【摘要】：本研究以禽畜糞便和植物秸稈為主要材料,分別以落葉、餐廚垃圾以及腐熟堆肥作為調(diào)節(jié)劑和膨松劑,建立三組好氧堆肥。檢測(cè)堆肥過程中的理化性質(zhì),研究碳素的降解規(guī)律。同時(shí),新建DNA提取方法,結(jié)合下一代測(cè)序技術(shù),分析好氧堆肥過程中微生物群落的演替規(guī)律,目的是揭示菌群結(jié)構(gòu)與碳素代謝的互作機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:(1)針對(duì)堆肥樣品中腐殖酸類物質(zhì)含量高的特點(diǎn),建立一種低成本、高重復(fù)和高效率的DNA提取方法。該方法利用3M層析濾紙吸附堆肥樣品浸提液中的微生物,洗脫除雜后,用Chelex-100樹脂高溫裂解細(xì)胞,收集DNA,最后利用PCR-BRISA指紋圖譜對(duì)提取的DNA進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明:新建方法提取的DNA在平行樣品間的相關(guān)系數(shù)為0.838,相似性高。新建方法與試劑盒層析濾紙的方法比較,相關(guān)系數(shù)為0.882,說明新建方法與試劑盒具有相似的DNA提取效率。以上結(jié)果說明,新建的DNA提取方法,具有低成本、高重復(fù)和高效率的特點(diǎn),為堆肥樣品的高通量提取和群落展示打下了基礎(chǔ)。(2)對(duì)下一代測(cè)序技術(shù)(NGS)在堆肥時(shí)序樣品分析中的應(yīng)用進(jìn)行了比較,實(shí)驗(yàn)選取6個(gè)堆肥時(shí)間點(diǎn)下的樣品,分別進(jìn)行DNA提取、特異性擴(kuò)增、DNA純化和下一代測(cè)序,比較16S rDNA的V3-V4和V6-V8高可變區(qū)的測(cè)序結(jié)果,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在微生物群落多樣性方面,V6-V8區(qū)要顯著高于V3-V4區(qū)(p=0.025);在屬水平的信息鑒定方面,V6-V8區(qū)測(cè)序信息(92%可鑒定)略高于V3-V4區(qū)(85%可鑒定),但差異不顯著(p=0.063);在菌群結(jié)構(gòu)方面,門、綱、目、科和屬的水平上,V3-V4區(qū)和V6-V8區(qū)的差異均不顯著。所以,V3-V4區(qū)和V6-V8區(qū)的NGS測(cè)序結(jié)果總體上無顯著差異,鑒于V6-V8區(qū)可鑒定出更高的微生物多樣性和提供更多的細(xì)菌種屬信息,應(yīng)選取V6-V8區(qū)的NGS測(cè)序方法進(jìn)行后續(xù)堆肥樣品的群落結(jié)構(gòu)檢測(cè)。(3)結(jié)合已建立的DNA提取和NGS群落分析技術(shù),對(duì)添加了落葉、餐廚垃圾以及腐熟堆肥的三組好氧堆肥進(jìn)行碳素性質(zhì)測(cè)定和微生物群落變化規(guī)律分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):添加腐熟堆肥的一組,在總碳、有機(jī)質(zhì)、木質(zhì)素、烷基碳的降解方面,速率顯著(p0.05)高于另外兩組,但在水溶碳、腐殖酸、纖維素、胺基碳和芳香碳的降解方面差異不顯著。結(jié)合宏觀碳素性質(zhì)與群落結(jié)構(gòu)特征分析發(fā)現(xiàn),纖維素、總碳、總水溶碳以及CO_2呼吸率是重要的堆肥碳素指標(biāo),分別影響了28%、19%、17%的細(xì)菌種屬變化,促進(jìn)了優(yōu)勢(shì)種屬?gòu)腟inibacillus、Thiopseudomonas到Serpens、Microbacterium、Brachybacterium、Brevibacterium的轉(zhuǎn)化。微觀官能團(tuán)碳素性質(zhì)中,烷基碳和烷基鹵代碳指示了堆肥腐熟進(jìn)程,分別影響了36%和11%的細(xì)菌種屬變化。綜上,堆肥的微生物群落結(jié)構(gòu)與碳素降解存在顯著互作關(guān)系,深入研究二者互作機(jī)理有利于揭示好氧堆肥降解效率的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,為功能微生物的分離鑒定和利用打下基礎(chǔ)。
【圖文】：

- 8 -圖 1.2 宏基因組學(xué)方法研究步驟示意圖Fig. 1.2 Construction and screening of metagenomics libraries

技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S141.4;X71

【參考文獻(xiàn)】

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2 陳鮮妮;來航線;田霄鴻;王旭東;;接種微生物條件下牛糞+麥秸堆腐過程有機(jī)組分的動(dòng)態(tài)變化[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2009年11期

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4 徐智;張隴利;梁麗娜;王琳;康文力;李季;;不同體積堆肥裝置下的雞糞堆肥效果研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2008年10期

5 林先貴;王一明;束中立;黃武建;;畜禽糞便快速微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥的研究[J];腐植酸;2007年02期

6 王玉軍;竇森;崔俊濤;張晉京;高吉昌;;復(fù)合菌劑對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥過程中理化指標(biāo)變化的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

7 高偉;鄭國(guó)砥;高定;陳同斌;韓曉日;張義安;;堆肥處理過程中豬糞有機(jī)物的動(dòng)態(tài)變化特征[J];環(huán)境科學(xué);2006年05期

8 孫永明,李國(guó)學(xué),張夫道,施晨璐,孫振鈞;中國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2005年08期

9 代靜玉,周江敏,秦淑平;幾種有機(jī)物料分解過程中溶解性有機(jī)物質(zhì)化學(xué)成分的變化[J];土壤通報(bào);2004年06期

10 張橋,吳啟堂,黃煥忠,周立祥;城市污泥與稻草堆肥的腐熟度指標(biāo)研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

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本文編號(hào)：2601457