信息高铁的低熵高通量性质验证

针对“人机物”三元融合的万物智能互联时代需求，中国科学院计算技术研究所的学者提出了“信息高铁”高通量低熵算力网的设计构想，在基础设施层提供低熵有序的支持，从而显著提升性能与品质.但信息高铁构想尚缺乏实验数据支撑.本文量化定义了通量、良率、CPU熵，分别用于刻画系统的性能、品质、无序程度；构建了信息高铁原型系统；并与基于Kubernetes容器编排的云计算系统进行对比.通过北京-南京的广域实验，验证了信息高铁原型系统可数量级提升良率和通量，其正则化后的CPU熵降至K8s系统的50%以下.本文通过提供实验数据分析结果，初步验证了信息高铁的低熵高通量潜力.     

汉江上游干支流沉积物细菌群落多样性和影响因素

为了解汉江上游干支流沉积物细菌多样性以及确定性过程和随机性过程在沉积物细菌群落构建过程中的相对重要性,基于Illumina高通量测序技术,分析了环境因子对细菌群落组成的影响,采用非度量多维尺度(NMDS)排序探究了季节之间沉积物细菌群落的差异,并结合中性群落模型和标准化随机率量化了确定性过程和随机过程对群落构建的影响。结果表明:汉江上游及其支流细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝藻门(Cyanophyta)、浮霉菌门(Planctomycetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)等组成；细菌群落在不同季节有显著差异；地理距离和环境因子对细菌群落结构影响较小,确定性过程并未在细菌群落组成中起到主导作用；随机过程很大程度上影响了群落在秋季和春季的组成,是沉积物细菌群落构建的主导因素。     

16S rRNA测序技术在饮用水全流程微生物多样性研究的应用

饮用水中微生物与人类健康息息相关.16S rRNA基因序列具有的普遍性及保守性,被越来越多地应用于饮用水水质全流程微生物多样性及群落结构研究.文中简要介绍了16S rRNA基因测序技术的发展历程,并基于16S rRNA基因测序技术在饮用水中的研究成果,探讨了全流程水环境条件与水中微生物多样性的相互关系.结果表明,水源水质、水处理工艺、供水管网条件均导致末梢水中的生物多样性差异,其中,水源水质与末梢水微生物种群结构密切相关,水处理工艺和供水管网特性对末梢水中微生物种群丰度影响较大.研究结果为高品质饮用水生物安全保障提供了新思路.     

油气微生物分子勘探技术与初步应用

油气微生物勘探技术因其多解性小、信噪比高、受环境影响小、经济快速的特点，越来越受到勘探家的重视。随着高通量测序、分子生物学技术及生物信息学的快速发展，从微生物群落整体的角度描述特定油气指示微生物的变化，已成为未来微生物勘探技术的重要发展方向。介绍土壤样品采集、DNA提取与分析、判别模型建立和有利区预测等4个油气微生物分子勘探技术关键环节，并针对土壤DNA提取和油气指示微生物检测进行重点阐述。工业级DNA提取技术研究发现，Griffth方法提取并纯化土壤微生物DNA效果最佳。针对大样本量工程，使用高通量移液工作站和商用多孔板DNA抽提试剂盒可大幅提高勘探效率；综合稳定性同位素探针和高通量测序的分子检测技术研究探明了典型含油气区主要油气指示微生物菌种分布规律，高频油指示菌(AMNR族)为节杆菌、分枝杆菌、诺卡氏菌和红螺菌，高频气指示菌为甲基球菌、甲基杆菌、甲基孢囊菌。微生物分子勘探技术在鄂尔多斯盆地杭锦旗地区的初步应用表明，该技术在黄土塬地貌区油气识别精度显著提升，在含油气性评价方面效果良好，为鄂尔多斯盆地北部致密气有利区带筛选提供了参考依据。      

北京市郊玉米质量安全风险因子及影响因素分析

以北京郊区10个农户的玉米种植地为研究对象,扦取种植期土壤样品、扬花期花穗样品、收获期及不同储藏时期的玉米样品,检测菌相、带菌量和真菌毒素等。结果表明,玉米产后整个自然晾晒储藏期间,储藏前期(产后一个月内)的发霉风险最高,其中镰刀菌属一直是优势菌群,其产生的毒素主要包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、玉米赤霉烯酮(ZEN)和伏马菌素(FB1、FB2),检出率分别为100%、95%和93%,且DON和ZEN在储藏期的超标率均大于40%,而其他毒素,如AFBs、OTA、ST、T-2、HT-2等均未检出。另外,采用高通量测序技术分析了土壤和花穗样品中真菌多样性与农艺因素的关系,发现,种植方式(清种/兼做)、灌溉情况、上季秸秆处理方式等因素会影响玉米植株污染真菌的种类和数量,进而导致玉米籽粒真菌毒素的污染水平出现差异。     

污水厂活性污泥菌群及其受纳湖泊水体菌群结构的差异性研究

应用Miseq高通量测序技术对武汉市汤逊湖污水处理厂活性污泥以及其收纳水体汤逊湖的菌群结构进行分析。结果表明,二者菌群结构差异显著,且污水厂菌群多样性更高,受纳水体菌群物种更加丰富。汤逊湖蓝细菌相对丰度最大(46.6%),主要为聚球藻。丛毛单胞菌科在污水厂和受纳水体中具有竞争优势。     

新鲜曲拉与干燥曲拉细菌群落结构的比较分析

比较研究西藏新鲜曲拉和干燥曲拉细菌多样性差异。通过Illumina MiSeq测序技术,分析西藏林芝产新鲜牦牛曲拉和干燥牦牛曲拉细菌16SrDNA V1-V3区基因序列,对不同状态牦牛曲拉细菌群落结构进行系统分析和比较。结果表明新鲜曲拉(XZL)获得(29 566.67±1 703.40)条高质量序列,聚成(594.33±36.26)个可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),干燥曲拉(GLZ)获得(33 604.67±2 042.39)条高质量序列,聚成(690.67±56.82)个OTUs。新鲜曲拉和干燥曲拉在门水平上主要细菌群落隶属于厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),在属水平上中新鲜曲拉检测出72个属,干燥曲拉检测出96个属,二者主要优势乳球菌属(Lactococcus)、沙雷氏菌属(Serratia)、不动杆菌属(Acinetobacter)。干燥曲拉的Alpha多样性指数相关指标辛普森指数(Simpson)指数的平均值为0.90±0.01、Chao1指数平均值为760.21±133.80、ACE指数平均值为775.91±116.98、香浓指数(Shannon)指数平均值为5.46±0.05,而新鲜曲拉的Simpson指数平均值为0.90±0.01、Chao1指数平均值为595.31±45.23、ACE指数平均值为602.15±49.33、Shannon指数平均值为5.39±0.17,由此可知与新鲜曲拉相比干燥曲拉细菌多样性更为丰富。     

不同大小沙田柚品质差异及其分子机理探究

本文研究不同大小沙田柚果实之间品质的差异,并探讨品质差异产生的机制。将沙田柚依据果实大小进行分类,测量可溶性固形物含量、种子数目、果皮厚度和果形指数,同时对不同大小的沙田柚进行转录组测序。结果表明,大小适中的沙田柚,即950~1000 g的沙田柚可溶性固形物含量高,沙田柚果皮厚度和种子数目随着沙田柚重量的增加而增大,果形指数不受沙田柚果实大小的影响。转录组测序后,比对KEGG数据库,显著富集了20条通路,其中10条涉及到风味品质相关的物质代谢,2条与植物激素相关。沙田柚果实大小和可溶性固形物含量、果皮厚度、种子数目相关,和果形指数无关,植物激素信号转导和风味物质代谢相关基因的差异表达可能是产生品质差异的原因。     

基于高通量测序技术分析东北豆酱的微生物多样性

为了解东北市售豆酱中的微生物多样性及其结构组成,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术,对东北市售5种常见豆酱进行细菌16S rDNA V4区及真菌ITS1~2区基因序列分析,探究其微生物的群落结构组成及其多样性。结果表明,5种豆酱中细菌有效序列共131462条,1732个OUT,真菌有效序列120336条,1040个OUT。样本在门的水平上,优势细菌门是厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),真菌为子囊菌门(Ascomycota)。在属水平上,细菌主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、肠杆菌属(Enterobacter)、明串珠菌属(Leuconostoc)、芽孢杆菌属(Bacillus)、色盐杆菌属(Chromohalobacter)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)。真菌主要为接合酵母属(Zygosaccharomycse)、曲霉属(Aspergillus)、赤霉属(Gibberella)、毛霉菌属(Mucor)、青霉菌属(Penicillium)。经OTU稀释性曲线的验证,能够证明本次实验结果覆盖了样品中绝大多数物种,实验结果较准确。综上所述,通过对豆酱进行高通量测序研究,发现其微生物群落和风味与其地理位置以及加工方式存在一定关系,加深了对成品豆酱中微生物群落结构和多样性的认识,能为今后豆酱的生产、保藏和优良菌种选育提供一定的理论支持。     

不同原料组成对黏豆包酸面团的真菌菌群及流变学特性的影响

为探究原料组成对东北地区黏豆包酸面团中的真菌菌群构成及流变学特性的影响,收集东北地区手工制作的黏豆包酸面团16份并依据原料组成不同分为A(江米+大米)、B(江米+黏玉米)、C(黏玉米、黄米和大米)和D(黄米+黏玉米)四组,采用高通量测序技术结合聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)研究黏豆包酸面团中真菌菌群构成,并测定酸面团的流变学特性、pH和总滴定酸度(TTA)。结果显示:在属水平上,A和C组检出的菌属除共有菌属[微囊藻属(Cystofilobasidium)、隐球酵母菌(Cryptococcus)、德巴利氏酵母属(Debaryomyces)和丝孢酵母属(Trichosporon)]外,A组中还发现曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、附球菌属(Epicoccum)、威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)和根霉属(Rhizopus),而C组中还发现汉逊氏酵母属(Hanseniaspora)。B组有隐球酵母属和德巴利氏酵母属;D组中仅含有汉逊氏酵母属。汉逊氏德巴利酵母(Dabaryomyces hansenii)为优势酵母。此外,添加玉米或黄米能提高酸面团的黏性和弹性。生酸面团的弹性模量、复合黏度与拟威尔酵母(Cyberlindnera)有显著正相关性(P<0.05),拟威尔酵母的发酵作用能增强酸面团的弹性。生酸面团的损耗因子与汉逊氏酵母属呈显著正相关(P<0.05),与隐球酵母菌及Naumovozyma呈显著负相关(P<0.05),即真菌可影响生酸面团的流体性质和固体性质;丝孢酵母属等真菌能加强熟酸面团的流体性质。pH与掷孢酵母属、汉纳酵母属和亚球壳属等真菌之间呈显著正相关(P<0.05),TTA值与微囊藻属、隐球酵母菌和青霉属等8个菌属呈显著负相关性(P<0.05),说明pH低和总酸度高的酸性环境抑制掷孢酵母属和微囊藻属等真菌的生长。因此,原料组成对黏豆包酸面团中真菌菌群构成有影响(江米和大米混合制备酸面团中酵母菌多样性最丰富),对酸面团的流变学特性也有一定的影响,且流变学特性、pH和TTA与酸面团中真菌有相关性。