土壤微生态

土壤是联系大气圈、水圈、岩石圈及生物圈物质与能量交换的重要纽带,土壤中不仅还有大量的碳、氮等化学元素,而且还包含很多微生物。近30年来,随着各种先进物理化学手段的出现,特别是高通量测序技术的指数式发展,土壤微生物学成为地球科学与生命科学的新兴学科增长点和交叉前沿。土壤微生物组(Soil Microbiome)是工农业生产、医药卫生和环境保护等领域的核心资源之一,已经成为新一轮科技革命的战略高地。

目前土壤微生物研究的主要方向

(1)不同环境因子影响下的土壤微生物多样性

土壤中微生物的种类和数量往往受到环境因子的影响,不同环境因子影响下的微生物群落结构不同。这里的环境因子可以指地区、海拔、温度、用地类型、水位、季节、施肥措施等等。研究不同影响因子下的微生物群落是常见的一种研究方法。

(2)土壤中特定功能微生物

土壤中的微生物参与和主导生态系统的地球生物化学循环,对许多元素的转化具有非常重要的推动作用。目前研究较多的循环途径有碳循环、氮循环、磷循环、硫循环等。检测特定循环中某一或多个功能微生物的种类和相对丰度,同时结合相应的理化因子分析,确定驱动该功能微生物群落结构变化的原因,是目前研究比较多的一个项目。

(3)植物与土壤微生物的关系研究

土壤为植物提供根系的生长环境,是植物生长的基础条件。土壤中微生物会通过影响土壤的元素间接影响植物的生长状况,有些微生物会侵入植物体内,进而直接影响植物体。植物本身及各部位与土壤微生物间的关系及相互作用是目前常见的研究。常见的文献有根系周围土壤、根际土、植物根系微生物的研究,植物根、茎、叶、根际土微生物研究等,根际土、根系表面、根系内部微生物的研究。

(4)土壤生物抗生素抗性基因的研究

抗生素的发明是人类医学史上的一个里程碑,但随着抗生素大量使用、传播,抗生素及其污染已成为一个全球性的健康问题。许多抗生素通过人体或动物,最终进入土壤、水体,从而影响整个生物链。目前已经有许多国家科学家开始着手研究土壤中抗生素抗性基因,目前研究多集中在养殖场附近或者使用大量堆肥的土壤中。

我们提供的服务

微生物多样性主要是指研究土壤中微生物的种类和相对丰度,即微生物群落结构。土壤中含有丰富的微生物,主要的微生物包括细菌、真菌、古菌、真核微生物等。针对检测不同的微生物类型,微生物多样性及相关检测主要分为以下几种检测服务:

(1)扩增子测序检测扩增子测序主要是针对性检测土壤中某一大类的微生物,如利用二代高通量测序技术检测细菌或真菌或真核微生物等(16S/18S/ITS等),得到某一类微生物的群落结构。

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(2)宏基因组检测:宏基因组检测主要是利用二代高通量测序技术检测土壤中全部的微生物,包括细菌、真菌、古菌、真核微生物等,得到全部微生物的种类和相对丰度。

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(3)功能基因测序:主要是利用二代高通量测序技术检测土壤中具有某种功能的微生物种类和相对丰度,如检测具有固氮功能的微生物群落结构。目前可以检测的有碳循环、氮循环、磷循环、硫循环等。微生物的某一特定功能都是由特定的功能基因决定,通过检测土壤中某一特定功能基因,可以找到土壤中具有特定功能的微生物种类和相对丰度。

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(4)微生物的定量检测(qPCR):主要是检测某类或某一特定微生物的绝对量。由于通过二代高通量测序只可以检测土壤中微生物的种类和相对丰度,随着微生物多样性项目的普及和深入,目前许多科研项目提出了更高的要求,希望检测微生物的绝对数量。目前可以用荧光定量PCR来进行土壤中总细菌或某一类微生物的定量检测。对于既想了解样本中微生物种类组成,又想得到样本中具体种类的绝对定量,可以考虑二代高通量测序和荧光定量PCR技术结合起来做。

(5)抗生素抗性基因的定量(qPCR)常见的抗生素抗性基因主要有四环素抗性基因、磺胺类抗性基因、红霉素抗性基因、链霉素抗性基因等,利用特定抗生素抗性基因的特异性引物,对特定抗性基因进行荧光定量PCR或高通量qPCR,可以实现对抗生素抗性基因的绝对定量。

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