冰凍圈是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng),覆蓋了地球表面積的11%,包括南極大陸冰蓋、北極多溫型冰川、北冰洋海冰和高海拔地區(qū)山地冰川等。全球氣候變化引起的極地冰川消融對(duì)冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)影響越來(lái)越大。雖然這些環(huán)境條件極端,但在冰川表面、冰縫隙、冰下沉積物、冰下湖中,都棲息有類(lèi)群豐富、代謝活躍的微生物,對(duì)全球碳通量和元素循環(huán)影響重大。而在全球變暖的背景下,冰川消融引起微生物棲居環(huán)境的變化如何影響微生物群落和代謝活性卻并未研究清楚。尤其在南極冰蓋下,限制于在極端惡略條件下取樣和測(cè)定的難度,微生物如何調(diào)整群落構(gòu)成來(lái)適應(yīng)冰川消融的影響,以及對(duì)全球氣候變暖有顯著影響的微生物產(chǎn)甲烷過(guò)程如何響應(yīng)氣溫升高和營(yíng)養(yǎng)元素變化研究較少,仍舊有很多未知。這些知識(shí)上的欠缺導(dǎo)致難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣候變化造成極地微生物的響應(yīng),更難以準(zhǔn)確評(píng)估極地廣袤冰川下微生物對(duì)碳通量的影響。本研究從東南極冰蓋邊緣這一冰下環(huán)境窗口處取得土壤樣品,具體在群落構(gòu)成和代謝活性?xún)蓚�(gè)層面研究氣候變暖對(duì)極地微生物的影響:1)冰川邊緣處土壤中微生物對(duì)于冰的覆蓋與否在群落結(jié)構(gòu)層面的響應(yīng)是什么?2)冰川下沉積物中產(chǎn)甲烷過(guò)程如何響應(yīng)溫度和底物的變化?在氣候變化影響群落構(gòu)成方面... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號(hào)說(shuō)明
第1章 極地冰川邊緣土壤中微生物研究進(jìn)展
    1.1 冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)研究進(jìn)展
        1.1.1 冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)
        1.1.2 冰凍圈重要性與氣候變化
    1.2 冰川前沿研究方法
        1.2.1 極地冰下環(huán)境樣品采樣策略、技術(shù)及重大項(xiàng)目進(jìn)展
        1.2.2 高通量測(cè)序技術(shù)-解析微生物群落結(jié)構(gòu)
        1.2.3 宏基因組測(cè)序技術(shù)-解析群落代謝潛能
        1.2.4 實(shí)驗(yàn)室低溫模擬培養(yǎng)技術(shù)-檢測(cè)微生物代謝活性
    1.3 本文的研究意義和目標(biāo)
第2章 冰川前沿土壤中微生物群落在冰川消融初期的變化特點(diǎn)
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        2.2.1 樣品采集
        2.2.2 理化參數(shù)分析和DNA提取
        2.2.3 細(xì)菌16SrRNA基因拷貝數(shù)確定
        2.2.4 細(xì)菌16SrRNA基因高通量測(cè)序
        2.2.5 古菌16SrRNA基因高通量測(cè)序和拷貝數(shù)確定
        2.2.6 高通量測(cè)序數(shù)據(jù)分析和群落組成比較
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        2.3.1 理化參數(shù)
        2.3.2 古菌群落結(jié)構(gòu)
        2.3.3 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)
    2.4 討論
        2.4.1 冰川前沿土壤對(duì)氣候變化敏感
        2.4.2 高豐度和低豐度細(xì)菌群落特點(diǎn)
        2.4.3 冰厚影響群落結(jié)構(gòu)
        2.4.4 冰川前沿土壤中細(xì)菌群落功能性和穩(wěn)定性
    2.5 本章總結(jié)與展望
第3章 冰下土壤中產(chǎn)甲烷通路研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        3.2.1 樣品采集
        3.2.2 理化參數(shù)分析
        3.2.3 總DNA提取
        3.2.4 產(chǎn)甲烷菌群落結(jié)構(gòu)分析
        3.2.5 產(chǎn)甲烷活性檢測(cè)
        3.2.6 產(chǎn)甲烷菌數(shù)量檢測(cè)
        3.2.7 細(xì)菌和古菌16S rRNA基因高通量測(cè)序、分析
        3.2.8 宏基因組分析
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 理化參數(shù)
        3.3.2 細(xì)菌群落
        3.3.3 古菌群落
        3.3.4 產(chǎn)甲烷活性
        3.3.5 冰下沉積物中宏基因組研究
    3.4 討論
        3.4.1 冰下沉積物中微生物群落結(jié)構(gòu)
        3.4.2 產(chǎn)甲烷底物對(duì)活性的影響
        3.4.3 溫度對(duì)產(chǎn)甲烷活性的影響
        3.4.4 冰川下產(chǎn)甲烷過(guò)程模型
        3.4.5 極地甲烷產(chǎn)生和釋放評(píng)估
    3.5 本章總結(jié)與展望
第4章 嗜壓菌研究緒論
    4.1 研究進(jìn)展
        4.1.1 深部生物圈重要性
        4.1.2 嗜壓菌類(lèi)群
        4.1.3 嗜壓微生物研究方法和設(shè)備
        4.1.4 壓力適應(yīng)性研究進(jìn)展
    4.2 本文研究意義、目標(biāo)和技術(shù)路線(xiàn)
第5章 常壓環(huán)境來(lái)源的嗜壓菌特性研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        5.2.1 菌株培養(yǎng)
        5.2.2 菌株16S rRNA基因分析
        5.2.3 全基因組測(cè)序分析
        5.2.4 Sporosarcina psychrophila DSM6497形態(tài)分析
        5.2.5 Sporosarcina psychrophila DSM6497蛋白質(zhì)組分析
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.3.1 生理特點(diǎn)和類(lèi)群分析
        5.3.2 基因組分析
        5.3.3 S.psychrophila DSM6497在高離散劑條件下的形態(tài)變化
        5.3.4 S.psychrophila DSM6497的蛋白質(zhì)組分析
    5.4 討論
    5.5 本章總結(jié)與展望
第6章 全文總結(jié)
    6.1 本研究的主要結(jié)論
        6.1.1 冰川前沿土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
        6.1.2 冰川下沉積物中甲烷代謝特點(diǎn)
        6.1.3 地表常壓環(huán)境來(lái)源嗜壓菌特點(diǎn)
    6.2 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)
        6.2.1 采用新思路研究不同豐度細(xì)菌類(lèi)群在冰川消融初始階段的變化特點(diǎn)
        6.2.2 采用活性檢測(cè)結(jié)合多層次群落分析研究冰下沉積物中甲烷產(chǎn)生特點(diǎn)
        6.2.3 地表常壓環(huán)境發(fā)現(xiàn)嗜壓菌,擴(kuò)大了嗜壓菌類(lèi)群和分布環(huán)境
    6.3 研究展望
        6.3.1 更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)冰川消融對(duì)冰前土壤中微生物群落的影響
        6.3.2 更準(zhǔn)確評(píng)估東南極冰川下沉積物中甲烷通量及與全球變暖的關(guān)系
        6.3.3 采用新的策略分離、研究和利用嗜壓菌
參考文獻(xiàn)
附錄
學(xué)術(shù)論文和科研成果
致謝



本文編號(hào)：3137444