【摘要】：濕地是一個富有生物多樣性的多功能的生態(tài)系統(tǒng),是研究不同微生物群落以及微生物和植物之間關(guān)系的模式環(huán)境。在濕地環(huán)境中,硫隨著環(huán)境條件的改變在微生物的作用下氧化或還原作用,構(gòu)成了濕地硫的生物地球化學(xué)循環(huán)而且,硫的生物地球化學(xué)循環(huán)與碳轉(zhuǎn)化過程密切相關(guān)。甲烷產(chǎn)生作用與硫酸鹽還原作用同屬于厭氧環(huán)境下有機底物碳礦化的一個重要終端過程。硫酸鹽還原過程產(chǎn)生的H2S,則可為自養(yǎng)硫氧化菌(Sulfur Oxidizing Bacteria,SOB)提供底物,并能與固碳作用耦合,利用空氣中CO2合成生物量。硫循環(huán)細(xì)菌具有豐富的代謝多樣性,濕地硫循環(huán)中的微生物及其與碳轉(zhuǎn)化的相互作用受到越來越廣泛的關(guān)注。本論文以東灘鹽沼濕地為研究對象,通過建立克隆文庫、實時熒光定量PCR(Real-time PCR)、變性梯度凝膠電泳(DGGE)和測序等一系列分子生物學(xué)手段,深入研究互花米草入侵對濕地土壤中硫的生物地球化學(xué)循環(huán)過程及相關(guān)碳轉(zhuǎn)化過程和功能菌群群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響。論文的主要內(nèi)容與研究結(jié)果如下:(1)通過采集互花米草入侵時間序列的土壤樣品,研究固碳硫氧化菌群落結(jié)構(gòu)隨入侵時間的變化。硫氧化菌(SOB,sox B)主要歸屬于綠菌綱、α-變形菌綱、β-變形菌綱和γ-變形菌綱,其中綠菌綱(占30.0%-79.0%)是優(yōu)勢菌;固碳的硫氧化菌(cbb L)主要歸屬于α-變形菌綱和γ-變形菌綱,且與硫氧化菌群落分類一致,其中著色菌(占80.4%-95.5%)是優(yōu)勢菌。隨著互花米草入侵時間的增加,sox B基因的豐度先增加后降低,互花米草入侵后第三年(A3)的sox B基因豐度最高,達(dá)到1.93×1010copies/g,而入侵后第一年(A1)豐度最低,為4.22×109copies/g,互花米草入侵對cbb L基因的豐度沒有顯著影響(3.06×109-3.77×109copies/g)。(2)隨著互花米草入侵時間變化,硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。產(chǎn)甲烷菌主要歸屬于甲烷微菌綱、Methanothermea綱和甲烷桿菌綱,其中,甲烷微菌綱是優(yōu)勢群落。硫酸鹽還原菌主要歸屬于δ-變形菌綱和梭菌綱,其中δ-變形菌綱脫硫桿菌目(占52.9%-65.5%)是優(yōu)勢菌。濕地土壤中dsr B基因的豐度高于mcr A基因2個數(shù)量級,隨著入侵時間的增加,mcr A基因豐度先增加后降低(1.20×107copies/g soil-4.75×107copies/g soil),A1-A3樣品中dsr B基因豐度沒有顯著差異(2.61×109-3.23×109 copies/g soil),而且顯著高于A4樣品(1.83×109 copies/g soil)。(3)通過蘆葦-互花米草配對樣線,研究了互花米草入侵對蘆葦土著群落土壤中硫酸鹽還原菌、硫氧化菌和產(chǎn)甲烷菌的影響。硫酸鹽還原菌包括δ-變形菌綱和梭菌綱兩個菌綱,其中δ-變形菌綱下的脫硫桿菌目(占69.23%-72.31%)是優(yōu)勢菌;sox B的克隆文庫包括α-變形菌綱、β-變形菌綱和γ-變形菌綱,其中γ-變形菌綱(占27.43%-40%)和β-變形菌綱(29.66%-32%)為優(yōu)勢菌;mcr A系統(tǒng)發(fā)育樹包括甲烷微菌綱、Methanothermea綱和甲烷桿菌綱,其中甲烷微菌綱下的甲烷微菌目是優(yōu)勢菌�；セ撞輼悠啡郝渲衐sr B、sox B和mcr A的基因豐度(dsr B:3.60×109 copies/g soil;sox B:1.16×1010 copies/g;mcr A:8.08×105 copies/g soil)均高于蘆葦群落(dsr B:1.81×109 copies/g soil;sox B:1.09×1010 copies/g;mcr A:6.18×105 copies/g soil)。說明在互花米草入侵蘆葦土著生態(tài)系統(tǒng)之后,促進了硫氧化菌、硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌的生長。(4)通過海三菱呰草-互花米草配對樣線,研究了互花米草入侵對海三棱呰草土著群落土壤中硫酸鹽還原菌、硫氧化菌和產(chǎn)甲烷菌的影響。硫酸鹽還原菌均為δ-變形菌綱,包括互營桿菌目、脫硫桿菌目和脫硫盒菌目,其中脫硫桿菌目(占52.21%-60.63%)為優(yōu)勢菌;sox B系統(tǒng)發(fā)育樹包括綠菌綱、α-變形菌綱、β-變形菌綱和γ-變形菌綱,其中綠菌綱為優(yōu)勢菌,占47.27%-52.97%;產(chǎn)甲烷菌包括甲烷微菌綱、甲烷桿菌綱和Methanococcior綱,其中甲烷微菌綱是優(yōu)勢菌。互花米草樣品中dsr B、sox B與mcr A的基因豐度(dsr B:1.68×109 copies/g;sox B:6.66×109copies/g;mcr A:8.80×105 copies/g)均高于海三棱呰草樣品(dsr B:1.34×109 copies/g;sox B:6.16×109 copies/g;mcr A:2.66×105 copies/g)。說明在互花米草入侵海三菱呰草土著生態(tài)系統(tǒng)之后,促進了硫氧化菌、硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌的生長。綜上所述,互花米草入侵通過根系分泌物和凋落物等改變了土壤碳氮庫等理化性質(zhì),從而顯著影響了微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性,并且硫循環(huán)和碳轉(zhuǎn)化微生物對互花米草入侵進行協(xié)同響應(yīng)。本研究結(jié)果為探討互花米草入侵對微生物的影響機理及功能微生物的生態(tài)機制和環(huán)境功能提供科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X171

【參考文獻(xiàn)】

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2 劉鈺;李秀珍;閆中正;陳秀芝;何彥龍;郭文永;孫培英;;長江口九段沙鹽沼濕地蘆葦和互花米草生物量及碳儲量[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2013年08期

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本文編號：2353595