《表2 铜离子处理覆盖土混合菌的高通量测序结果》

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《高通量测序技术在环境微生物领域的应用与进展》

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土壤微生物长期在特定环境下具有了某些特定的功能，是环境生态系统中C、N和其他养分流的关键。研究表明氨氧化细菌控制着消化作用的主要步骤，对土壤生态系统的保持和移动性起着重要的作用，且氨氧化细菌在高底物和高营养条件负责了大部分的氨氧化反应[56]。在高通量测序技术的辅助下，研究者还对土壤中功能微生物进行了深入探究。徐瑛等[57]将脱硫菌的筛选与新一代高通量测序技术相结合，发现土壤中Pseudomonas（假单胞菌属）、Ochrobactrum（苍白杆菌属）等多种脱硫功能菌。Kim等[58]在实验室模拟垃圾填埋场甲烷降解的覆盖层，通过基于DNA和RNA的核糖体标签焦磷酸测序对细菌群落进分析研究，研究表明甲烷氧化菌活跃区域RNA占80%，而DNA占20%。DNA与RNA的比较表明只基于DNA的分析可能会低估甲烷氧化菌的活跃成分。课题组从矿化垃圾中富集混合菌群，并利用其静息细胞进行了共代谢降解三氯乙烯（Trichloroethylene，TCE）的研究，结果表明该菌群对TCE有较强的亲和力和耐受性，且TCE降解符合Monad模型[59]。随后，课题组利用高通量测序技术对TCE驯化后典型垃圾填埋场覆盖土中功能微生物进行了属分类水平下的生物群落结构变化分析，结果见图4。研究发现覆盖土中Methylocystis（甲基孢囊菌属）、Methylobacillus（甲基菌属）、Methylophilaceae_uncultured（嗜甲基菌属）、Arthrobacter（节杆菌属）、Pseudomonas（假单胞菌属）等多种共代谢TCE功能菌。此外，课题组开展了铜离子浓度对三氯乙烯好氧生物降解影响的研究。如表2所示，铜离子浓度的变化影响了覆盖层混合菌群的结构和活性，进而影响了TCE降解机制。随着铜离子浓度的增加，II型甲烷氧化菌Methylocystaceae百分含量（36.1%到75.42%）显著增大，这说明了共代谢降解TCE成为了主要降解机制，而直接以TCE为碳源的Lactococcus（乳球菌属）、Methylophilus（嗜甲基菌属）、Bacillus（芽孢杆菌属）等功能微生物的百分含量都显著降低，甚至消失[60]。