本文關(guān)鍵詞：幾種生境土壤（鐵錳結(jié)核）中微生物多樣性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量傳遞和元素地球化學(xué)循環(huán)重要參與者,對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能起著至關(guān)重要的作用。由于土壤微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的重要地位,其在土壤中的多樣性分布與功能研究受到了廣泛的重視。但是由于土壤中微生物數(shù)量巨大,種類繁多,分布極廣,加之不同類型土壤在物質(zhì)組成、理化性質(zhì)及土壤微環(huán)境上的差異性,使得微生物在土壤中的多樣性分布及功能具有很大的不可預(yù)測性,人們對(duì)土壤中微生物多樣性和功能的了解還十分有限。本研究從水平和垂直尺度兩個(gè)方面研究了不同緯度及海拔條件下土壤中細(xì)菌和古菌的群落多樣性、分布情況及其影響因素。在水平尺度上,供試亞熱帶和溫帶地區(qū)四種典型土壤及鐵錳結(jié)核中細(xì)菌的豐度、多樣性及群落組成存在顯著差異,土壤中細(xì)菌豐度(1.15×108~6.67×1011)和多樣性(以shannon指數(shù)為例,為4.11~4.48)遠(yuǎn)高于鐵錳結(jié)核(2.08×105~4.90×105和2.36~3.80),與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān),與鐵錳氧化物含量呈負(fù)相關(guān)。土壤中的細(xì)菌以酸桿菌為主,相對(duì)含量介于28.6%和51.6%之間,變形菌次之,相對(duì)含量介于17.7%和29.0%之間;鐵錳結(jié)核中細(xì)菌以變形菌為主,相對(duì)含量達(dá)到了62.8%~90.5%,而酸桿菌在鐵錳結(jié)核中的相對(duì)含量只有2%~10%。與土壤環(huán)境相比,鐵錳結(jié)核的寡營養(yǎng)和高金屬氧化物含量的極端環(huán)境是導(dǎo)致這種差異的主要因素,說明了變形菌對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)以及棲息地環(huán)境的選擇作用對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的重要影響。在鐵錳結(jié)核中還檢測出很多與已知的具有氧化還原鐵和錳能力的變形菌克隆子,它們?cè)阼F錳結(jié)核的形成過程中可能發(fā)揮著一定的作用。土壤中古菌的豐度(1.87×105~1.08×106)顯著高于鐵錳結(jié)核(3.59×102~4.17×103),且不同類型土壤之間及鐵錳結(jié)核之間,古菌豐度差異并不明顯,古菌豐度與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān),與氧化鐵含量呈負(fù)相關(guān);同一樣地的土壤和鐵錳結(jié)核中古菌群落組成相似。這一分布特點(diǎn)不同于細(xì)菌在土壤和鐵錳結(jié)核中的分布情況,說明古菌比細(xì)菌更適應(yīng)像鐵錳結(jié)核這種金屬含量很高并且營養(yǎng)物質(zhì)又很匱乏的極端環(huán)境。供試土壤中主要的古菌種群為奇古菌,相對(duì)含量介于73.9%和94.2%之間,棕壤、黃褐土和紅壤鐵錳結(jié)核中主要的古菌種群也為奇古菌,相對(duì)含量達(dá)到了80.9%~95.1%,與其對(duì)應(yīng)土壤相似,黃棕壤鐵錳結(jié)核中古菌群落組成與其它三種鐵錳結(jié)核差異顯著,主要古菌類群為廣古菌,相對(duì)含量為92.9%,這種差異可能與供試黃棕壤鐵錳結(jié)核在其形成過程中所處的水分環(huán)境與其它鐵錳結(jié)核不同有關(guān)。在垂直尺度上,研究了神農(nóng)架地區(qū)海拔560米到3093米8個(gè)海拔梯度山地土壤中細(xì)菌和古菌的多樣性及群落結(jié)構(gòu)分布特點(diǎn),結(jié)果表明:細(xì)菌豐度隨海拔上升呈現(xiàn)先增后降的趨勢,古菌的豐度變化沒有明顯趨勢,土壤微生物多樣性沿海拔梯度的分布沒有明顯趨勢,并受土壤p H影響顯著。神農(nóng)架山地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)呈顯著地帶性差異,并受土壤p H顯著影響,主要細(xì)菌種群為變形菌和酸桿菌,相對(duì)含量達(dá)到57.6%~78.2%,其中酸桿菌相對(duì)含量為25.5%~53.3%,變形菌的相對(duì)含量為25.0%~36.2%,主要古菌種群為奇古菌,相對(duì)含量達(dá)到59.8%~79.4%,廣古菌其次,相對(duì)含量也達(dá)到了16.8%~37.2%,不同類群微生物沿海拔梯度的分布格局不同,但都受到土壤p H的顯著影響,酸桿菌和海洋底棲生物類群MBGA(Marine Benthic Group A)的分布隨海拔升高呈先減后增的格局,β-和γ-變形菌的分布呈先增后減的單峰格局,其它種群在中高海拔地區(qū)隨海拔升高呈現(xiàn)單調(diào)遞減格局。有機(jī)質(zhì)、鐵鋁氧化物、含水率、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全氮、C/N和Feo/Fed等其它土壤及環(huán)境因素對(duì)微生物沿海拔梯度的分布也具有一定的影響。
【關(guān)鍵詞】：鐵錳結(jié)核 山地土壤 高通量測序 微生物多樣性
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S154.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 1 前言10-21
• 1.1 土壤微生物10
• 1.2 土壤中的微生物多樣性10-16
• 1.2.1 土壤微生物多樣性調(diào)查方法10-14
• 1.2.2 微生物多樣性研究進(jìn)展14-16
• 1.3 土壤鐵錳氧化物及鐵錳結(jié)核16-17
• 1.4 微生物在鐵錳元素地球化學(xué)循環(huán)中的作用及生物錳氧化物形成機(jī)制17-19
• 1.5 研究目的和意義19-20
• 1.6 技術(shù)路線20-21
• 2 四種地帶性土壤及鐵錳結(jié)核中微生物多樣性研究21-60
• 2.1 引言21-22
• 2.2 材料和方法22-28
• 2.2.1 供試土壤及鐵錳結(jié)核22
• 2.2.2 土壤及鐵錳結(jié)核采集22-23
• 2.2.3 土壤及鐵錳結(jié)核DNA提取23-24
• 2.2.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析24-25
• 2.2.5 克隆文庫構(gòu)建25-26
• 2.2.6 測序及系統(tǒng)發(fā)育樹分析26-27
• 2.2.7 微生物種群多樣性分析27-28
• 2.3 結(jié)果與分析28-53
• 2.3.1 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌的豐度28-29
• 2.3.2 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌群落的多樣性分析29-31
• 2.3.3 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌群落的聚類分析31
• 2.3.4 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌群落組成31-37
• 2.3.5 土壤和鐵錳結(jié)核中主要細(xì)菌種群的系統(tǒng)發(fā)育分析37-45
• 2.3.6 土壤和鐵錳結(jié)核中古菌的豐度45
• 2.3.7 土壤和鐵錳結(jié)核中古菌群落的多樣性分析45-47
• 2.3.8 土壤和鐵錳結(jié)核中古菌群落的聚類分析47-48
• 2.3.9 土壤和鐵錳結(jié)核中古菌群落組成48-51
• 2.3.10 土壤和鐵錳結(jié)核中古菌種群的系統(tǒng)發(fā)育分析51-53
• 2.4 討論53-59
• 2.4.1 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌和古菌多樣性53-54
• 2.4.2 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌種群差異及影響因素54-55
• 2.4.3 土壤和鐵錳結(jié)核中細(xì)菌的潛在生態(tài)學(xué)功能55-57
• 2.4.4 土壤和鐵錳結(jié)核中古菌種群差異及影響因素57-58
• 2.4.5 土壤及鐵錳結(jié)核中古菌的潛在生態(tài)學(xué)功能58-59
• 2.5 小結(jié)59-60
• 3 神農(nóng)架山地土壤微生物多樣性研究60-86
• 3.1 引言60-61
• 3.2 材料與方法61-63
• 3.2.1 供試土壤61
• 3.2.2 土壤采集61-62
• 3.2.3 土壤樣品處理62
• 3.2.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析62
• 3.2.5 PCR擴(kuò)增及Miseq邊合成法測序62-63
• 3.2.6 序列處理及數(shù)據(jù)分析63
• 3.3 結(jié)果與分析63-83
• 3.3.1 不同海拔山地土壤理化性質(zhì)63-67
• 3.3.2 不同海拔山地土壤中細(xì)菌和古菌的豐度67-68
• 3.3.3 不同海拔山地土壤中微生物多樣性68-71
• 3.3.4 不同海拔山地土壤中微生物群落聚類分析71-72
• 3.3.5 不同海拔山地土壤中微生物的群落組成72-83
• 3.4 討論83-85
• 3.5 小結(jié)85-86
• 4 結(jié)論與展望86-88
• 4.1 結(jié)論86-87
• 4.2 展望87-88
• 5 論文創(chuàng)新點(diǎn)88-89
• 參考文獻(xiàn)89-104
• 附錄104-120
• 博士期間撰寫與發(fā)表的文章120-121
• 致謝121-122

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：幾種生境土壤（鐵錳結(jié)核）中微生物多樣性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：317789