硕士论文-氨氧化细菌的分子生物学检测方法及应用

中国海洋大学硕士学位论文氨氧化细菌的分子生物学检测方法及应用姓名：盛蕾蕾申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：白洁20070601氨氧化细菌的分子生物学检测方法及应用作者：盛蕾蕾学位授予单位：中国海洋大学相似文献(10条)1.学位论文宋亚娜不同间作体系中作物根际微生物群落结构多样性特征2006间作是一种能够提高生物多样性的种植方式，与单作比较通常具有明显的产量优势。在我国北部、西北部以及西南部禾本科/禾本科及禾本科/豆科间作种植十分普遍。过去的研究主要集中在间作体系地上部通风透光、提高光热资源的利用方面，对地下部特别是根际过程关注不够。本研究利用PCR-DGGE的分子生物学方法，对位于甘肃省武威市白云实验站的间套作长期定位试验，特别是小麦/蚕豆、玉米/蚕豆和小麦/玉米间作体系中的作物根际微生物群落结构组成进行了系统分析。结果显示：1、间作能够促进不同作物根际细菌群落结构多样性增加并改变其群落结构组成，且间作的影响在定位试验实施第三年比第二年更加明显。小麦/蚕豆间作能提高和改变小麦、蚕豆两种作物根际细菌群落多样性和群落结构组成，并且主要表现在两种作物的花期(2005年6月20日)，苗期不显著(2005年5月13日)；玉米/蚕豆间作显著提高和改变了苗期玉米(2005年6月20日)根际细菌群落多样性和群落结构组成；小麦/玉米间作对两种作物根际细菌群落结构没有产生显著影响。2、间作对不同作物根际真菌群落结构的影响作用较弱。仅2005年6月20日即玉米苗期时，与花期蚕豆或小麦间作显著提高和改变其根际真菌群落结构多样性和组成。3、间作对不同作物根际氨氧化细菌群落结构组成的影响作用较强。玉米/蚕豆间作体系中，在两种作物共同生长的前期和后期(2005年6月20日和7月24日)均表现出间作显著改变了两种作物根际氨氧化细菌群落结构组成，且以共同生长前期的作用更显著；小麦/蚕豆间作体系中，在作物花期(2005年6月20日)表现出间作显著改变了小麦根际氨氧化细菌群落结构组成；小麦/玉米间作体系中，间作显著改变了两种作物根际氨氧化细菌群落结构组成，但对玉米的影响更大。4、DGGE条带序列分析结果表明：小麦、蚕豆和玉米三种作物根际的氨氧化细菌主要高度同源于亚硝酸螺菌；且各间作体系中作物根际主要氨氧化细菌的种类变化不明显。5、间作能够促进不同作物根际固氮细菌群落结构多样性增加并改变其群落结构组成。小麦/蚕豆间作能够提高和改变小麦、蚕豆两种作物根际固氮细菌群落结构多样性和群落结构组成，并且主要表现在作物花期(2005年6月20日)，苗期不显著(2005年5月13日)；玉米/蚕豆间作显著提高和改变了苗期玉米(2005年6月20日)根际固氮细菌群落结构多样性和群落结构组成；小麦/玉米间作对两种作物根际固氮细菌群落结构没有产生显著影响。6、DGGE条带序列分析结果表明：小麦、蚕豆和玉米三种作物根际的固氮细菌多与不可培养的固氮细菌相似性较高，并且三种作物间存在一定差异。与蚕豆间作的小麦、玉米根际主要固氮细菌种类明显增加；单、间作蚕豆根际主要固氮细菌种类差异较小。7、此外，作物生长发育阶段对根际微生物群落结构组成也具有重要影响。综上所述，证实了间作对作物根际各种微生物群落结构的影响作用，揭示了间作种植体系中地上部植物多样性与地下部微生物多样性的紧密联系。为进一步深入研究各功能微生物群落变化在间作体系养分利用和产量优势中的作用与机制奠定了理论基础。2.学位论文刘玮琦保护地土壤细菌和古菌群落多样性分析2008随着我国保护地栽培面积的扩大，保护地栽培措施的一些弊端日益显现出来，其多年连作、过量施用化肥、高温高湿、蒸发量大等特点，形成了有悖于露地土壤的物理、化学和生物学的特性，从而造成了土壤板结酸化、土壤养分失衡、土壤次生盐渍化、土传病害的严重发生、土壤微生物区系失衡、土壤根结线虫为害严重等各种问题。土壤微生物在土壤生态系统中具有不可替代的重要作用，它们的群落组成失衡将直接破坏土壤中的生态平衡，对土壤环境和农业生产带来严重影响。因此本研究应用16SrRNA基因克隆文库技术研究在保护地栽培条件下，土壤微生物群落区系结构的组成以及可能发生的变化，对于弄清保护地土壤微生物的群落多样性的变化给土壤和植物带来的影响提供理论依据，并对于保护地农业的可持续发展等问题具有重要意义。氮是植物生长所必需的营养元素，是土壤生产力的重要限制因素。土壤中氮循环的不平衡将影响到其他重要的生物地球化学循环，乃至全球环境的变化。保护地栽培环境改变了其覆盖地区土壤的生态环境，高温、高湿、高肥以及CO2浓度增高等都直接影响土壤中与氮素循环密切相关的氨氧化菌的群落结构组成。因而通过对保护地和露地土壤氨氧化菌amoA基因克隆文库的构建，研究保护地栽培条件下可能对土壤氨氧化菌群落多样性产生的影响，对于进一步研究农田氮素循环和全球环境变化等重大问题具有重要的意义。本研究主要结果如下：1、通过保护地(根结线虫发生地)和露地(健康)菜田土壤细菌(Bacteria)和古菌(Archaea)16SrRNA基因克隆文库的构建，对两地土壤细菌和古菌群落多样性的系统发育分析表明：(1)应用ARDRA技术对两地土壤细菌(Bacteria)和古菌(Archaea)多样性分析表明，露地土壤细菌和古菌的群落组成多样性均高于保护地栽培条件下两种群的多样性。(2)利用∫-Libshuff等生物信息技术等对两地土壤细菌(Bacteria)和古菌(Archaea)16srRNA基因克隆文库的系统发育和比较分析表明：两地土壤细菌(Bacteria)群落区系结构组成没有显著的差异，但保护地根结线虫地土壤农杆菌(Agrobacterium)所占的比例较大，且其中能引起植物根癌病的Agrobacteriumtumefaciens数量很大。保护地土壤农杆菌(Agrobacterium)的克隆数目是露地土壤农杆菌数目的3.66倍；利用∫-Libshuff计算两地土壤古菌(Archaea)克隆文库的P值均为0.0000(P0.05)，因此得到两古菌(Archaea)克隆文库存在显著不同，其中Euryarchaeota在保护地土壤和露地土壤古菌16srRNA克隆文库中比例相差非常大，分别为19.0％和1.92％。(3)两地土壤细菌和古菌多样性分析表明，露地土壤中的多样性组成均高于保护地土壤。土壤的微生物种类不同其功能也很不同，因此微生物多样性的降低，将直接影响到各种微生物不同功能的发挥，以及相互间的互作。从而对土壤各种营养元素的循环、有机物的分解利用，植物对养分的吸收和生长发育产生严重的不良影响，破坏植物正常的生长环境从而使各种植物病害普遍发生。2、通过保护地和露地土壤细菌(Bacteria)和古菌(Archaea)amoA基因克隆文库的构建，对两地土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落多样性的系统发育分析表明：(1)利用DOTUR软件对克隆文库丰富度(richness)和Chaol评估的丰度(Chao1-estimatedrichness)参数的比较分析表明：露地菜田土壤中的氨氧化菌(AOA和AOB)的种群多样性均明显高于保护地栽培条件下氨氧化菌的种群多样性。(2)利用∫-Libshuff等生物信息技术对两地氨氧化菌(AOA和AOB)amoA基因克隆文库的系统发育分析和比较分析表明：两地土壤氨氧化古菌(AOA)克隆文库的P值均为0.0000(P0.05)。则得到两克隆文库显著不同；同时保护地土壤氨氧化细菌克隆文库与露地菜田氨氧化细菌(AOB)克隆文库的P值也均为0.0000(P0.05)，两克隆文库也存在显著的不同。因此得出保护地环境条件下土壤微生物中与氮循环有关的氨氧化菌的群落组成情况发生了显著的变化。(3)露地土壤中氨氧化菌的多样性组成均显著高于保护地土壤。本研究推测在保护地这一环境条件下由于氨氧化菌的多样性的降低，很可能使硝化作用变得脆弱和敏感，并且很容易受到干扰，硝化作用的效率降低，对复杂环境的适应能力显著减弱，进而严重影响土壤氮素循环的正常运转，从而进一步对土壤自身的养分循环、土壤生态系统的平衡、植物的生长发育带来诸多不良影响。3.期刊论文毕明丽.宇万太.姜子绍.周桦.沈善敏.BIMingli.YUWantai.JIANGZishao.ZHOUHua.SHENShanmin施肥和土壤管理对土壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响-生态学报2010,30(1)以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同施肥和土壤管理对潮棕壤微牛物生物量碳、氮和群落结构的影响.结果表明,裸地和农旧处理的微生物生物量碳、氮较低,但是农田处理下施肥增加了微生物生物量,其中NPK+M效果最明显.DGGE图谱显示,处理间细菌条带分布较相似,其中裸地的细菌多样性最高;长期施肥和土壤管理改变了土壤真菌群落结构,施肥增加了真菌多样性,且有机肥的影响大于化肥;不同处理间氨氧化细菌群落结构差异显著,NPK+M显著增加了氨氧化细菌多样性,且无机肥和有机肥对氨氧化细菌群落影响不同.施肥和土壤管理对细菌影响较小,但显著改变了真菌和氨氧化细菌的群落结构.聚类分析结果显示,土壤管理措施较施肥对细菌、真菌和氨氧化细菌群落的影响更为显著.4.学位论文吕艳华黄河三角州湿地硝化细菌生态特征及硝化作用研究2007近年来由于沿海地区人口的增加、工农业和养殖业的发展，导致沿海地区氮、磷污染加剧，使近岸海域赤潮现象频繁发生。因此，有关无机氮污染的生物修复技术成为当前水污染治理的重点研究领域之一，研究滨海湿地沉积物中硝化细菌的生态特征、沉积物的硝化作用、吸附作用及影响因素，对深入研究湿地氮循环及沿海富营养化的生物修复有重要意义。本文用三管法研究了氨氧化细菌在黄河三角洲湿地不同生态环境中的分布特征，并分析了分布特征的影响因素，发现不同生态环境中氨氧化细菌数量分布差别较大，植物区氨氧化细菌数比非植物区和低潮滩大，其分布与沉积物有机质含量相关，与氨氮含量、pH、和含水率无明显相关。用分子生物学技术研究了湿地沉积物中硝化细菌的生态特征，不同生态环境中既有相似的细菌种群，又有各自的特异种群，氨氧化细菌的生物多样性体现了非植物区和低潮滩较植物区大的特点，且氨氧化细菌多样性与沉积物pH值呈正相关。用实验室模拟的方法研究了黄河三角洲湿地湿地沉积物对NH'+,4-N的吸附特征及影响因素，发现沉积物对氨氮的吸附动力学分为快吸附和慢吸附两个过程，等温吸附特征符合Frendlich和Langmuir吸附模型，根据Langmuir吸附模型，沉积物最大吸附量为111.5mg/kg。沉积物的吸附量受到水体NH'+4,-N浓度、温度、pH值、盐度等的影响。大体上体现了随着温度升高吸附量下降、随着水体中NH'+,4-N浓度升高吸附量增加、随着盐度升高吸附量下降的特点，中性环境时吸附量最大，酸性或碱性环境都不利于吸附。用实验室模拟方法研究了湿地沉积物的硝化作用及影响因素，土壤硝化强度随着生态环境的不同而改变，pH对硝化强度的影响最为明显，在偏碱性的环境中硝化强度较强，较低的pH严重抑制硝化作用；温度变化对硝化强度的影响不如pH影响明显，硝化作用最适宜的温度是28℃左右，低温限制硝化作用的进行；低盐度条件下，含盐量的变化对土壤的硝化强度影响不明显，高盐度条件下，硝化作用明显受到抑制。5.学位论文李宁RRS对根际土壤氮转化及微生物多样性影响2007本课题以种植在黑土生态区的六种不同基因型大豆为实验材料，进行比较与分析，研究转基因大豆RoundupReadySoybean(RRS)对土壤生态系统中与氮素转化有关菌群(如真细菌、根瘤菌、氨化菌、硝化菌)的影响，以及种植RRS的土壤中主要生化强度(氨化强度、硝化强度)和土壤酶活性的动态变化，并应用现代分子生物学方法(PCR-DGGE)分析了RRS对根际土壤相关微生物多样性的影响。本研究为转基因大豆生物安全性评价的深入研究提供基础研究材料，促进大豆基因工程的安全顺利发展。本试验结论如下：种植RRS的根际土壤中细菌数量在结荚期达到最大值，RR