Effects of Oxytetracycline on Population Growth and Genetic Diversity of Euplotesvannus (Marine Protist)

抗生素作为一类环境污染物在海岸带生境中广泛存在,它们对海洋原生生物遗传多样性的影响还不清楚.本工作以一种海洋纤毛虫原生生物(扇形游仆虫(Euplotes vannus))为例,研究了一种常见四环类抗生素(土霉素)对其生长的影响,并通过单细胞(个体)分析,探索了抗生素对其大核基因组中核糖体小亚基RNA基因(SSU r DNA)序列多样性的影响.结果表明,与对照组相比,3个土霉素处理组(1,10和20μg/m L)中纤毛虫的自然增长率随土霉素浓度升高显著降低,细胞大小则呈增大趋势.SSU r DNA序列单倍型多样性、核苷酸多样性和GC含量随抗生素浓度升高呈现降低趋势.序列单核苷酸多态性位点的碱基转..

环境变化对纤毛虫原生生物核糖体RNA基因SNP、拷贝数及其表达的影响

核糖体小亚基RNA基因（SSU或18S rDNA），由于其广泛存在性和物种特异性，是生物进化与生态学研究中最理想和最常用的分子标记之一。基于rDNA分子标记进行生物进化和生态学研究时，细胞中rDNA拷贝数及其序列变异程度将对研究结果产生直接影响。纤毛虫原生生物rDNA拷贝数与多态性总体上高于其他真核生物类群，且多态性与拷贝数呈正相关，该现象可能影响纤毛虫分子生态、种类鉴定及系统演化推断的准确度。不同个体，不同生长阶段或环境条件的变化都可能引起动、植物或原生生物细胞内rDNA量或拷贝数的变化，但环境因素引起rDNA拷贝数差异或序列多态性的原因，环境变化对rDNA及其表达产物的数量及其序列多态性的影响以及rDNA/RNA拷贝数与生物体水平的表型性状之间的关系还不清楚。另外，之前的研究多数是基于细胞群体水平或多细胞生物体进行的，缺乏基于单细胞水平的相关研究。 本工作中，我们选取三种单细胞异养纤毛虫作为模式生物，进行了温度、重金属铜离子（Cu2+）和四环类抗生素土霉素（OTC）三种环境条件下的处理实验，在单细胞水平上研究环境变化对纤毛虫原生生物细胞大小，核糖体基因拷贝数、表达量和序列变异程度的影响。得出的主要结论如下： （1）温度升高造成纤毛虫原生生物生长速率增加，细胞体积减少；而重金属和抗生素胁迫造成纤毛虫生长速率降低，细胞体积增加。纤毛虫细胞在温度变化的返回实验组中可恢复生长速率和细胞大小，具有表型可塑性，而在重金属和抗生素胁迫中，则不能恢复到原始水平，为有不可逆的毒性作用。 （2）基于单细胞水平的qPCR结果显示，本研究涉及的三种纤毛虫细胞均具有极高的rDNA/RNA拷贝数，且同一个细胞中，rRNA拷贝数显著多于rDNA拷贝数。温度升高造成rDNA/RNA拷贝数的显著减少，而重金属和抗生素胁迫则造成拷贝数的增加。将细胞内核糖体拷贝数和多态性与表型（细胞大小、生长速率）相关联，发现rDNA/RNA拷贝数与细胞大小显著正相关。此外，最大生长速率与细胞rRNA：rDNA比值并不良好相关，表明rRNA：rDNA比值并不是原生生物活性的良好指标。 （3）rDNA和rRNA分子标记种内单核苷酸多态性分析发现，AT→GC类型的碱基转换比GC→AT类型的碱基转换更常见。温度升高或重金属和抗生素胁迫情况下，rDNA/RNA中AT→GC突变率增多，导致序列GC含量的增加，用于提高核酸分子的灵活性或弯曲性，保证基因组稳定性。 （4）三种纤毛虫rDNA/RNA分子标记的种内变异度极高，基于97%的相似性水平，单个体内可得到多个rDNA/RNA序列可操作分类单元（OTU），温度升高引起OTU数目的增加，而重金属和抗生素胁迫则造成数目的减少。 本研究在前期纤毛虫原生生物单一个体内rDNA拷贝数及序列多态性的研究工作取得重要进展的基础上，主要深入分析环境变化对纤毛虫rDNA/RNA拷贝数和序列变异的影响，并解析分子生物学特征与表型（细胞大小、生长速率）的相关性。研究结果对基于rRNA与rDNA的原生生物分子生态学研究具有指导意义，为从rDNA角度理解原生生物生理生态适应机制提供了重要数据

滨海盐渍化土壤中氨氧化微生物丰度和多样性特征

为探究滨海盐土不同盐度梯度下氨氧化微生物的丰度和多样性特征,利用土壤化学和分子生态学手段(定量PCR、T-RFLP)对莱州湾南岸及黄河口4个河口断面(黄河、白浪河、堤河、胶莱河)14个不同盐度(6.4‰ ~ 51.1‰)盐渍化土壤样品的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的硝化潜势、丰度及多样性进行了分析。结果发现:土壤硝化潜势在高盐度(34.7‰ ~51.1‰)条件下被显著抑制,主要受土壤盐度、pH和NO_3~——N水平显著影响;AOA-amoA基因丰度比AOB-amoA高出两个数量级,在中盐度时丰度最高(9.92×10~6 copies/g土),在高盐度时受到显著抑制(5.28×10~6 copies/g土,P<0.05);AOB-amoA基因丰度受盐度的影响,低盐度时显著高于中、高盐度条件;然而AOA和AOB的多样性和群落结构受盐度梯度影响不大。相关分析表明,硝化潜势与AOA和AOB丰度均无显著相关性,而与AOA/AOB比值以及AOA的Shannon指数显著负相关。由此可见,滨海盐土中,盐度的波动对土壤氨氧化活性和功能微生物都会产生剧烈的影响,盐度和pH造成的土壤氮素有效性的变化可能是影响滨海盐土硝化活性和氨氧化微生物丰度及群落组成的关键因素

滨海盐渍化土壤中氨氧化微生物丰度和多样性特征

为探究滨海盐土不同盐度梯度下氨氧化微生物的丰度和多样性特征,利用土壤化学和分子生态学手段(定量PCR、T-RFLP)对莱州湾南岸及黄河口4个河口断面(黄河、白浪河、堤河、胶莱河)14个不同盐度(6.4‰ ~ 51.1‰)盐渍化土壤样品的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的硝化潜势、丰度及多样性进行了分析。结果发现:土壤硝化潜势在高盐度(34.7‰ ~51.1‰)条件下被显著抑制,主要受土壤盐度、pH和NO_3~——N水平显著影响;AOA-amoA基因丰度比AOB-amoA高出两个数量级,在中盐度时丰度最高(9.92×10~6 copies/g土),在高盐度时受到显著抑制(5.28×10~6 copies/g土,P<0.05);AOB-amoA基因丰度受盐度的影响,低盐度时显著高于中、高盐度条件;然而AOA和AOB的多样性和群落结构受盐度梯度影响不大。相关分析表明,硝化潜势与AOA和AOB丰度均无显著相关性,而与AOA/AOB比值以及AOA的Shannon指数显著负相关。由此可见,滨海盐土中,盐度的波动对土壤氨氧化活性和功能微生物都会产生剧烈的影响,盐度和pH造成的土壤氮素有效性的变化可能是影响滨海盐土硝化活性和氨氧化微生物丰度及群落组成的关键因素