發(fā)布時間：2017-12-16 02:18

  本文關(guān)鍵詞：納帕海高原濕地微生物多樣性研究

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【摘要】：位于滇西北的納帕海濕地,是我國唯一的低緯度、高海拔、季節(jié)性半封閉型高原濕地,也是長江上游地區(qū)重要的水源地,在承接冰雪融水、保持水土和控制洪水等方面發(fā)揮著重要作用。在濕地生態(tài)系統(tǒng)中,微生物在保持土壤肥力、植被生產(chǎn)力和生物圈的物質(zhì)循環(huán)和轉(zhuǎn)化中起著巨大作用,是維持整個生態(tài)平衡不可缺少的組成部分。然而關(guān)于納帕海高原濕地微生物群落多樣性和組成的研究目前仍鮮見報道。本研究首先采用熒光定量PCR方法,對旱季和雨季納帕海高原濕地沼澤土(YN)、沼澤化草甸土(SD)和泥炭土(NT)采樣區(qū)土壤樣品中細菌、真菌和古菌的數(shù)量及影響因素進行了初步分析。從微生物的整體分布來看,細菌數(shù)量最多,其次是古菌數(shù)量,真菌數(shù)量最少,且三者數(shù)量在雨季均高于旱季。從YN到SD到NT采樣區(qū)中土壤類型的轉(zhuǎn)變,可視為納帕海高原濕地退化形成的原生沼澤土、沼澤草甸土和草甸土三種濕地土壤類型。在不同的土壤類型中,細菌和真菌數(shù)量的變化趨勢與人為活動干擾下形成的土壤退化機制密切相關(guān),在SD采樣區(qū)土壤中細菌數(shù)量最高,在NT采樣區(qū)土壤中真菌數(shù)量最高。微生物數(shù)量與土壤理化因子相關(guān)性分析表明,細菌數(shù)量與pH顯著負相關(guān)性(p0.05),古菌數(shù)量與錳和鐵顯著正相關(guān)性(p0.01),真菌數(shù)量與全鉀、速效鉀和速效磷顯著正相關(guān)(p0.01)。為了研究納帕海高原濕地微生物群落多樣性和組成差異,我們對細菌和古菌16SrRNA基因V4區(qū)及真菌rRNA基因ITS2區(qū)序列的多樣性進行分析。結(jié)果表明,在所有土壤類型中雨季的細菌、古菌和真菌群落多樣性及相對豐度均比旱季高；在NT采樣區(qū)土壤中細菌群落多樣性和相對豐度最高,而古菌則在YN和NT中較高。細菌群落組成共檢測到64個門,164個綱,271個目,330個科和484個屬的序列信息,在門分類水平上,Proteobacteria、 A ctinobacteria、 Chloroflexi和Acidobacteria為主要優(yōu)勢菌；古菌群落組成約有40%序列無法確定其分類信息,其余60%的序列信息屬于3個門,5個綱,8個目,7個科和7個屬,其中屬于Thaumarchaeota (Cenarchaeum)的序列約占總序列的比例高達50%；真菌群落組成約有60%的序列無法確定分類信息,剩余序列信息屬于6個門,17個綱,37個目,53個科和63個屬,其中多數(shù)集中在Ascomycota,相對優(yōu)勢屬為Gibberella 。進一步分析表明,細菌群落多樣性和組成受季節(jié)變化比土壤類型影響更顯著,在旱季,氮、全氮和有機質(zhì)對整體細菌群落多樣性影響較大,而在雨季,鋅、錳和銅對整體細菌群落多樣性影響較大；古菌群落多樣性和組成則基本不受季節(jié)變化和土壤類型的影響,僅相對豐度較低的群落組成在不同的土壤類型中呈現(xiàn)顯著差異；真菌群落多樣性和組成受土壤類型影響比季節(jié)變化更顯著,在SD采樣區(qū)基本不受土壤理化因子的影響,在YN采樣區(qū)只受全磷的影響,在NT采樣區(qū)受鐵、銅和磷元素影響較大。由微生物主導(dǎo)的氨氧化作用是硝化過程的限速步驟,同時也是氮素循環(huán)過程中的關(guān)鍵步驟。本研究基于氨單加氧化酶亞基(amoA)基因,對納帕海高原濕地氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細菌(AOB)群落多樣性和空間分布及其與土壤理化因子之間的關(guān)系進行了初步研究。結(jié)果表明,AOA的主要菌群屬于Thaumarchaeota Group1.la,AOB的主要菌群屬于Nitrosomonas和Nitrosopira 。在YN1采樣區(qū)中,AOA和AOB群落組成分布受pH和氨態(tài)氮(NH4+-N)影響較為顯著；在NT1采樣區(qū)中,AOA和AOB群落組成分布受亞硝態(tài)氮(N02-N)的影響較為顯著。AOB和AOA中的amoA基因數(shù)量比值表明,僅NT1采樣區(qū),AOA數(shù)量高于AOB的數(shù)量,在人為活動干擾加劇的區(qū)域,AOA在氨氧化過程中占主要地位。AOB群落多樣性及分布對土壤理化因子變化更為敏感,而AOA群落多樣性及分布對人為活動干擾造成的影響更為明顯。本研究通過分析納帕海高原濕地不同季節(jié)和土壤類型中微生物群落的數(shù)量、群落多樣性和組成及其與土壤理化因子的關(guān)系,初步揭示了微生物群落結(jié)構(gòu)的演替規(guī)律和微生物種屬的共存模式。同時,對濕地氮素循環(huán)過程中執(zhí)行關(guān)鍵步驟的氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)進行了初步分析,這為將來進一步結(jié)合宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)闡明該地區(qū)的氮循環(huán)機制奠定基礎(chǔ)。綜上所述,納帕海高原濕地土壤微生物群落多樣性和組成具有特殊區(qū)域特征,由于自然環(huán)境惡化和人為活動加劇,微生物通過改變數(shù)量和多樣性及組成,不斷與濕地土壤退化機制相互適應(yīng)。本研究從微生物學(xué)角度進一步提出了對納帕海高原濕地環(huán)境保護和恢復(fù)的重要性,可為今后科學(xué)保護濕地提供理論和實踐基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q938

【參考文獻】

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本文編號：1294333