僅在過去四十年,人類通過陸源輸入向海洋排放的氮量就增加了一倍。氮輸入量的增加導致了海洋嚴重的人為富營養(yǎng)化,造成海水透明度下降、耗氧量增加甚至威脅到人類健康和經(jīng)濟發(fā)展。硝化反應(yīng)將NH4﹢經(jīng)NO2﹣氧化為NO3﹣,是氮循環(huán)中連接生物固氮和厭氧反硝化作用的重要環(huán)節(jié);同時還會消耗水體和沉積物中大量的氧氣,導致陸架海域低氧甚至缺氧區(qū)的形成。反硝化作用把NO2﹣氧化為NO3﹣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的N2O或N2,對于緩解海水的富營養(yǎng)化、估算氮循環(huán)通量研究全球氣候變化都具有重要的意義。因此,硝化和反硝化過程及其對環(huán)境因子變化(如氣候變暖、難降解有機物污染及氮富營養(yǎng)化)的響應(yīng)成為海洋環(huán)境科學中的一個重要的研究課題。 已有的研究表明,溫度、鹽度、溶解氧和NH4﹢含量等環(huán)境變量是影響硝化和反硝化速率的主要環(huán)境因子,而通過氨單加氧酶(amo)實現(xiàn)NH4﹢至NO2﹣轉(zhuǎn)化的自養(yǎng)氨氧化細菌活性是硝化反應(yīng)的限速因子。以DNA序列技術(shù)為基礎(chǔ)的分子生物學實驗手段可以實現(xiàn)對硝化細菌的特異性染色或擴增,進而不經(jīng)過培養(yǎng)就能夠?qū)ο趸毦臄?shù)量和群落結(jié)構(gòu)進行分析。反硝化細菌群落較復雜,難以采用分子生物學技術(shù),但以傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法仍可以估算其數(shù)...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
0 引言
1 綜述
    1.1 氮循環(huán)
        1.1.1 氮的海洋生物地化循環(huán)
        1.1.2 富營養(yǎng)化對氮循環(huán)的影響
        1.1.3 氮循環(huán)與氣候變化
        1.1.4 海洋氮循環(huán)的研究進展
    1.2 硝化與反硝化作用
        1.2.1 硝化作用及研究現(xiàn)狀
        1.2.2 反硝化作用及研究現(xiàn)狀
    1.3 微生物在海洋氮循環(huán)中的作用及研究
        1.3.1 海洋環(huán)境微生物概述
        1.3.2 海洋環(huán)境微生物的研究方法
        1.3.3 海洋硝化細菌的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 海洋反硝化細菌的研究現(xiàn)狀
    1.4 研究海域的特點與意義
        1.4.1 河口區(qū)域的特點與研究意義
        1.4.2 英國Colne 海灣的研究背景
    1.5 立題背景與技術(shù)路線
        1.5.1 立題背景和依據(jù)
        1.5.2 論文研究技術(shù)路線和思路
2 典型河口區(qū)的硝化和反硝化速率分布
    2.1 國內(nèi)典型河口附近海域的硝化和反硝化速率分布特征
        2.1.1 研究方法
        2.1.2 實驗結(jié)果與分析
        2.1.3 討論
    2.2 英國 Colne River Estuary 的硝化和反硝化速率分布
        2.2.1 材料與方法
        2.2.2 結(jié)果與分析
        2.2.3 討論
    2.3 結(jié)論
3 河口區(qū)附近海域硝化和反硝化作用的主要影響因子
    3.1 研究區(qū)域的沉積環(huán)境
        3.1.1 樣品采集與測定
        3.1.2 實驗結(jié)果與分析
    3.2 硝化細菌分布特征及其影響因子
        3.2.1 材料與方法
        3.2.2 實驗結(jié)果與分析
        3.2.3 討論
    3.3 反硝化細菌分布及其影響因子
        3.3.1 材料與方法
        3.3.2 結(jié)果與分析
        3.3.3 討論
    3.4 硝化和反硝化作用的主要影響因子
        3.4.1 硝化反應(yīng)速率的影響因子
        3.4.2 反硝化反應(yīng)速率的影響因子
    3.5 長江口硝化細菌多樣性的聚類分析
        3.5.1 材料與方法
        3.5.2 結(jié)果與與分析
    3.6 結(jié)論
4 典型河口區(qū)硝化細菌的遺傳多樣性分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 樣品采集
        4.1.2 總DNA 和RNA 的提取
        4.1.3 PCR 和 RT-PCR 擴增
        4.1.4 Q-PCR 擴增
        4.1.5 DGGE 分析
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 DNA 和 RNA 提取結(jié)果
        4.2.2 PCR 結(jié)果
        4.2.3 Q-PCR 反應(yīng)引物的選擇
        4.2.4 硝化細細菌數(shù)量的實驗結(jié)果
        4.2.5 硝化細菌的遺傳多樣性
    4.3 討論
        4.3.1 影響硝化細菌分布的主要環(huán)境因子
        4.3.2 硝化細菌對潛在硝化反應(yīng)速率的影響
    4.4 結(jié)論
5 結(jié)語
    5.1 結(jié)論
    5.2 工作不足與展望
參考文獻
附錄
致謝
個人簡歷
發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3741683