)注。

      Moore等[15-16]和Partensky等[17]根據(jù)原綠球藻中葉綠素b與葉綠素a2的比值高低,將原綠球藻分成高含量型原綠球藻(High-B/A)和低含量型原綠球藻(Low-B/A),在較強(qiáng)光照條件下,低含量型原綠球藻能生長(zhǎng),而高含量型原綠球藻則受到抑制[16]。West等[18]根據(jù)原綠球藻的16S rDNA序列和對(duì)光適應(yīng)能力,粗略的將原綠球藻分成弱光適應(yīng)型(Low-Light Adapted,LLA)和強(qiáng)光適應(yīng)型((High-Light Adapted,HLA)。LLA型與High-B/A型是同一類(lèi)[19],LLA型主要分布在深層海域,HLA分布在淺層海域,這一規(guī)律受到Huang等[20]的研究所證實(shí)。到目前為止,已發(fā)現(xiàn)海洋中原綠球藻HLA型和LLA型各有6個(gè)進(jìn)化分枝,且HLA型和LLA型間可能存在過(guò)渡型,見(jiàn)圖1。原綠球藻的分布主要受到水體深度和緯度的影響,從全球范圍看主要分布在南緯48°和北緯45°之間[6]。

      圖1 海洋中原綠球藻ITS區(qū)基因序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.1Phylogenetic tree constructed with ITS sequences from Prochlorococcus in marine

      海洋聚球藻遺傳多樣性較為復(fù)雜,Waterbury等[23]基于聚球藻的生境及G+C含量,將聚球藻分成6個(gè)分枝,隨后Fuller等[22]基于16S rDNA序列將海洋中的聚球藻分成10個(gè)進(jìn)化簇(Clusters I-X),其中,Cluster V的聚球藻遺傳多樣性很豐富[15],且位于該簇內(nèi)的聚球藻表型較復(fù)雜。Rocap等[24]基于ITS區(qū)將分離純化且位于Cluster V中的25株聚球藻分成6個(gè)進(jìn)化枝(Clades I-VI),其中的三個(gè)進(jìn)化枝與其表型相關(guān),即Clade III與運(yùn)動(dòng)型聚球藻相關(guān)[25],Clade I和III與顏色適應(yīng)型聚球藻相關(guān)[21],Clade VI與缺乏藻尿膽素型聚球藻相關(guān)[24]。由于研究對(duì)象的范圍狹窄,致使對(duì)聚球藻的分析較片面。為了更好的揭示聚球藻的基因多樣性與其表型間的關(guān)系,學(xué)術(shù)界對(duì)Cluster V的內(nèi)部分類(lèi)進(jìn)行了深入的研究,將其重新界定為2個(gè)進(jìn)化亞簇(subclusters 5.1和5.2)[26]。Huang等[20]于2012年在河口和沿海地區(qū)發(fā)現(xiàn)一些獨(dú)特的聚球藻菌群,它們主要分布在Cluster V中,進(jìn)一步豐富了Cluster V中的亞簇分型,即3個(gè)進(jìn)化亞簇(subclusters 5.1、5.2和5.3),并將Cluster V中的聚球藻分為27個(gè)進(jìn)化分枝(Clades I~XVI,CB1~CB5,5.3 -I~5.3-VI)。聚球藻分布范圍比原綠球藻廣,主要分布在60°S~50°N之間[27]。在環(huán)境影響因素中,溫度和光照對(duì)藍(lán)藻豐度的影響較大,赤道附近溫度高、光照強(qiáng)度大,抑制藍(lán)藻生長(zhǎng),降低藍(lán)藻豐度[27-28],導(dǎo)致其分布呈向兩極移動(dòng)的趨勢(shì)。

      Flombaum等[27]利用海洋聚球藻和原綠球藻的分布情況建立了生態(tài)位模型?;?6S rDNA和ITS區(qū)分析海洋中藍(lán)藻的遺傳多樣性及藍(lán)藻進(jìn)化地位,發(fā)現(xiàn)海洋藍(lán)藻可分成不同的進(jìn)化分枝,這些進(jìn)化分枝可以代表其對(duì)應(yīng)的生態(tài)單元。利用這些生態(tài)單元間藍(lán)藻分布與豐度等方面的差異來(lái)分析海洋藍(lán)藻與環(huán)境間的互作機(jī)制,為完善生態(tài)位模型奠定基礎(chǔ)。

      海洋藍(lán)藻多樣性的研究不僅局限于原綠球藻和聚球藻,還有其它絲狀藍(lán)藻。Thacker等[29]采用引物CYA106F/CYA781Ra/b[30]發(fā)現(xiàn)熱帶海洋中存在林氏藻屬(Lyngbya)、束藻屬(Symploca)和一些未知的絲狀藍(lán)藻。Laamanen等[31]用引物16CITS/23CITS擴(kuò)增部分間隔區(qū)序列(ITS1-S),分析波羅的海中節(jié)球藻的多樣性,將其劃分為兩簇,即產(chǎn)節(jié)球藻素型和不產(chǎn)節(jié)球藻素型,見(jiàn)表1。以上研究表明在海洋生態(tài)系統(tǒng)中,除單細(xì)胞球狀藍(lán)藻外,還存在著人們關(guān)注度較少的絲狀藍(lán)藻。

      表1 研究藍(lán)藻多樣性的PCR引物Tab.1Primer sets for study of cyanobacterial diversity

      2 湖泊中藍(lán)藻多樣性

      湖泊是陸地表面洼地積水形成的比較寬廣的水域。近年來(lái),湖泊中藻類(lèi)大量繁殖的一種自然生態(tài)現(xiàn)象(即“水華”)頻發(fā),引起人們的重視。藍(lán)藻是引起“水華”的元兇之一,在不同湖泊中藍(lán)藻組成差異較大。如瑞士的蘇黎世湖(Lake Zurich)引起“水華”的主要藍(lán)藻有微囊藻(Microcystis)、魚(yú)腥藻(Ana-baena)和浮絲藻(Planktothrix)等[37];加拿大的安大略湖(Lake Ontario)引起“水華”的主要藍(lán)藻有束絲藻(Aphanizomenon)、聚球藻(Synechococcus)和魚(yú)腥藻(Anabaena)等[38];希臘的卡斯托里亞湖(Lakes Kastoria)引起“水華”的主要藍(lán)藻有微囊藻(Microcystis)、魚(yú)腥藻(Anabaena)、束絲藻(Aphanizomenon)和柱胞藻(Cylindrospermopsis)等[39]。可見(jiàn)引起“水華”現(xiàn)象中常見(jiàn)的絲狀藍(lán)藻是魚(yú)腥藻,球狀藍(lán)藻是微囊藻[37-39],且它們呈現(xiàn)出時(shí)間上的規(guī)律變化[32,34]。Cai等[32]用引物CYA359F/CYA781Ra/b對(duì)巢湖“水華”中藍(lán)藻DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增,克隆測(cè)序發(fā)現(xiàn)魚(yú)腥藻和微囊藻是優(yōu)勢(shì)菌群,且隨溫度變化發(fā)生菌群的演替,7月-8月時(shí),微囊藻是優(yōu)勢(shì)菌群;而3月、4月、5月和12月時(shí),魚(yú)腥藻是優(yōu)勢(shì)菌群。Liu等[34]用引物ana-its/ULR對(duì)太湖浮游性魚(yú)腥藻(Dolichospermum)DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增并進(jìn)行了序列測(cè)定,發(fā)現(xiàn)浮游魚(yú)腥藻的L型和W型是其優(yōu)勢(shì)基因型,W型浮游性魚(yú)腥藻在4月-9月豐度較大,且隨溫度發(fā)生從W型到L型的演替。微囊藻素合成酶基因(mcy)是功能基因,可用于分析產(chǎn)毒藍(lán)藻(微囊藻、浮絲藻和魚(yú)腥藻)的多樣性,該基因分為10個(gè)基因型(mcyA-mcyJ),其中mcyA、mcyD、mcyG和mcyJ是關(guān)鍵基因型[40]。Rinta-Kanto等[36]用引物mcyA-Cd 1R/mcyA-Cd 1F對(duì)伊利湖(Lake Erie)中藍(lán)藻DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增,克隆測(cè)序發(fā)現(xiàn)微囊藻和浮絲藻具有空間上的分布差異,并發(fā)現(xiàn)一些新的產(chǎn)毒藍(lán)藻。

      湖泊中藍(lán)藻除魚(yú)腥藻和微囊藻外,還有一些具有地域特色的藍(lán)藻類(lèi)群。Taton等[10]用變性梯度凝膠電泳(DGGE)和克隆測(cè)序技術(shù)解析了南極的弗里克塞爾湖(Lake Fryxell)中藍(lán)藻遺傳多樣性,發(fā)現(xiàn)念珠藻(Nostoc)、節(jié)球藻(Nodularia)、顫藻(Oscillatoria)和席藻(Phormidium)是優(yōu)勢(shì)藍(lán)藻菌群,其中頂突顫藻(Oscillatoria cf.subproboscidea)是該地區(qū)特有的藍(lán)藻;Dorador等[41]用PCR-DGGE和克隆測(cè)序技術(shù)研究智利高原上的鹽湖(Salar de Huasco)中藍(lán)藻遺傳多樣性,發(fā)現(xiàn)顫藻目(Oscillatoriales)、念珠藻目(Nostocales)和色球藻目(Chroococcales)是優(yōu)勢(shì)菌群;Rastogi等[42]用直接測(cè)序法研究印度王舍城(Rajgir)的溫泉中藍(lán)藻遺傳多樣性,發(fā)現(xiàn)藍(lán)桿藻(Cyanothece)、念珠藻(Nostoc)、偽枝藻(Scytonema)和膠須藻(Rivularia)是優(yōu)勢(shì)菌群。以上研究表明,在不同湖泊環(huán)境中都存在特有的藍(lán)藻類(lèi)群,但總體來(lái)說(shuō)湖泊中藍(lán)藻的優(yōu)勢(shì)菌群為絲狀藍(lán)藻,球狀藍(lán)藻相對(duì)較少[43]。

      3 稻田中藍(lán)藻多樣性

      藍(lán)藻是稻田生態(tài)系統(tǒng)中一類(lèi)重要的微生物類(lèi)群[33],主要以絲狀多細(xì)胞態(tài)藍(lán)藻為主[8],如念珠藻屬(Nostoc)和魚(yú)腥藻屬(Anabaena)約占稻田藍(lán)藻菌群的80%[44]。1939年De[45]報(bào)道了固氮藍(lán)藻在印度水稻田中繁殖并提供氮肥,在不施肥的情況下,能保證水稻連年保持較高的產(chǎn)量,稻谷增產(chǎn)10%~30%[46],稻田藍(lán)藻的固氮作用受到人們的廣泛重視。研究發(fā)現(xiàn)念珠藻屬、筒孢藻屬(Cylindrospermum)等[47]藍(lán)藻具有固氮作用,是潛在的生物氮肥生產(chǎn)者。但藍(lán)藻過(guò)量繁殖,尤其是在泡田后30天之內(nèi),會(huì)影響稻苗的生長(zhǎng),在一定程度上也會(huì)引起減產(chǎn)[48]。

      在稻田生態(tài)系統(tǒng)中,藍(lán)藻種類(lèi)受到很多因素的影響,如土壤理化性質(zhì)、水分、光照強(qiáng)度、化肥施用狀況及農(nóng)藥等。當(dāng)土壤pH為中性至弱堿性[48]、稻田處于漬水條件下及光照強(qiáng)度弱時(shí)[33],藍(lán)藻多樣性較豐富;反之藍(lán)藻多樣性會(huì)降低。肥料對(duì)藍(lán)藻的影響較復(fù)雜,在施肥與否的條件下,念珠藻和魚(yú)腥藻都是優(yōu)勢(shì)菌群;當(dāng)施用肥料時(shí),降低具有固氮作用的異形胞生長(zhǎng)速率[49]。Kumari等[50]按照10 kg·hm-2~30 kg·hm-2量施用農(nóng)藥丁草胺時(shí),發(fā)現(xiàn)低濃度時(shí)提高了藍(lán)藻多樣性,而高濃度處理降低了藍(lán)藻多樣性。

      對(duì)稻田中藍(lán)藻多樣性的研究主要分兩部分,即稻田水體和稻田土壤。針對(duì)稻田水體中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)研究報(bào)道很多,但對(duì)藍(lán)藻及其多樣性進(jìn)行調(diào)查還鮮有報(bào)道[51]。稻田土壤中藍(lán)藻多樣性的研究主要集中在中國(guó)福建省、日本及印度等水稻主產(chǎn)區(qū)。2005年Song等[33]用CYA359F/16S-1051R、CYA359F/CYA781R兩對(duì)引物對(duì)中國(guó)福建省稻田土壤中藍(lán)藻DNA進(jìn)行半巢式PCR擴(kuò)增,用DGGE技術(shù)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在9月時(shí)藍(lán)藻多樣性達(dá)到峰值,且水稻生長(zhǎng)季時(shí)土壤中藍(lán)藻多樣性高于水稻收獲后的時(shí)期。2008年Asari等[8]用引物CYA106F-GC/CYA781R(a)對(duì)日本稻田秸稈上藍(lán)藻菌群進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)測(cè)得的DGGE條帶序列歸分為5個(gè)進(jìn)化分枝,絲狀藍(lán)藻主要分布在III和IV進(jìn)化枝上。由于CYA781R(a)是絲狀藍(lán)藻的特異性引物,該研究未發(fā)現(xiàn)秸稈上存在球狀藍(lán)藻,進(jìn)而可能降低了對(duì)藍(lán)藻多樣性的評(píng)估。最近,Wang等[52]對(duì)吉林大安堿地稻田單細(xì)胞藍(lán)藻16S-23S間ITS基因克隆測(cè)序分析發(fā)現(xiàn),有50%左右的克隆與已知序列相似度介于50%~76%之間,并總結(jié)認(rèn)為稻田中存在7個(gè)獨(dú)特單細(xì)胞藍(lán)藻類(lèi)群,表明稻田中生存著一些迄今為止未知的單細(xì)胞藍(lán)藻微生物。

      4 展望

      利用藍(lán)藻的核糖體DNA以及一些功能基因等序列進(jìn)行藍(lán)藻遺傳多樣性研究并取得了一定的進(jìn)展。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn):16S rDNA是一段耐受環(huán)境脅迫的保守序列,一般可鑒定到屬以上的分類(lèi)單位;ITS區(qū)雖然存在保守性,與16S rDNA相比受環(huán)境脅迫影響相對(duì)較大,它能積累比16S rDNA更多的突變位點(diǎn),可用于亞屬或種水平的鑒定;現(xiàn)有的23S rDNA數(shù)據(jù)庫(kù)較小,僅能鑒定到門(mén)或科[35],只能用于傳統(tǒng)方法的補(bǔ)充說(shuō)明;功能基因適用范圍較廣,不適合單獨(dú)用于藍(lán)藻多樣性的研究,可作為16S rDNA的補(bǔ)充信息或?qū)μ囟ㄋ{(lán)藻類(lèi)群的分析,為精確的進(jìn)行種屬鑒定作補(bǔ)充說(shuō)明。

      大量研究發(fā)現(xiàn),不同生態(tài)系統(tǒng)中藍(lán)藻多樣性存在較大差異,各自都有特有的類(lèi)群,這表明藍(lán)藻的分布與其所處的環(huán)境有一定的關(guān)系。上述研究均是基于從環(huán)境DNA(eDNA)中擴(kuò)增出不同藍(lán)藻的基因來(lái)進(jìn)行解析,但到目前為止,采用一些已報(bào)道的藍(lán)藻引物,都會(huì)擴(kuò)增出一些非藍(lán)藻序列,所以完全依賴于分子生物學(xué)技術(shù)研究環(huán)境中的藍(lán)藻可能會(huì)高估其多樣性。故此,應(yīng)將傳統(tǒng)的分離純化、形態(tài)觀察和分子生物學(xué)的方法進(jìn)行有效結(jié)合,才能更有效地解析環(huán)境中藍(lán)藻群落結(jié)構(gòu)組成。

      海洋是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),面積大、分布廣、受多種因素影響,其中藍(lán)藻的分布問(wèn)題更為復(fù)雜。盡管Flombaum等[27]已經(jīng)收集了近年來(lái)的一些聚球藻和原綠球藻的分布數(shù)據(jù)及相關(guān)的環(huán)境變量,建立了藍(lán)藻的生態(tài)位模型。可是近幾十年來(lái),全球氣候變化日趨復(fù)雜,海洋中微生物的分布規(guī)律日漸模糊。因此,需要在不同地點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期定位試驗(yàn),綜合各點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù),才能建立出海洋中微生物的生態(tài)位模型,為日后進(jìn)一步預(yù)測(cè)海洋環(huán)境變化和研究生物地球化學(xué)循環(huán)奠定基礎(chǔ)。對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中藍(lán)藻多樣性的研究較為深入,認(rèn)為“水華”是藍(lán)藻及其相關(guān)微生物共同作用的結(jié)果。在湖泊中一些新的藍(lán)藻種屬不斷被發(fā)現(xiàn),藍(lán)藻及其伴生細(xì)菌間相互作用關(guān)系仍未明確。因此,需將研究重點(diǎn)放在藍(lán)藻菌株分離純化及其生理特性等方面的研究上;在全球變暖的背景下,調(diào)查藍(lán)藻多樣性對(duì)各種溫室氣體疊加效應(yīng)的響應(yīng)機(jī)理。在稻田生態(tài)系統(tǒng)中一些有固氮作用的藍(lán)藻菌株不斷被發(fā)現(xiàn),但是它的生理特性及其與周?chē)h(huán)境間的相互作用機(jī)理尚不明晰。因此,需將研究重點(diǎn)放在固氮藍(lán)藻的分離純化及其生理特性等方面的研究上,為將來(lái)開(kāi)發(fā)生物氮肥奠定基礎(chǔ)。

      [1]Mann N H,Clokie M R.Cyanophage.In:Whitton B A(ed)Ecology of cyanobacteria II:Their diversity in space and time[M].New York: Springer,2012.

      [2]Tomitani A,Knoll A H,Cavanaugh C M,et al.The evolutionary diversification of cyanobacteria:molecular–phylogenetic and paleontological perspectives[J].Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America,2006,103(14):5442-5447.

      [3]Shi T,F(xiàn)alkowski P G.Genome evolution in cyanobacteria:The stable core and the variable shell[J].Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America,2008,105(7):2510-2515.

      [4]Ferran G P,Jayne B,Susanne N,et al.Estimates of global cyanobacterial biomass and its distribution[J].Algological Studies,2003,109: 213–227.

      [5]Wood S A,Rueckert A,Cowan D A,et al.Sources of edaphic cyanobacterial diversity in the dry valleys of eastern Antarctica[J].International Society for Microbial Ecology,2008,2(3):308-320.

      [6]Zwirglmaier K,Jardillier L,Ostrowsk M,et al.Global phylogeography of marine Synechococcus and Prochlorococcus reveals a distinct partitioning of lineages among oceanic biomes[J].Environmental Microbiology,2008,10(1):147-161.

      [7]Zwart G,Kamst-van Agterveld M P,van der Werff-Staverman I,et al.Molecular characterization of cyanobacterial diversity in a shallow eutrophic lake[J].Environmental Microbiology,2005,7(3):365-377.

      [8]Asari N,Ishihara R,Nakajima Y,et al.Cyanobacterial communities of rice straw left on the soil surface of a paddy field[J].Biology and Fertility of Soils,2008,44:605-612.

      [9]Garcia-Pichel F,López-Cortés A,Nübel U.Phylogenetic and morphological diversity of cyanobacteria in soil desert crusts from the ColoradoPlateau[J].Applied and Environmental Microbiology,2001,67(4):1902-1910.

      [10]Taton A,Grubisic S,Brambilla E,et al.Cyanobacterial diversity in natural and artificial microbial mats of lake fryxell(McMurdo Dry Valleys,Antarctica):a morphological and molecular approach[J].Applied and Environmental Microbiology,2003,69(9):5157-5169.

      [11]Wu Z X,Shi J Q,Xiao P,et al.Phylogenetic analysis of two cyanobacterial genera Cylindrospermopsis and Raphidiopsis based on multi-gene sequences[J].Harmful Algae,2011,10(5):419-425.

      [12]Waterbury J B,Watson S W,Guillard R R L,et al.Widespread occurrence of a unicellular,marine,planktonic,cyanobacterium[J].Nature,1979,277(5694):293-294.

      [13]Chisholm S W,Olson R J,Zettler E R,et al.A novel free-living prochlorophyte abundant in the oceanic euphotic zone[J].Nature,1988,334:340-343.

      [14]Scanlan D J,West N J.Molecular ecology of the marine cyanobacterial genera Prochlorococcus and Synechococcus[J].FEMS Microbiology E-cology,2002,40(1):1-12.

      [15]Moore L R,Rocap G,Chisholm S W.Physiology and molecular phylogeny of coexisting Prochlorococcus ecotypes[J].Nature,1998,393 (6684):464-467.

      [16]Moore L R,Chisholm S W.Photophysiology of the marine cyanobacterium Prochlorococcus:ecotypic differences among cultured isolates[J].Limnology and Oceanography,1999,44(3):628-638.

      [17]Partensky F,Hess W R,Vaulot D.Prochlorococcus,a marine photosynthetic prokaryote of global significance[J].Microbiology and Molecular Biology Reviews,1999,63(1):106-127.

      [18]West N J,Schonhuber W A,F(xiàn)uller N J,et al.Closely related Prochlorococcus genotypes show remarkably different depth distributions in two oceanic regions as revealed by in situ hybridization using 16S rRNA-targeted oligonucleotides[J].Microbiology-Sgm,2001,147(7):1731 -1744.

      [19]Moore L R,Post A F,Rocap G,et al.Utilization of different nitrogen sources by the marine cyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus[J].Limnology and Oceanography,2002,47(7):989-996.

      [20]Huang S J,Wilhelm S W,Harvey H R,et al.Novel lineages of Prochlorococcus and Synechococcus in the global oceans[J].The ISME Journal,2012,6(2):285-297.

      [21]Palenik B.Chromatic adaptation in marine Synechococcus strains[J].Applied and Environmental Microbiology,2001,67(2):991-994.

      [22]Fuller N J,Marie D,Partensky F,et al.Clade-specific 16S ribosomal DNA oligonucleotides reveal the predominance of a single marine Synechococcus clade throughout a stratified water column in the Red Sea[J].Applied and Environmental Microbiology,2003,69(5):2430-2443.

      [23]Waterbury J B,Rippka R.Subsection I.Order Chroococcales Wettstein 1924,emend[M].In:Staley J T,Bryant M P,Pfennig N,eds.Bergey's manual of systematic bacteriology.Baltimore:Williams and Wilkins,1989.

      [24]Rocap G,Distel D L,Waterbury J B,et al.Resolution of Prochlorococcus and Synechococcus ecotypes by using 16S-23S ribosomal DNA internal transcribed spacer sequences[J].Applied and Environmental Microbiology,2002,68(3):1180-1191.

      [25]Waterbury J B,Watson S W,Valois F W,et al.Biological and ecological characterization of the marine unicellular cyanobacterium Synechococcus[J].Can Bull Fish Aquat Sci,1986,214(71):120.

      [26]Herdman M,Castenholz R W,Iteman I,et al.Subsection I(Formerly Chroococcales Wettstein 1924,emend.Rippka,Deruelles,Waterbury,Herdman and Stanier 1979).In:Boone D R,Castenholz R W,Garrity G M,eds.Bergey's Manual of Systematic Bacteriology,2nd ed.,vol.1.The archaea and the deeply branching and phototrophic bacteria[M].New York:Springer Publishers,2001.

      [27]Flombaum P,Gallegos J L,Gordillo R A,et al.Present and future global distributions of the marine cyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2013,110(24):9824-9829.

      [28]Llabres M,Agusti S.Picophytoplankton cell death induced by UV radiation:Evidence for oceanic Atlantic communities[J].Limnology and Oceanography,2006,51(1):21-29.

      [29]Thacker R W,Paul V J.Morphological,chemical,and genetic diversity of tropical marine cyanobacteria Lyngbya spp.and Symploca spp.(Oscillatoriales)[J].Applied and Environmental Microbiology,2004,70(6):3305-3312.

      [30]Nübel U,Garcia-Pichel F,Muyzer G.PCR primers to amplify 16S rRNA genes from cyanobacteria[J].Applied and Environmental Microbiology,1997,63(8):3327-3332.

      [31]Laamanen M J,Gugger M F,Lehtimaki J M,et al.Diversity of toxic and nontoxic nodularia isolates(cyanobacteria)and filaments from the Baltic Sea[J].Applied and Environmental Microbiology,2001,67(10):4638-4647.

      [32]Cai Y F,Kong F X.Diversity and dynamics of picocyanobacteria and bloom-forming cyanobacteria in a large shallow eutrophic lake(lake Chaohu,China)[J].Journal of Limnology,2013,72(3):473-484.

      [33]Song T,Martensson L,Eriksson T,et al.Biodiversity and seasonal variation of the cyanobacterial assemblage in rice paddy field in Fujian,China[J].FEMS Microbiology Ecology,2005,54(1):131-140.

      [34]Liu Y,Xu Y,Xiao P,et al.Genetic analysis on Dolichospermum(Cyanobacteria;sensu Anabaena)populations based on the culture-independent clone libraries revealed the dominant genotypes existing in Lake Taihu,China[J].Harmful Algae,2014,31:76-81.

      [35]Steven B,McCann S,Ward N L.Pyrosequencing of plastid 23S rRNA genes reveals diverse and dynamic cyanobacterial and algal populationsin two eutrophic lakes[J].FEMS Microbiology Ecology,2012,83(2):607-615.

      [36]Rinta-Kanto J M,Wilhelm S W.Diversity of microcystin-producing cyanobacteria in spatially isolated regions of Lake Erie[J].Applied and Environmental Microbiology,2006,72(7):5083-5085.

      [37]Deng L,Hayes P K.Evidence for cyanophages active against bloom-forming freshwater cyanobacteria[J].Freshwater Biology,2008,53 (6):1240-1252.

      [38]Molot L A,Li G Y,F(xiàn)indlay D L,et al.Iron-mediated suppression of bloom-forming cyanobacteria by oxine in a eutrophic lake[J].Freshwater Biology,2010,55(5):1102-1117.

      [39]Kormas K A,Gkelis S,Vardaka E,et al.Morphological and molecular analysis of bloom-forming cyanobacteria in two eutrophic,shallow Mediterranean lakes[J].Limnologica-Ecology and Management of Inland Waters,2011,41(3):167-173.

      [40]Tanabe Y,Kaya K,Watanabe M M.Evidence for recombination in the microcystin synthetase(mcy)genes of toxic cyanobacteria Microcystis spp[J].Journal of Molecular Evolution,2004,58(6):633-641.

      [41]Dorador C,Vila I,Imhoff J F,et al.Cyanobacterial diversity in Salar de Huasco,a high altitude saline wetland in northern Chile:an example of geographical dispersion?[J].FEMS Microbiology Ecology,2008,64(3):419-432.

      [42]Rastogi R P,Kumari S,Richa,et al.Molecular characterization of hot spring cyanobacteria and evaluation of their photoprotective compounds[J].Canadian Journal of Microbiology,2012,58(6):719-727.

      [43]Scheffer M,Rinaldi S,Gragnani A,et al.On the dominance of filamentous cyanobacteria in shallow,turbid lakes[J].Ecology,1997,78 (1):272-282.

      [44]Prasanna R,Jaiswal P,Nayak S,et al.Cyanobacterial diversity in the rhizosphere of rice and its ecological significance[J].Indian Journal of Microbiology,2009,49(1):89-97.

      [45]De P K.The role of blue-green algae in nitrogen fixation in rice-field[J].Proceedings of the Royal Society of London Series B,1939,127: 121-139.

      [46]沈銀武,黎尚豪.固氮藍(lán)藻培養(yǎng)和應(yīng)用的結(jié)果與展望[J].水生生物學(xué)報(bào),1993,17(4):357-364.

      [47]Kumari N,Narayan O P,Rai L C.Understanding butachlor toxicity in Aulosira fertilissima using physiological,biochemical and proteomic approaches[J].Chemosphere,2009,77(11):1501-1507.

      [48]Nayak S,Prasanna R.Soil pH and its role in cyanobacterial abundance and diversity in rice field soils[J].Applied Ecology and Environmental Research,2007,5(2):103-113.

      [49]Choudhary K K,Bimal R.Distribution of nitrogen-fixing cyanobacteria(Nostocaceae)during rice cultivation in fertilized and unfertilized paddy fields[J].Nordic Journal of Botany,2010,28(1):100-103.

      [50]Kumari N,Narayan O P,Rai L C.Cyanobacterial diversity shifts induced by butachlor in selected indian rice fields in Eastern Uttar Pradesh and Western Bihar analyzed with PCR and DGGE[J].Journal of Microbiology and Biotechnology,2012,22(1):1-12.

      [51]Shibagaki-Shimizu T,Nakayama N,Nakajima Y,et al.Phylogenetic study on a bacterial community in the floodwater of a Japanese paddy field estimated by sequencing 16S rDNA fragments after denaturing gradient gel electrophoresis[J].Biology and Fertility of Soils,2006,42 (4):362-365.

      [52]Wang G H,Liu J J,Yu Z H,et al.Unique distribution of cyanobacterial podoviruses and their potential hosts in a paddy field of Northeast China[J].FEMS Microbiology Ecology,2014,90(1):331-334.

      Molecular Biological Research Progress in Genetic Diversity of Cyanobacteria

      CAO Kun1,2,JING Rui-yong1,2,WANG Guang-hua1,GUO Yong-xia2
      (1.Key Laboratory of Mollisols Agroecology,Northeast Institute of Geography and Agroecology,CAS,Harbin 150081,China; 2.Heilongjiang BaYi Agricultural University,Daqing 163319,China)

      Cyanobacteria are a kind of photosynthetic and oxygen-producing prokaryotic microorganisms which are widely spread in ocean,lake,paddy field,desert and even in some extremely adverse environments.Studying the genetic diversity of cyanobacteria is very important in understanding species evolution,exploitation and utilization of resources.In this paper,we reviewed the research progress on genetic diversity of cyanobacteria in marine,lake and paddy field based on molecular biological techniques.The distribution patterns of cyanobacteria and several unique cyanobacterial groups exist in different environments were summarized.Meanwhile,the effect of environmental factors on cyanobacterial diversity was discussed and several research problems and future research tendencies of cyanobacterial diversity study were proposed.

      cyanobacterial diversity;marine;lake;paddy field;molecular biological technique

      S182;Q-9

      A

      10.11689/j.issn.2095-2961.2015.04.007

      2095-2961(2015)04-0183-07

      2015-04-02;

      2015-05-17.

      國(guó)家自然科學(xué)基金(41271262,31300425);中國(guó)科學(xué)院"百人計(jì)劃"項(xiàng)目.

      曹焜(1989-),男,黑龍江鶴崗人,在讀碩士,研究方向?yàn)檗r(nóng)藥環(huán)境毒理.

      王光華(1966-),男,黑龍江海林人,博士,研究員,主要從事微生物生態(tài)研究.

      郭永霞(1970-),女,山東膠南人,博士,教授,主要從事植物保護(hù)教學(xué)及科研.

      猜你喜歡
      魚(yú)腥球藻微囊
      建議將Pseudanabaena譯成“假魚(yú)腥藻屬”而不是“偽魚(yú)腥藻屬”
      真菌Simplicillium lanosoniveum DT06 對(duì)雨生紅球藻生長(zhǎng)與脂類(lèi)合成的影響
      可再生能源(2022年8期)2022-08-17 06:37:52
      呂克儉
      東坡赤壁詩(shī)詞(2019年5期)2019-11-14 10:36:10
      球藻沉浮的秘密植物
      大自然探索(2019年2期)2019-03-01 02:23:30
      聚球藻硅質(zhì)化作用初探
      高頻率使用芐嘧磺隆對(duì)固氮魚(yú)腥藻細(xì)胞生長(zhǎng)和抗氧化系統(tǒng)的影響
      反相高效液相色譜法檢測(cè)鯽魚(yú)組織中的節(jié)球藻毒素
      微囊懸浮-懸浮劑和微囊懸浮劑不是同種劑型
      微囊藻毒素-LR對(duì)秀麗線蟲(chóng)精子形成的毒性作用
      儋州市| 阿勒泰市| 堆龙德庆县| 汕尾市| 天津市| 轮台县| 赞皇县| 奉新县| 凌海市| 平定县| 晋中市| 盐城市| 宜丰县| 铜鼓县| 桃江县| 乌海市| 米脂县| 西盟| 卓资县| 吴堡县| 纳雍县| 拉萨市| 四子王旗| 灌南县| 南投市| 宁安市| 沙洋县| 龙南县| 东方市| 方城县| 竹北市| 察雅县| 渭南市| 义马市| 甘德县| 襄垣县| 苏尼特右旗| 新沂市| 木里| 河南省| 延安市|