本文關鍵詞：神農架大九湖泥炭濕地細菌和古菌多樣性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雖然泥炭地只占全球陸地面積的3%,但儲存了陸地土壤碳的30%,因此在全球物質循環(huán)(特別是碳循環(huán))和氣候變化中扮演著重要的角色。由于泥炭地區(qū)地勢低洼,排水不暢引起較高的地表水位甚至地表徑流而形成的厭氧環(huán)境,使得植物殘體降解緩慢進而導致有機質積累。泥炭在除南極洲之外的6大洲中均有發(fā)現(xiàn),但累積強度明顯不同,主要是在北半球中高緯度地區(qū),又稱北方泥炭地。中國境內包含的104.41×104hm2泥炭地主要在云貴和若爾蓋高原,長江中下游地區(qū)也分布較豐富的泥炭資源。位于長江中游神農架地區(qū)的大九湖泥炭,面積16km2,海拔1700m,自全新世以來形成連續(xù)的超過2m的泥炭堆積,使其成為古氣候研究的極好材料。該泥炭地因受東南季風和西伯利亞寒流的交替控制引起溫度和降雨呈現(xiàn)季節(jié)性變化,植被主要以泥炭蘚為主,這些特征都是北方泥炭地的主要特質。微生物是泥炭地重要的元素循環(huán)驅動力,因此,研究大九湖泥炭地微生物對于揭示泥炭地物質循環(huán)過程具有重要意義。為了探討泥炭蘚共生細菌以及泥炭表層沉積物細菌群落的垂向變化以及它們在濕地生態(tài)系統(tǒng)中的作用,對大九湖泥炭濕地泥炭蘚植株的不同部位以及下伏泥炭沉積物進行了分層采樣。利用克隆文庫以及熒光定量PCR技術對樣品中的細菌進行了定性和定量分析。結果表明,盡管細菌的16S rRNA基因拷貝數(shù)在同一個數(shù)量級(108拷貝／克樣品),并都以變形菌和酸桿菌占優(yōu)勢,但細菌群落組成由泥炭蘚上部至下部再到泥炭沉積物不同部位存在顯著的垂向變化。泥炭蘚上部以藍細菌(Cyanobacteria)和Ⅸ變形菌門(alpha-Proteobacteria)為主,中部則以酸桿菌門(Acidobateria)為主,泥炭蘚下部和最表層泥炭以α變形菌門和酸桿菌門為主,地表以下的泥炭樣品以酸桿菌門占優(yōu)勢。細菌組成的這種垂向分布規(guī)律與細菌的生態(tài)功能密切相關。泥炭蘚上部的藍細菌通過光合作用與泥炭蘚共生。酸桿菌門的細菌一方面能適應泥炭濕地低pH的環(huán)境條件,另一方面還在泥炭蘚植株的降解及泥炭的形成中發(fā)揮重要作用,并可能參與泥炭濕地酸性條件的形成。在泥炭蘚不同部位均發(fā)現(xiàn)了甲基孢囊菌科(Methylocystaceae)的克隆,暗示甲烷氧化不僅局限于泥炭蘚死亡的透明細胞中,而是在泥炭蘚的整個植株中均可能存在著活躍的甲烷氧化過程。這一工作對深刻理解和定量研究泥炭地的微生物地球化學過程,特別是甲烷通量以及甲烷循環(huán)具有重要意義。泥炭蘚和沉積物樣品的克隆文庫均未飽和,文庫只能反映細菌的部分信息。而Miseq高通量測序彌補了這一缺陷。泥炭蘚和沉積物樣品的Miseq測序均獲得了大量的DNA序列,樣品覆蓋度都達到99%。泥炭蘚中發(fā)現(xiàn)的細菌門類(19個)稍低于于沉積物(21個),優(yōu)勢門類(即相對豐度高于1%的門類)也不及沉積物多。在泥炭蘚中,變形菌門明顯優(yōu)于位列第二的酸桿菌門,變形菌包含6個亞類,即α,β,γ,δ,ε和SK259,其中α變形菌和β變形菌各占近20%的豐度。酸桿菌門包含酸桿菌目、subgroup2、subgroup3和subgroup6共4個亞類。沉積物的細菌組成明顯不同,沉積物中酸桿菌門較變形菌門的相對豐度最高,包含了10個亞類。泥炭蘚和沉積物細菌多樣性差異表現(xiàn)在各個分類水平,泥炭蘚共發(fā)現(xiàn)137個屬,主要以伯克氏菌屬(Burkholderia.sp)為主,甲基桿菌科(Methylobacteriaceae)豐度占0.4%。沉積物中發(fā)現(xiàn)195個細菌屬,以未分類的酸桿菌科為主�？寺∥膸炫cMiseq文庫樣本容量的懸殊導致樣品覆蓋度差異顯著,Miseq文庫對樣品有近完全的覆蓋。因此在估計微生物多樣性上克隆文庫估計偏低。雖然Miseq文庫發(fā)現(xiàn)的門類遠多于克隆文庫,但克隆文庫的方法能大致反映出微生物的優(yōu)勢趨勢,且相對廉價,對于探討微生物多樣性較低的環(huán)境樣品(如功能基因)不失為一良策。雖然沉積物和泥炭蘚均有嗜甲烷細菌,但沉積物的古菌克隆文庫并沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷古菌的存在,在沉積物的古菌可分為10個類群：奇古菌1.1b,1.1c,1.1f.隸屬于Miscellaneous Crenarchaeota Group(MCG)的MCG5,MCG6, MCG15,MCG18;隸屬于廣古菌的SAGMEG-1,TMEG和未分類的類群(unclassfied group)。其中MCG5和MCG6分別以35.6%和32.9%的相對豐度占據(jù)該泥炭地的優(yōu)勢地位。沉積物中1.1b有19.9%的相對豐度,表明具有較強的氨氧化活性。雖然未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷相關的克隆子,但有2個克隆子隸屬于與產(chǎn)甲烷菌系統(tǒng)發(fā)育毗鄰的TMEG類群。通過生物信息學和統(tǒng)計學的方法從NCBI數(shù)據(jù)庫中調出3000多條古菌16S rRNA序列,統(tǒng)計分析了古菌在陸地上較大的尺度范圍內的生態(tài)分布模式。結果顯示,陸地上古菌的分布主要受到溫度(蒙特塔羅檢驗,P=0.006,F=3.2)和pH值(蒙特塔羅檢驗,P=0.012,F=2.3)的控制。在所統(tǒng)計的土壤、泥炭、河口沉積物、紅樹林、熱泉和鹽湖6種生境中共發(fā)現(xiàn)了13個指示類群,某些指示類群對溫度和pH值有很好的指示意義。由于MCG5(指示值為0.95)對酸性泥炭具有很好的指示意義,MCG5可能是異養(yǎng)、厭氧和耐酸的微生物�？傊�,本文所進行的大九湖泥炭微生物群落分析為揭示微生物群落及其對泥炭地的元素循環(huán)的影響具有重要意義。
【關鍵詞】：大九湖泥炭地 泥炭蘚 微生物 群落分析 生態(tài)功能
【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q938
【目錄】：

• 作者簡介6-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-15
• 第一章 緒論15-22
• §1.1 泥炭地及其碳循環(huán)15-18
• 1.1.1 溫室氣體、泥炭地與全球氣候變化15-17
• 1.1.2 泥炭地碳循環(huán)過程17-18
• §1.2 泥炭地的微生物生態(tài)特征18-20
• 1.2.1 泥炭地微生物多樣性及生態(tài)功能18-20
• 1.2.2 擬解決的關鍵問題20
• §1.3 選題目的及研究內容20-22
• 1.3.1 選題來源20
• 1.3.2 選題目的20
• 1.3.3 研究內容20-21
• 1.3.4 選題意義21-22
• 第二章 材料和方法22-29
• §2.1 樣品采集23-24
• §2.2 大九湖樣品的多樣性分析24-27
• 2.2.1 樣品總DNA的提取24-25
• 2.2.2 定量PCR25
• 2.2.3 克隆文庫的構建25-26
• 2.2.4 Miseq文庫的構建26-27
• §2.3 全球陸地古菌生態(tài)模式分析27
• §2.4 實驗所用儀器及分析方法簡介27-29
• 第三章 大九湖泥炭細菌豐度、多樣性及群落組成29-36
• §3.1 細菌PCR的定量結果29
• §3.2 細菌多樣性分析29-30
• §3.3 細菌群落組成30-32
• §3.4 討論32-35
• 3.4.1 與其他泥炭濕地細菌群落結構的比較32-33
• 3.4.2 泥炭濕地細菌群落空間分布的控制因素33-34
• 3.4.3 細菌生態(tài)功能及其環(huán)境意義34-35
• §3.5 小結35-36
• 第四章 泥炭蘚及其下伏沉積物的MISEQ測序分析36-43
• §4.1 序列質量分析36
• §4.2 泥炭蘚及其下伏沉積物的細菌多樣性36-37
• §4.3 泥炭蘚及其下伏沉積物的細菌組成37-41
• §4.4 克隆文庫與MISEQ高通量文庫的比較41
• §4.5 小結41-43
• 第五章 大九湖沉積物的古菌群落組成及古菌的全球分布模式43-52
• §5.1 研究位點的氣候條件和理化性質43-45
• §5.2 古菌的多樣性分析45
• §5.3 群落結構和生態(tài)特異性45-48
• §5.4 古菌群落與環(huán)境因子之間的相關性48-49
• §5.5 討論49-51
• 5.5.1 古菌群落的分布模式及控制因子49
• 5.5.2 指示類群及潛在的生態(tài)功能49-50
• 5.5.3 環(huán)境中MCG的廣泛存在50
• 5.5.4 環(huán)境指示意義50-51
• §5.6 小結51-52
• 第六章 結束語52-54
• §6.1 主要結論52-53
• §6.2 下一步工作設想53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-62

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董冠妮;;師法自然 保護自然 天人合一——神農架大九湖濕地生態(tài)保護設計思考[J];科協(xié)論壇(下半月);2009年11期

2 姜劉志;王學雷;厲恩華;蔡曉斌;陳世儉;鄧帆;趙素婷;燕然然;;生態(tài)恢復前后神農架大九湖濕地土地利用變化研究[J];華中師范大學學報(自然科學版);2013年02期

3 尹發(fā)能;王學雷;余t

本文編號：407540