本文關鍵詞：毒死蜱對棉花根際土微生物群落結構和功能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：毒死蜱(C9H11C13NO3PS)是一種廣譜含氯有機磷殺蟲劑、殺線蟲劑、殺螨劑,用于各種農(nóng)作物(棉花、水稻等)、草坪和觀賞植物等蟲害防治。根際土壤微生物群落參與土壤礦質(zhì)營養(yǎng)轉化、控制病原菌消長等,在土壤營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)及維持作物正常生長中起著重要的作用。長期反復使用毒死蜱可能會威脅到根際土壤微生物群落與功能的穩(wěn)定性、農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及人類的健康。目前針對毒死蜱對棉花根際土壤微生物群落結構、功能及棉花生長的影響方面研究還未見報道。因此,開展毒死蜱使用后對農(nóng)田土壤微生物群落結構和功能及對棉花生長的研究和評估具有重要的學術價值和實踐應用意義。本研究以棉花根際土壤微生物為研究對象,使用光照培養(yǎng)箱進行室內(nèi)盆栽試驗,采用高效液相色譜(HPLC)、末端限制性片段長度多態(tài)性(T-RFLP)、Illumina Miseq平臺及Illumina NextSeq 500平臺測序等技術,分析1倍、2倍、3倍及4倍推薦劑量(5mg·kg-1)毒死蜱對棉花生長及其根際土微生物群落結構和功能的影響。結果表明,1倍、2倍、3倍及4倍推薦劑量毒死蜱在土壤中的降解半衰期分別為10.04d、11.36d、11.55d和12.16 d；第60 d時土壤中的毒死蜱平均降解率高達97%以上。土壤中施用的毒死蜱濃度越高,其降解半衰期越長。土壤中施用1倍及以上推薦劑量毒死蜱,棉花的生長顯著弱于對照組；且毒死蜱濃度越高,對棉花生長的抑制作用越強。末端限制性片段長度多態(tài)性(T-RFLP)技術分析根際土細菌發(fā)現(xiàn)：1倍及以上推薦劑量毒死蜱處理土壤后,前30 d棉花根際土壤細菌群落多樣性顯著受到抑制,第60d時基本恢復到對照組水平；毒死蜱濃度越高,細菌群落多樣性恢復越緩慢。根際土細菌群落結構與對照組存在顯著性差異,毒死蜱濃度越高差異越顯著。TRFs物種分析發(fā)現(xiàn),毒死蜱處理后部分細菌相對含量顯著改變。采用Illumina Miseq平臺對根際土細菌16S rRNA測序分析發(fā)現(xiàn)：3倍推薦劑量毒死蜱處理土壤后,第30 d時棉花根際土細菌群落多樣性顯著受到抑制；細菌群落結構和對照組也存在顯著差異。棉花根際土優(yōu)勢細菌主要為Proteobacteria、Acidobacteria、 Bacteroidetes、Actinobacteria、Gemmatimonadetes、Chloroflexi等。毒死蜱處理后,具有毒死蜱降解功能的細菌如Streptomyces、Paracoccus、Flavihumibacter、Klebsiella、Bacillus cereus、Pseudomonas stutzeri等相對含量顯著上調(diào),而Methylibium、Azoarcus、Nitrospira等細菌相對含量顯著下調(diào)。采用Illumina NextSeq500平臺對根際土微生物總DNA測序分析發(fā)現(xiàn)：3倍推薦劑量毒死蜱處理土壤后,第30 d時,棉花根際土中的真菌群落顯著受到影響。分析根際土微生物功能基因變化發(fā)現(xiàn),毒死蜱顯著影響了參與諾卡霉素A(Nocardicin A)合成的基因、鏈霉素合成的基因、亞硝酸還原酶(NADH)小亞基的編碼基因、氧化亞氮還原酶的編碼基因、鐵氧還蛋白硝酸還原酶的編碼基因、三價鐵轉運蛋白的編碼基因以及氮調(diào)控應答調(diào)節(jié)蛋白的編碼基因等的相對含量。毒死蜱的施入顯著影響了土壤微生物中參與氮循環(huán)、抗生素合成以及鐵元素調(diào)控等的相關基因的含量。本研究較系統(tǒng)的評價了毒死蜱對棉花根際土微生物群落結構和功能的影響。揭示了土壤中的毒死蜱對棉花根際土微生物群落結構和功能基因具有顯著影響,毒死蜱對棉花的生長有直接或(和)間接的抑制作用。為毒死蜱的高效、安全使用提供了重要的信息。同時,毒死蜱對棉花根際土壤微生態(tài)環(huán)境沖擊較大,應對其生態(tài)安全性予以重視。
【關鍵詞】：毒死蜱 棉花 根際土微生物 末端限制性片段長度多態(tài)性(T-RFLP) 二代測序技術
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S154.3;S482
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 前言12-23
• 1.1 毒死蜱的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.1.1 毒死蜱的殘留及其降解研究現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 毒死蜱人類健康和植物的影響14-15
• 1.1.3 毒死蜱對土壤微生物的影響15-16
• 1.2 土壤微生物群落的分子生物學研究方法16-20
• 1.2.1 末端限制性片段長度多態(tài)性(T-RFLP)分析16-18
• 1.2.2 二代測序技術18-20
• 1.3 研究目的和意義20-21
• 1.4 研究內(nèi)容與技術路線21-23
• 1.4.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.4.2 技術路線22-23
• 第2章 毒死蜱在土壤中的降解動態(tài)及其對棉花生長的影響23-30
• 2.1 材料與方法23-24
• 2.1.1 材料23
• 2.1.2 儀器23
• 2.1.3 試驗土壤采集與預處理23-24
• 2.1.4 盆栽試驗設計24
• 2.1.5 土壤中毒死蜱殘留量檢測24
• 2.1.5.1 土壤中毒死蜱的提取24
• 2.1.5.2 檢測條件的確定24
• 2.1.6 棉花生物量測量24
• 2.1.7 數(shù)據(jù)分析24
• 2.2 結果與分析24-27
• 2.2.1 土壤中毒死蜱殘留量24-26
• 2.2.2 毒死蜱對植物生長的影響26-27
• 2.3 討論27-30
• 第3章 T-RFLP技術分析毒死蜱對棉花根際土細菌群落多樣性和結構的影響30-40
• 3.1 材料與方法30-32
• 3.1.1 試劑30
• 3.1.2 儀器30
• 3.1.3 根際土取樣30-31
• 3.1.4 土壤總DNA提取31
• 3.1.5 DNA純度檢測31
• 3.1.6 細菌16S rRNA PCR擴增31
• 3.1.7 PCR產(chǎn)物電泳檢測31-32
• 3.1.8 PCR產(chǎn)物回收32
• 3.1.9 PCR產(chǎn)物酶切32
• 3.1.10 酶切產(chǎn)物T-RFLP檢測32
• 3.1.11 數(shù)據(jù)處理與分析32
• 3.2 結果與分析32-37
• 3.2.1 毒死蜱對細菌群落結構的影響32-34
• 3.2.2 毒死蜱對根際細菌群落多樣性的影響34-35
• 3.2.3 TRFs物種分類35-37
• 3.3 討論37-40
• 第4章 Illumina Miseq測序技術分析棉花根際土細菌群落多樣性和結構40-53
• 4.1 材料與方法40-41
• 4.1.1 主要試劑40
• 4.1.2 主要儀器40
• 4.1.3 根際土取樣40
• 4.1.4 土壤DNA提取40-41
• 4.1.5 PCR擴增與高通量測序41
• 4.1.6 數(shù)據(jù)處理與分析41
• 4.2 結果與分析41-49
• 4.2.1 原始數(shù)據(jù)處理41-42
• 4.2.2 稀釋曲線42-43
• 4.2.3 毒死蜱對根際細菌群落多樣性的影響43
• 4.2.4 毒死蜱對細菌群落結構的影響43-44
• 4.2.5 毒死蜱對根際細菌物種種類組成的影響44-49
• 4.2.6 群落功能基因預測49
• 4.3 討論49-53
• 第5章 denovo測序分析棉花根際土微生物群落結構和功能53-62
• 5.1 試驗材料與方法53-54
• 5.1.1 試驗試劑與儀器53
• 5.1.2 根際土取樣53
• 5.1.3 土壤DNA提取53
• 5.1.4 denovo測序53-54
• 5.2 結果與分析54-59
• 5.2.1 數(shù)據(jù)過濾及質(zhì)量評估54
• 5.2.2 微生物群落結構多樣性54-56
• 5.2.3 KEGG數(shù)據(jù)庫56-57
• 5.2.4 毒死蜱對根際微生物參與代謝基因的影響57-58
• 5.2.5 毒死蜱對根際微生物參與環(huán)境信息處理基因的影響58-59
• 5.3 討論59-62
• 第6章 結論與展望62-64
• 6.1 結論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻64-72
• 致謝72-73
• 在讀期間發(fā)表論文情況73

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：毒死蜱對棉花根際土微生物群落結構和功能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：304667