磷是動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)元素。我國(guó)土壤中總磷含量豐富,約占土壤總質(zhì)量的0.1～0.15%,然而大部分以難溶性磷酸鹽的形式存在,生物可利用性磷含量較低,約為10～20 mg/kg,如何持續(xù)、高效改善土壤難溶性磷成為目前研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。解磷微生物是土壤中可溶解難溶性磷化合物,增加生物可利用性磷含量的生物類群,可通過(guò)分泌有機(jī)酸來(lái)實(shí)現(xiàn)難溶性無(wú)機(jī)磷化合物溶解,但已有的研究?jī)?nèi)容主要集中在有機(jī)酸類別分析及效果評(píng)價(jià),關(guān)于解磷微生物在解磷過(guò)程中的胞內(nèi)代謝行為及其基因調(diào)控機(jī)制至今仍未闡明。本研究通過(guò)篩選高效解磷真菌,檢測(cè)其對(duì)常見(jiàn)難溶性磷酸鹽的溶解特性,定性分析解磷過(guò)程中有機(jī)酸的種類與規(guī)律,并結(jié)合胞內(nèi)代謝組學(xué)和特征解磷基因的響應(yīng)變化,綜合分析難溶性磷化合物影響解磷真菌胞外產(chǎn)酸特性及胞內(nèi)代謝途徑,進(jìn)而從代謝角度闡述解磷微生物的解磷機(jī)制。具體結(jié)果研究如下:1、從湖南省岳陽(yáng)市道仁磯化工廠周邊土壤表層篩選到一株高效解磷真菌PSF-4,其在磷酸鈣和磷酸鐵中最高耐受濃度分別為50 g/L和10 g/L。通過(guò)對(duì)PSF-4菌體DNA進(jìn)行ITS測(cè)序分析,確定PSF-4屬于草酸青霉菌屬（Penicilliun oxalic... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

解磷細(xì)菌CP和CMP1部分有機(jī)酸與TCP溶解關(guān)系圖[35]

難溶性磷酸鹽影響草酸青霉PenicilliumoxalicumPSF-4胞外產(chǎn)酸及胞內(nèi)代謝機(jī)制研究7（4）生物固定作用，指解磷微生物通過(guò)新陳代謝，將難溶性磷酸鹽分解并吸收進(jìn)入胞內(nèi)。當(dāng)微生物死亡后，細(xì)胞內(nèi)可溶磷釋放，供植物生長(zhǎng)發(fā)育。研究表明，解磷細(xì)菌和放線菌固定作用強(qiáng)于解磷真菌[3]。（5）其他解磷機(jī)制。部分微生物作為分解者時(shí)，會(huì)產(chǎn)生能和Ca2+、Fe3+、Al3+等金屬離子螯合的具有芳香族多元酚官能團(tuán)有機(jī)物，同樣能夠釋放可溶性磷。硫桿菌釋放的H2S也能使含有磷酸鐵的化合物溶解，生成硫酸亞鐵并釋放生物有效態(tài)磷[2,12,19]。以上途徑盡管不是解磷微生物解磷的主要途徑，但對(duì)土壤磷利用起到幫輔作用。盡管目前已探明的微生物解磷機(jī)制種類繁多，但是大多集中在研究微生物外在分泌，難以解釋分泌物由來(lái)和不同微生物間行為對(duì)比，并且研究較少關(guān)注到微生物內(nèi)在代謝行為過(guò)程。微生物的胞內(nèi)分子水平往往決定了其代謝活動(dòng)，所以探究微生物胞內(nèi)代謝活動(dòng)對(duì)闡明解磷機(jī)制有重要意義。1.3代謝組學(xué)研究進(jìn)展代謝組學(xué)是通過(guò)定性和定量的方法研究生物體內(nèi)所有代謝物變化特征的學(xué)科，其基本的實(shí)驗(yàn)流程如圖1-2所示。圖1-2基于LC/MS/MS的非靶向代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)流程[52]Fig.1-2Experimentalflowchartfornon-targetedmetabolomicsbasedonLC/MS/MS借助代謝組學(xué)手段，可以了解解磷微生物或者細(xì)胞在低磷脅迫時(shí)受到擾動(dòng)的小分子和相應(yīng)代謝通路變化的規(guī)律[53]。代謝組學(xué)分析手段常和多變量統(tǒng)計(jì)學(xué)分析配合使用，從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)顯著性差異代謝物，然后利用差異代謝物變化規(guī)律揭示外在行為規(guī)律。代謝組學(xué)常借助的測(cè)試儀器包括各類色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)與核磁共振（NMR）等。

難溶性磷酸鹽影響草酸青霉PenicilliumoxalicumPSF-4胞外產(chǎn)酸及胞內(nèi)代謝機(jī)制研究9正交偏最小二乘判別（PLS-DA）等。在代謝組學(xué)分析中，PLS是使用較頻繁的有監(jiān)督模式識(shí)別方法，最小化誤差平方和，模擬契合數(shù)據(jù)的方程，與其他分析手段聯(lián)合使用識(shí)別反應(yīng)過(guò)程中顯著性差異代謝物（圖1-3）。圖1-3暴露于高脂環(huán)境下小鼠血樣成分識(shí)別及多重統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[56]Fig.1-3Bloodsamplecomponentrecognitionandmultiplestatisticalanalysisofmiceexposedtohigh-fatdiet.1.3.3微生物代謝組學(xué)研究進(jìn)展自1999年Nicholson[53]首次向大眾解讀代謝組學(xué)，便開(kāi)啟了組學(xué)技術(shù)的研究大門。隨著檢測(cè)手段與分析技術(shù)的更新迭代，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，作為應(yīng)用前景廣闊的微生物種群，學(xué)者們自然逐漸關(guān)注其分子機(jī)制與代謝模式。研究人員發(fā)現(xiàn)大量微生物在固定環(huán)境下培養(yǎng)時(shí)，會(huì)與環(huán)境中各成分之間形成一套賴以生存的代謝模式。但當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生改變，或者有外源污染添加時(shí)，微生物的代謝模式會(huì)因此發(fā)生擾動(dòng)，通過(guò)增強(qiáng)代謝強(qiáng)度或調(diào)整代謝途徑來(lái)響應(yīng)環(huán)境的變化。Zhang[57]等利用代謝組學(xué)技術(shù)研究小球藻Chlorellasp.在Cu、Cd、Pb等重金屬離子脅迫下的代謝產(chǎn)物變化，發(fā)現(xiàn)Cu的添加會(huì)使胞內(nèi)氨基酸、甘油磷脂以及蔗糖的水平顯著降低，當(dāng)Cu，Cd同時(shí)添加會(huì)產(chǎn)生明顯的協(xié)同效應(yīng)，胞內(nèi)代謝行為更加激烈。Bundy[58]等利用基于NMR的代謝組學(xué)技術(shù)，成功將醋樣芽孢桿菌Bacilluscereus中致病性菌株以及試驗(yàn)性菌株分離。趙洪芝[59]等對(duì)擬南芥在高鹽環(huán)境下體內(nèi)代謝進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物、植物激素類發(fā)生明顯變化，茉莉酸、細(xì)胞分裂素赤霉素等植物激素上調(diào)明顯，氧化脂類等與抗病原性物質(zhì)也有明顯增加，揭示了該環(huán)境下擬南芥植物激素裂解合成途徑與次級(jí)產(chǎn)物代謝變化規(guī)律。Champouret[60]等對(duì)馬?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]叢枝菌根真菌促進(jìn)植物攝取土壤磷的作用機(jī)制[J]. 薛英龍,李春越,王蓯蓉,王益,劉津,常順,苗雨,黨廷輝.  水土保持學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]基于KEGG通路富集分析的薏苡仁不同成分對(duì)Cytokine-cytokine receptor interaction靶基因作用[J]. 韓曉春,趙海軍,王媛,張亞楠,王彥芳,羅光芝,于婉晨,李洪雷,王世軍.  中華中醫(yī)藥雜志. 2019(09)
[3]增氧提高蔬菜磷素吸收利用的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 王瑞,施衛(wèi)明,李奕林,仲月明.  土壤. 2019(03)
[4]土壤溶磷微生物溶磷、解磷機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 秦利均,楊永柱,楊星勇.  生命科學(xué)研究. 2019(01)
[5]腺苷酸激活蛋白激酶信號(hào)通路及其在動(dòng)物應(yīng)激過(guò)程中的調(diào)節(jié)功能[J]. 陳進(jìn)超,孫佳靜,張相鑫,唐志如.  動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2019(02)
[6]幾株溶磷細(xì)菌的篩選和鑒定及其溶磷效果[J]. 馮哲葉,陳莎莎,王文超,楊華,鄧照亮,李真,王世梅,徐陽(yáng)春.  南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[7]大建中湯對(duì)脾陽(yáng)虛腹痛大鼠大腦皮質(zhì)三磷酸腺苷含量和三磷酸腺苷酶活性的影響[J]. 武靜,王慧.  解剖學(xué)雜志. 2017(02)
[8]溶磷細(xì)菌和叢枝菌根真菌接種對(duì)南方紅豆杉生長(zhǎng)及根際微生物和土壤酶活性的影響[J]. 付曉峰,張桂萍,張小偉,任嘉紅.  西北植物學(xué)報(bào). 2016(02)
[9]我國(guó)植物根圍促生細(xì)菌研究進(jìn)展[J]. 劉丹丹,李敏,劉潤(rùn)進(jìn).  生態(tài)學(xué)雜志. 2016(03)
[10]不同條件下兩株溶磷菌溶磷量及葡萄糖脫氫酶基因表達(dá)與酶活分析[J]. 楊美英,王春紅,武志海,于亭,孫合美,劉晶晶.  微生物學(xué)報(bào). 2016(04)

博士論文
[1]草酸青霉Penicillium oxalicum SL2對(duì)Pb2+的生物固定化、形態(tài)轉(zhuǎn)化及分子機(jī)制研究[D]. 葉斌暉.浙江大學(xué) 2018
[2]擬南芥植物代謝組學(xué)及金銀花代謝產(chǎn)物抗炎活性研究[D]. 趙洪芝.南開(kāi)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]低磷脅迫下草酸青霉菌BK溶磷的分子機(jī)制[D]. 張健.大連理工大學(xué) 2014
[2]尾礦廢棄地土壤中解磷菌的篩選、鑒定和特性研究[D]. 田江.北京林業(yè)大學(xué) 2014
[3]重組蘇云金芽孢桿菌丙酮酸脫氫酶表達(dá)條件的優(yōu)化及結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)[D]. 李艷.華中師范大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3255273