發(fā)布時間：2023-02-07 19:05

　　荒漠化是人類面臨的重大環(huán)境問題,嚴重影響著人類的生活和生產。生物土壤結皮(Biological soil crusts,BSCs)廣泛存在于荒漠地區(qū),在荒漠化生態(tài)系統遏制荒漠化、植被恢復的初始過程中作用關鍵。因藍藻具有固碳、固氮、產胞外多糖等促進BSCs形成和發(fā)育的功能,一直以來被認為是BSCs形成的先鋒物種。而好氧不產氧光營養(yǎng)細菌(Aerobic anoxygenicphototrophic bacteria,AAnPB)具有與藍藻類似或相同的功能特征,可能對BSCs的形成和發(fā)育有重要貢獻。但是,目前還鮮有BSCs中有關AAnPB的研究報道。本論文以內蒙古東、西部主要荒漠為研究對象,利用傳統分離培養(yǎng)和高通量測序等技術手段、結合生物信息學分析和微宇宙模擬實驗,首先對荒漠地區(qū)BSCs中的細菌和AAnPB的豐度、群落結構和組成及影響其群落結構的影響因子進行了研究,之后預測并驗證了 AAnPB對BSCs形成和發(fā)育的影響;最后對AAnPB菌株B3的進行了多組學分析。主要結果如下:1.BSCs中細菌和AAnPB的豐度、群落結構和多樣性及環(huán)境影響因子BSCs層細菌16S rDNA拷貝數每克上壤中含...

【文章頁數】：172 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略語表
第一章 緒論
    1 生物土壤結皮
        1.1 生物土壤結皮的含義及演替
        1.2 生物土壤結皮的生態(tài)功能
    2 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌
        2.1 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的發(fā)現、分布及影響因素
        2.2 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的細胞形態(tài)多樣性
        2.3 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的物種多樣性
        2.4 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的生態(tài)功能
    3 研究的目的及意義
    4 技術路線
第二章 生物上壤結皮中細菌和好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的分離培養(yǎng)與鑒定
    1 引言
    2 材料和方法
        2.1 材料
            2.1.1 樣品采集
            2.1.2 試驗試劑
            2.1.3 儀器設備
            2.1.4 培養(yǎng)基
        2.2 實驗方法
            2.2.1 樣品采集方法
            2.2.2 菌株分離、純化、鑒定及保藏方法
            2.3.3 菌株鑒定及功能基因檢測
            2.2.4 系統發(fā)育分析
    3 結果與分析
        3.1 可培養(yǎng)細菌群落結構
        3.2 可培養(yǎng)好氧不產氧光營養(yǎng)細菌群落結構
    4 討論
        4.1 生物土壤結皮中的可培養(yǎng)細菌群落結構
        4.2 生物上壤結皮中的可培養(yǎng)好氧不產氧光營養(yǎng)細菌群落結構
    5 小結
第三章 生物土壤結皮中細菌和好氧不產氧光營養(yǎng)細菌群落結構和多樣性
    1 引言
    2 材料和方法
        2.1 材料
            2.1.1 樣品來源
            2.1.2 試驗試劑及采用的試劑盒
            2.1.3 儀器設備
        2.2 實驗方法
            2.2.1 生物土壤結皮樣品理化指標檢測方法
            2.2.2 生物土壤結皮采集地點氣象數據
            2.2.3 高通量測序及生物信息學分析
                2.2.3.1 測序實驗流程
                2.2.3.2 生物信息分析流程
            2.2.4 q-PCR測定生物土壤結皮中細菌和好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的豐度
            2.2.5 核心好氧不產氧光營養(yǎng)細菌促進生物土壤結皮形成和發(fā)育的接種驗證試驗
    3 結果與分析
        3.1 土壤理化性質
        3.2 細菌及好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的豐度
        3.3 群落結構和多樣性
            3.3.1 測序數據深度及測序量
            3.3.2 群落多樣性
            3.3.3 群落結構差異分析
            3.3.4 群落結構
                3.3.4.1 細菌群落結構
                3.3.4.2 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌群落結構
            3.3.5 影響細菌和好氧不產氧光營養(yǎng)細菌群落的環(huán)境因子分析
        3.4 基于16S rRNA基因的功能預測
            3.4.1 COG功能分類統計
            3.4.2 KEGG代謝通路分析
        3.5 核心微生物組預測及分析
            3.5.1 核心微生物組CoNet預測
            3.5.2 核心微生物組群落與土壤理化因子的關系
        3.6 核心好氧不產氧光營養(yǎng)細菌接種驗證
            3.6.1 核心好氧不產氧光營養(yǎng)細菌菌株選擇
            3.6.2 核心好氧不產氧光營養(yǎng)細菌菌株接種驗證
    4 討論
        4.1 生物土壤結皮中細菌和好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的數量多、種類豐富
        4.2 生物土壤結皮中細菌和好氧不產氧光營養(yǎng)細菌群落結構受降水量和pH影響
        4.3 核心好氧不產氧光營養(yǎng)細菌顯著促進生物土壤結皮的的形成和發(fā)育
    5 小結
第四章 基于微宇宙模擬實驗分析好氧不產氧光營養(yǎng)細菌對生物土壤結皮形成和發(fā)育的影響
    1 引言
    2 材料和方法
    3 結果與分析
        3.1 表層土壤表觀和理化性質變化
        3.2 三種波段光照對Microcoleus vaginatus生長的影響
        3.3 主要微生物類群的豐度變化
        3.4 表層土壤中好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的多樣性及群落結構變化
        3.5 CoNet網絡分析
    4 討論
        4.1 近紅外光波段促進生物土壤結皮中好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的生長
        4.2 生物土壤結皮中好氧不產氧光營養(yǎng)細菌的生態(tài)意義
    5 小結
第五章 好氧不產氧光營養(yǎng)細菌菌株B3分類鑒定和CO₂固定代謝相關分析
    1 引言
    2 材料方法
        2.1 菌株B3
        2.2 試驗試劑、試劑條(盒)及設備
        2.3 試驗方法
            2.3.1 B3的分類鑒定
            2.3.2 細菌基因組繪制和分析
            2.3.3 細菌葉綠素a檢測
            2.3.4 轉錄組測定及分析
            2.3.5 RubisCo酶活檢測
    3 結果與分析
        3.1 分類鑒定
            3.1.1 形態(tài)觀察
            3.1.2 基于16S rRNA基因的系統發(fā)育進化分析
            3.1.3 最適生長條件
            3.1.4 生長曲線
            3.1.5 酶活力分析
            3.1.6 碳源利用能力檢測
            3.1.7 藥敏實驗
            3.1.8 脂肪酸組成
            3.1.9 細菌葉綠素分析
        3.2 光照和營養(yǎng)水平對B3生長的影響
        3.3 基因組測序和分析
            3.3.1 測序和組裝
            3.3.2 基因組圖譜
            3.3.3 基因預測及功能注釋
            3.3.4 基因組COG和KEGG分析
            3.3.5 碳水化合物活性酶注釋
        3.4 B3轉錄組分析
            3.4.1 RNA提取及質量檢測
            3.4.2 RNA測序、質控及相關基因表達分析
        3.5 RubisCo酶活力檢測
    4 討論
    5 小結
第六章 討論與結論
    6.1 討論
    6.2 結論
    6.3 不足與展望
致謝
參考文獻
附錄
作者簡介



本文編號：3737273