本文關(guān)鍵詞：重金屬脅迫下農(nóng)業(yè)土壤根際微生物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性的變化

  更多相關(guān)文章： 農(nóng)業(yè)土壤 根際微生物 細(xì)菌 真菌 群落結(jié)構(gòu) 多樣性

【摘要】：土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存的最重要的環(huán)境自然資源之一,對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人類(lèi)健康都有著十分重要的意義。由于重金屬引起的相關(guān)的新興環(huán)境問(wèn)題,顯著的增加了人們對(duì)于在工業(yè)區(qū)附近的農(nóng)田土壤質(zhì)量的關(guān)注。農(nóng)田土壤污染對(duì)人類(lèi)的危害極大,不僅可以直接導(dǎo)致糧食減產(chǎn),而且通過(guò)食物鏈影響人類(lèi)的健康。此外,土壤污染物通過(guò)地下水及污染物轉(zhuǎn)移構(gòu)成人類(lèi)多個(gè)層面上的不良脅迫和危害。研究長(zhǎng)期暴露在重金屬污染下的農(nóng)業(yè)土壤微生物的功能對(duì)于農(nóng)田土壤的利用有著非常重要的意義。本實(shí)驗(yàn)取自湖南省株洲工業(yè)園區(qū)附近農(nóng)田土壤作為研究對(duì)象,本文具體研究?jī)?nèi)容及成果包括以下兩個(gè)部分內(nèi)容:第一部分,從重金屬污染的農(nóng)田土壤樣品中,篩選出高耐受Cd2+的細(xì)菌和真菌菌株,并進(jìn)行種屬鑒定。首先土壤樣品在液體培養(yǎng)基中按著10-1、10-2、10-3、10-4、10-5一系列濃度梯度進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尯?分別接種在細(xì)菌和真菌的培養(yǎng)基上。在恒溫?fù)u床上對(duì)土壤中存在的耐受重金屬微生物進(jìn)行馴化和篩選,然后將得到的對(duì)Cd2+耐受性最高的液體培養(yǎng)基中的微生物(細(xì)菌和真菌)作為菌源,在瓊脂平板培養(yǎng)基上多次進(jìn)行劃線分離(傳代3-4代),倒置培養(yǎng),并在顯微鏡下進(jìn)行形態(tài)觀察,然后對(duì)其進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行生物信息學(xué)分析,用以鑒定耐Cd2+細(xì)菌和真菌。經(jīng)對(duì)重金屬污染的農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)行耐Cd2+菌種分離研究發(fā)現(xiàn),細(xì)菌對(duì)Cd2+的耐受能力較真菌要強(qiáng)些,細(xì)菌對(duì)Cd2+最高耐受質(zhì)量濃度可達(dá)到3000mg·L-1。真菌對(duì)Cd2+的耐受性較差,最高耐受質(zhì)量濃度為2000 mg·L-1。分別選取一株對(duì)Cd的耐受性最高的細(xì)菌和真菌,對(duì)其進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定,分離并擴(kuò)增16S r DNA和18S r DNA基因序列,然后對(duì)其進(jìn)行生物信息學(xué)分析,在Genebank上面進(jìn)行同源性比對(duì),結(jié)果顯示分離得到的耐Cd2+真菌菌株可能為鞘腐敗病病原菌屬,耐Cd2+細(xì)菌菌株可能為假單胞菌屬。本實(shí)驗(yàn)豐富了耐Cd2+細(xì)菌和真菌種屬信息,為后續(xù)重金屬污染修復(fù)研究提供高效的菌株資源。第二部分,研究湖南省株洲工業(yè)園區(qū)附近農(nóng)田根際土壤中幾種重金屬對(duì)微生物生物量、微生物活性、微生物的豐度和微生物群落組成的潛在影響。首先測(cè)定土壤理化參數(shù)和物種參數(shù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。皮爾森相關(guān)性結(jié)果表明,土壤的有機(jī)碳(SOC)與各種重金屬濃度顯示顯著的正相關(guān),而重金屬污染極大的抑制了脫氫酶活性(DHA)。重金屬和與土壤呼吸顯示負(fù)相關(guān),而與微生物生物量(MBC)之間沒(méi)有相關(guān)性。定量PCR(QPCR)和聚合酶鏈梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)分析結(jié)果表明,重金屬污染大大減少了細(xì)菌和真菌的豐度,同時(shí)也改變了他們的群落結(jié)構(gòu)。手動(dòng)選擇的RDA分析結(jié)果表明,SOC、Cr和Cd與土壤細(xì)菌群落的更替顯著相關(guān)(p0.005),分別解釋了26.9%(p=0.002)、6.8%(p=0.002)和7.9%(p=0.005)的土壤細(xì)菌群落組成;Cr、SOC和Cu與土壤真菌群落的更替顯著相關(guān)(p0.005),分別解釋了16.9%(p=0.002)、15.3%(p=0.002)和9%(p=0.005)的土壤真菌群落組成。通過(guò)結(jié)合不同的環(huán)境參數(shù),它將促進(jìn)更好的理解重金屬污染對(duì)于農(nóng)田根際微生物物種的豐富度、結(jié)構(gòu)和活性的影響,全面評(píng)估農(nóng)田土壤重金屬污染水平。
【關(guān)鍵詞】：農(nóng)業(yè)土壤 根際微生物 細(xì)菌 真菌 群落結(jié)構(gòu) 多樣性
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X53;X172
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第1章 緒論14-27
• 1.1 農(nóng)田重金屬污染概述14-17
• 1.1.1 重金屬污染簡(jiǎn)介及主要特點(diǎn)14-15
• 1.1.2 重金屬污染對(duì)人和環(huán)境的危害15-16
• 1.1.3 耕地與農(nóng)田重金屬污染概況16-17
• 1.2 土壤微生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的作用17-18
• 1.2.1 土壤微生物對(duì)土壤礦物質(zhì)代謝的影響17
• 1.2.2 土壤微生物對(duì)作物生長(zhǎng)的作用17-18
• 1.2.3 土壤微生物對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的作用18
• 1.3 重金屬污染對(duì)土壤微生物生態(tài)多樣性和生態(tài)效應(yīng)的影響18-20
• 1.3.1 重金屬對(duì)土壤微生物活性的影響19
• 1.3.2 重金屬對(duì)土壤酶活性的影響19-20
• 1.3.3 重金屬對(duì)土壤微生物群落組成的影響20
• 1.4 基于分子水平的土壤微生物群落組成研究辦法20-24
• 1.4.1 磷脂脂肪酸（PLFA）方法21
• 1.4.2 16S/18S r RNA/r DNA序列分析技術(shù)21-22
• 1.4.3 PCR-SSCP22
• 1.4.4 聚合酶鏈-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)22-23
• 1.4.5 熒光原位雜交(FISH)技術(shù)23
• 1.4.6 焦磷酸測(cè)序（Pyrosequencing）技術(shù)23-24
• 1.5 本文構(gòu)想24-27
• 1.5.1 研究依據(jù)與思路24-25
• 1.5.2 研究目的25-26
• 1.5.3 論文研究?jī)?nèi)容26-27
• 第2章 耐鎘的細(xì)菌和真菌的分離篩選及鑒定27-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品采集與處理27
• 2.1.2 培養(yǎng)基27
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.1.4 試劑28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法28-29
• 2.2.1 微生物的馴化28-29
• 2.2.2 耐受微生物的分離提純29
• 2.2.3 微生物的富集培養(yǎng)與保存29
• 2.3 菌株的鑒定29-33
• 2.3.1 形態(tài)特征鑒定29-30
• 2.3.2 分子鑒定30-33
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論33-38
• 2.4.1 馴化結(jié)果33
• 2.4.2 平板劃線結(jié)果33
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)分析討論33-34
• 2.4.4 分子生物學(xué)鑒定34-38
• 2.5 本節(jié)小結(jié)38-39
• 第3章 復(fù)合重金屬污染對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤根際微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響39-61
• 3.1 材料與方法39-40
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑39-40
• 3.1.2 樣品準(zhǔn)備40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法40-48
• 3.2.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定40-42
• 3.2.2 微生物測(cè)定42-48
• 3.2.2.1 土壤DNA的提取42-44
• 3.2.2.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR (Quantitative PCR)44
• 3.2.2.3 聚合酶鏈-變性梯度凝膠電泳（PCR-DGGE）44-47
• 3.2.2.4 數(shù)據(jù)分析47-48
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論48-60
• 3.3.1 土壤理化性質(zhì)48
• 3.3.2 土壤重金屬含量48-50
• 3.3.3 土壤微生物豐度50-51
• 3.3.4 土壤微生物群落分析51-55
• 3.3.5 皮爾森相關(guān)性分析55-57
• 3.3.6 冗余分析（RDA）57-59
• 3.3.7 基于手動(dòng)選擇的RDA分析59-60
• 3.4 本節(jié)小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-70
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文目錄70-71
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利71-72
• 致謝72

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