微生物介導(dǎo)了水稻土中的各種生物地球化學(xué)過程,而它們的群落組成對水稻田生境的碳循環(huán)、溫室氣體的產(chǎn)生與消耗、金屬礦物的形態(tài)、污染物的降解以及作物產(chǎn)量具有重要影響。因此,有必要深入地了解水稻土中微生物群落的結(jié)構(gòu)、物種和功能組成在大尺度范圍內(nèi)的分布特征和驅(qū)動因子。同時(shí),溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)在水稻土的生物地球化學(xué)過程中也扮演著重要角色,而研究者對在空間尺度下DOM分子的化學(xué)多樣性特征知之甚少,更不用說DOM分子與微生物群落之間的生態(tài)關(guān)聯(lián)性。因此,有必要深入地了解水稻土中DOM分子組成在大尺度范圍內(nèi)的分布特征及其驅(qū)動因子。此外,還有必要進(jìn)一步探討微生物多樣性與DOM分子化學(xué)多樣性是否存在生態(tài)關(guān)聯(lián)性。據(jù)此,本研究選取我國三江平原、兩湖平原、太湖平原和哈尼梯田四個典型的水稻種植區(qū),采集水稻土和其他生境土壤樣品,并借助擴(kuò)增子測序,宏基因組測序和高分辨質(zhì)譜技術(shù),探究了水稻土微生物群落空間分布特征以及其環(huán)境因子響應(yīng)規(guī)律;再基于網(wǎng)絡(luò)分析,探究了水稻土微生物群落共現(xiàn)和互斥的相互作用模式,以及環(huán)境因子對微生物群落組成變化的驅(qū)動機(jī)制;最后,在表征DOM分子的地理學(xué)分布模式及其環(huán)境因子響應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步驗(yàn)證并...

【文章頁數(shù)】：196 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 研究背景與現(xiàn)狀
        1.2.1 土壤微生物多樣性與微生物地理學(xué)
        1.2.2 宏基因組學(xué)對微生物多樣性和地理學(xué)研究的推進(jìn)
        1.2.3 微生物地理學(xué)理論的發(fā)展
        1.2.4 微生物局部與地理分布多樣性的影響因素
        1.2.5 土壤有機(jī)質(zhì)與微生物——土壤連續(xù)模型
        1.2.6 DOM化學(xué)多樣性研究
    1.3 研究設(shè)想
        1.3.1 研究目的與意義
        1.3.2 研究主要內(nèi)容
        1.3.3 研究方法與核心技術(shù)
        1.3.4 技術(shù)路線圖
2 我國典型水稻田土壤樣品的采集
    2.1 典型水稻種植區(qū)域的選擇
    2.2 水稻田土壤樣品的采集、運(yùn)輸與儲存
    2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及地理、氣候信息的收集
    2.4 基礎(chǔ)理化性質(zhì)測試
3 水稻田土壤微生物群落多樣性特征
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        3.2.1 采樣點(diǎn)信息
        3.2.2 16S rRNA基因測序與分析
        3.2.3 隨機(jī)森林模型
        3.2.4 統(tǒng)計(jì)分析
    3.3 研究結(jié)果
        3.3.1 水稻土微生物群落獨(dú)特的組成和多樣性特征
        3.3.2 水稻土細(xì)菌群落多樣性和物種分類的空間變異性
        3.3.3 生物和非生物因子對微生物群落的影響
        3.3.4 水稻土與周邊土壤微生物群落的功能潛能差異
    3.4 討論
    3.5 本章小結(jié)
4 基于網(wǎng)絡(luò)分析的水稻田土壤菌群結(jié)構(gòu)特征
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        4.2.1 采樣點(diǎn)信息
        4.2.2 構(gòu)建共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
        4.2.3 共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣鞣治?br>    4.3 研究結(jié)果
        4.3.1 水稻土微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與基本特征
        4.3.2 水稻土微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的交互關(guān)系模式分析
        4.3.3 水稻土微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的模塊化分析
        4.3.4 環(huán)境因子對水稻土微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)制
    4.4 討論
    4.5 本章小結(jié)
5 水稻土溶解性有機(jī)質(zhì)化學(xué)多樣性
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 采樣點(diǎn)信息
        5.2.2 土壤樣品DOM溶液的提取
        5.2.3 FT-ICR-MS進(jìn)樣樣品的制備與分析
        5.2.4 FT-ICR-MS數(shù)據(jù)的分析
        5.2.5 16S rRNA基因測序和分析
        5.2.6 DOM和細(xì)菌的多樣性計(jì)算和多元分析
    5.3 研究結(jié)果
        5.3.1 水稻土微生物的生物地理學(xué)分布特征
        5.3.2 水稻土DOM的生物地理學(xué)分布特征
        5.3.3 DOM分子地理學(xué)分布的影響因子分析
    5.4 討論
    5.5 本章小結(jié)
6 微生物多樣性與溶解性有機(jī)質(zhì)化學(xué)多樣性的相關(guān)性
    6.1 引言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 采樣點(diǎn)信息
        6.2.2 鳥槍法測序,宏基因組拼接與注釋
        6.2.3 DOM和細(xì)菌的多樣性計(jì)算和多元分析
    6.3 研究結(jié)果
        6.3.1 表征DOM分子組成和細(xì)菌分類學(xué)組成的關(guān)聯(lián)性特征
        6.3.2 微生物分類單元與DOM分子共變的影響因子
        6.3.3 DOM分子組成與微生物功能潛能的相關(guān)性分析
    6.4 討論
    6.5 本章小結(jié)
7 主要結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附表
    附圖
作者簡介



本文編號：3810693