異位發酵床微生物組多樣性（簡體書）

本書針對異位發酵床處理豬糞過程微生物組變化進行研究,全書共分5章,分別闡述了微生物發酵床概述、發酵床微生物宏基因組研究方法、異位發酵床微生物宏基因組分析、異位發酵床細菌微生物組多樣性以及異位發酵床真菌微生物組多樣性。另外,書後提供了真菌分類綱要和細菌分類綱要。
本書可供從事有機污染物微生物治理及其廢棄物循環利用及相關領域的科研人員、企業技術人員和管理人員參考,也可供高等學校環境科學與工程、生態學及相關專業師生參閱。

劉波，福建省農科院農業生物資源研究所院長，研究員，教授，1987年獲福建農大博士學位，1992-1994年德國波恩大學博士後， 1994-1995年美國密執根大學訪問學者，1996-2002年德國波恩大學每年1-3個月短期合作研究訪問學者，2002年至今被聘為德國波恩大學植物病理研究博士生第二導師，招收德國波恩大學的博士生3名，現任福建省農科院副院長，二級研究員，兼任中國農學會高新技術農業應用專業委員會副理事長，福建省科協常委，福建省農學會副會長，福建省專家協會常務理事，福建省生物化學及分子生物學學會副理事長，福建省昆蟲學會理事長，《中國農業科學》、《農業環境科學學報》、《中國生物防治》、《福建農業學報》等編委，德國波恩大學植物病理研究所第二博士生導師，浙江大學生物技術研究所博士生第二導師，福建農林大學研究生導師，福建省農業科學院微生物創新團隊和中德生防合作研究項目中方專家。

第一章 概述 / 1

第一節 微生物發酵床研究進展 1

一、微生物發酵床養豬技術起源 1

二、微生物發酵床養豬技術原理 2

三、微生物發酵床的管理 2

四、發酵床微生物特性研究 3

五、微生物發酵床墊料的資源化利用技術 6

第二節 基於宏基因組技術分析微生物組研究進展 7

一、微生物宏基因組技術發展與應用 7

二、細菌群落宏基因組研究進展 10

三、真菌群落宏基因組研究進展 21

第三節 異位發酵床的原理與結構 32

一、異位發酵床原理與處理工藝 32

二、異位微生物發酵床結構設計 33

三、異位微生物發酵床運行管理 35

四、討論 36




第二章 發酵床微生物宏基因組研究方法 / 39

第一節 概述 39

一、發酵床的原理與優勢 39

二、發酵床微生物群落研究進展 39

三、基於宏基因組技術分析微生物組研究 40

第二節 基於宏基因組技術分析發酵床微生物組研究方法 40

一、發酵床墊料樣本採集及墊料理化性質測定 40

二、發酵床墊料的發酵程度等級劃分 41

三、宏基因組高通量測序 41

四、宏基因組測序數據質控 41

五、分類操作單元(OTUs)聚類分析 41

六、分類操作單元(OTUs)抽平處理 41

七、核心微生物組(core microbiome)分析 41

八、物種分類和豐度分析 42

九、樣本複雜度分析 42

十、顯著性差異分析 42

第三節 發酵床微生物高通量測序與統計工作流程 43

一、微生物組高通量測序 43

二、短序列去雜 44

第四節 微生物發酵床細菌分類操作單元（OTU）分析 45

一、發酵床細菌分類操作單元(OTU)提取 45

二、發酵床細菌分類操作單元(OTU)比對 45

三、發酵床細菌分類操作單元(OTU)抽平處理 46

四、發酵床細菌分類操作單元(OTU)稀釋曲線 46

五、發酵床細菌分類操作單元(OTU)群落α-多樣性 48

六、發酵床部分樣本微生物(OTUs)物種譜系演化 49

第五節 微生物發酵床核心微生物組(OUTs) 分析 50

一、發酵床微生物組共有OTUs數與覆蓋樣本數關係 50

二、微生物發酵床冬季和春季共有與特有微生物組(OTUs)分析 50

三、發酵床微生物組(OTUs)豐度主成分分析 51

四、發酵床微生物組(OTUs)秩-多度曲線 51

五、發酵床微生物組(OTUs)物種累積曲線 52

六、發酵床微生物組(OTUs)分類階元數量分佈 53

七、發酵床微生物組(OTUs)豐度柱狀圖分析 53

八、發酵床冬季和春季微生物組(OTUs)豐度柱狀圖分析 54

九、發酵床微生物組(OTUs)物種豐度熱圖分析 54

十、發酵床微生物組(OTUs)物種豐度星圖分析 54

第六節 發酵床微生物組（OTUs）α-多樣性種類複雜度分析 56

一、發酵床單個樣本微生物組(OTUs)種類複雜度分析 56

二、發酵床冬季和春季微生物組(OTUs)箱線圖分析 56

三、發酵床微生物組(OTUs)α-多樣性指數秩和檢驗 56

第七節 發酵床微生物組（OTUs）β-多樣性種類複雜度分析 58

一、發酵床樣本間微生物組(OTUs)UniFrac距離 58

二、發酵床樣本間微生物組(OTUs)UniFrac距離聚類分析 58

三、發酵床樣本間微生物組(OTUs)主成分分析(PCA) 58

第八節 發酵床微生物組（OTUs）差異性分析 59

一、發酵床微生物組(OTUs)差異效應判別分析(LEfSe) 59

二、發酵床不同分類階元微生物組(OTUs)差異分析 60

三、發酵床屬分類階元微生物組(OTUs)差異分析 60

四、發酵床冬季和春季微生物組(OTUs)熱圖和主成分分析 61

第九節 發酵床微生物組（OTUs）種類冗餘（RDA）分析 61

一、梯度分析 61

二、分析結果 62

第十節 討論 62

一、我國畜禽糞便農業面源污染的治理 62

二、微生物宏基因已廣泛應用於微生物生態學研究 63

三、養豬發酵床微生物宏基因組分析 63

四、發酵床微生物組(OTUs)α-多樣性種類複雜度分析 63




第三章 異位發酵床微生物宏基因組分析 / 65

第一節 樣本採集與數據分析 65

一、樣本採集 65

二、宏基因組測定 66

三、數據分析 67

第二節 微生物組種類（OTUs）多樣性指數分析 73

一、細菌種類(OTUs)多樣性指數 73

二、真菌種類(OTUs)多樣性指數 74

第三節 微生物組種類稀釋曲線分析 75

一、細菌種類(OTUs)稀釋曲線分析 75

二、真菌種類(OTUs)稀釋曲線分析 75

第四節 微生物組種類（OTUs）豐度比例結構 77

一、細菌種類(OTUs)豐度比例結構 77

二、真菌種類(OTUs)豐度比例結構 80

第五節 微生物組種類（OTUs）成分分析 83

一、微生物種類主成分分析(PCA) 83

二、微生物種類主坐標分析(PCoA) 107

三、基於Beta多樣性距離的非度量多維尺度分析(NMDS) 108

第六節 異位發酵床細菌豐度結構 109

第七節 微生物組種類（OTUs）Venn 圖分析 113

一、細菌種類Venn圖數據采集 113

二、真菌種類Venn圖數據采集 152




第四章 異位發酵床細菌微生物組多樣性 / 159

第一節 細菌群落數量（reads）分佈多樣性 159

一、細菌門數量(reads)分佈結構 159

二、細菌綱數量(reads)分佈結構 162

三、細菌目數量(reads)分佈結構 165

四、細菌科數量(reads)分佈結構 170

五、細菌屬數量(reads)分佈結構 178

六、細菌種數量(reads)分佈結構 192

第二節 細菌群落種類（OTUs）分佈多樣性 193

一、細菌門種類(OTUs)分佈結構 193

二、細菌綱種類(OTUs)分佈結構 194

三、細菌目種類(OTUs)分佈結構 199

四、細菌科種類(OTUs)分佈結構 202

五、細菌屬種類(OTUs)分佈結構 209

六、細菌種種類(OTUs)分佈結構 223

第三節 細菌豐度（%）分佈多樣性 224

一、細菌門豐度(%)分佈結構 224

二、細菌綱豐度(%)分佈結構 229

三、細菌目豐度(%)分佈結構 236

四、細菌科豐度(%)分佈結構 242

五、細菌屬豐度(%)分佈結構 252

六、細菌種豐度(%)分佈結構 270




第五章 異位發酵床真菌微生物組多樣性 / 278

第一節 真菌群落數量（reads）分佈多樣性 278

一、真菌門數量(reads)分佈結構 278

二、真菌綱數量(reads)分佈結構 283

三、真菌目數量(reads)分佈結構 294

四、真菌科數量(reads)分佈結構 307

五、真菌屬數量(reads)分佈結構 325

六、真菌種數量(reads)分佈結構 345

第二節 真菌群落種類（OTUs）分佈多樣性 365

一、真核生物界(OTUs)分佈結構 365

二、真菌門種類(OTUs)分佈結構 366

三、真菌綱種類(OTUs)分佈結構 367

四、真菌目種類(OTUs)分佈結構 368

五、真菌科種類(OTUs)分佈結構 370

六、真菌屬種類(OTUs)分佈結構 372

七、真菌種種類(OTUs)分佈結構 374




參考文獻 / 378




附錄 / 385

一、真菌分類綱要 385

1.鞭毛菌亞門 385

2.接合菌亞門 385

3.子囊菌亞門 386

4.擔子菌亞門 387

5.半知菌亞門 388

6.名詞解析 389

二、細菌分類綱要 390

1.細菌分類階元 390

2.部分細菌名稱 394