挺水植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)中的活躍組分,對生態(tài)與環(huán)境功能的發(fā)揮影響深遠。這類植物通聯(lián)水、氣、固三相界面,植物體內發(fā)達的通氣組織作為連通沉積物和大氣的紐帶,一方面可以介導大氣中的氧氣等進入沉積物,同時促進沉積物中產(chǎn)生的甲烷等溫室氣體擴散到大氣中。而根系甲烷氧化菌對濕地甲烷排放的減少起著重要作用。目前自然濕地挺水植物根系甲烷氧化菌的研究主要在DNA水平的功能多樣性,針對具生理活性的轉錄水平的功能研究以及碳氮耦合方面的研究鮮有報道。本文以北方富營養(yǎng)化的烏梁素海濕地常見三種挺水植物蘆葦（Phragmites australis）、藨草（Schoenoplectus triqueter）、狹葉香蒲（Typha angustifolia）為研究對象,首先提取其根系RNA（并反轉錄為cDNA）,在轉錄水平應用克隆文庫、高通量測序及宏轉錄組測序等技術,對根系功能菌群好氧甲烷氧化菌和固氮菌的群落結構、多樣性、優(yōu)勢菌群的豐度等進行研究,獲得如下結論:（1）基于三種植物根系DNA的16S rRNA基因高通量測序結果表明,甲烷氧化和固氮功能菌群在整個根系總細菌群落中占比,分別為0.3-0.8%和0.22-1.85... 

【文章來源】：內蒙古大學內蒙古自治區(qū)211工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
縮略說明
第一章 緒論
    1.1 富營養(yǎng)化濕地烏梁素海
    1.2 烏梁素海濕地三種主要挺水植物
        1.2.1 蘆葦?shù)男螒B(tài)、分布和應用價值
        1.2.2 狹葉香蒲和藨草
    1.3 挺水植物及其定植微生物對濕地環(huán)境的影響
        1.3.1 對溫室氣體排放的影響
        1.3.2 對環(huán)境的凈化和修復作用
    1.4 植物根系微生物相關研究
        1.4.1 植物根系微生物群落
        1.4.2 植物根系碳氮相關功能菌群的研究
            1.4.2.1 植物根系好氧甲烷氧化菌的相關研究
            1.4.2.2 植物根系固氮菌
        1.4.3 好氧甲烷氧化菌與氮循環(huán)
        1.4.4 根相關功能菌群的活性研究
    1.5 宏轉錄組技術及應用
        1.5.1 宏轉錄組測序與克隆子高通量測序及克隆文庫方法的比較
        1.5.2 宏轉錄組測序技術在微生物生態(tài)方面的應用
    1.6 研究目的、意義及技術路線
第二章 材料與方法
    2.1 研究區(qū)概況
    2.2 分子生物學主要試劑及儀器
        2.2.1 主要試劑
        2.2.2 主要儀器
    2.3 引物
    2.4 樣品的采集與預處理
    2.5 理化性質的測定
    2.6 烏梁素海濕地沉積物及三種挺水植物根系總DNA和 RNA提取
    2.7 可能DNA污染檢測及cDNA的合成
    2.8 基于cDNA的功能基因擴增及克隆文庫構建
    2.9 高通量測序流程
    2.10 基于cDNA的功能基因pmo A和 nif H的熒光定量PCR
    2.11 根系細菌宏轉錄組測序RNA樣品的準備
    2.12 宏轉錄組測定
    2.13 實驗數(shù)據(jù)的分析處理
第三章 烏梁素海濕地三種挺水植物根系細菌群落結構
    3.1 三種挺水植物根系細菌16SrRNA高通量測序
    3.2 三種挺水植物根系細菌群落多樣性分析
        3.2.1 三種植物根系細菌ɑ多樣性
        3.2.2 三種植物根系細菌β多樣性
    3.3 三種挺水植物根系細菌群落組成及系統(tǒng)發(fā)育分析
        3.3.1 門水平細菌群落組成
        3.3.2 屬水平群落結構
        3.3.3 功能菌群群落組成分析
    3.4 討論
    3.5 小結
第四章 烏梁素海三種挺水植物根系好氧甲烷氧化菌功能群落
    4.1 基于三種挺水植物根系DNA和 cDNA的 pmo A基因的高通量測序
    4.2 DNA和 cDNA中 pmo A基因的高通量測序結果分析
        4.2.1 DNA和 cDNA水平好氧甲烷氧化菌多樣性比較
        4.2.2 DNA和 cDNA水平好氧甲烷氧化菌群落結構比較
        4.2.3 三種挺水植物根系活性好氧甲烷氧化菌群落結構
    4.3 基于cDNA的 pmo A基因熒光定量PCR
        4.3.1 標準曲線繪制
        4.3.2 基于cDNA的三種挺水植物根系pmo A基因拷貝數(shù)
    4.4 討論
    4.5 小結
第五章 烏梁素海三種挺水植物根系氮循環(huán)相關活性菌群落研究
    5.1 基于nif H的 cDNA克隆文庫分析三種挺水植物根系固氮菌群落結構
        5.1.1 三種挺水植物根系總RNA提取、cDNA的合成以及目的基因nif H片段擴增
        5.1.2 三種挺水植物根系活性固氮功能菌群落結構和多樣性分析
    5.2 nif H基因基于cDNA的熒光定量PCR
        5.2.1 標準曲線繪制
        5.2.2 基于cDNA的三種挺水植物根系nif H基因拷貝數(shù)
    5.3 在cDNA水平研究反硝化功能基因nir S和 nir K
        5.3.1 反硝化基因nir S的 PCR擴增
        5.3.2 反硝化基因nir K的 PCR擴增和克隆文庫
    5.4 討論
    5.5 小結
第六章 烏梁素海蘆葦根系微生物宏轉錄組分析
    6.1 宏轉錄組測序和生信分析流程
    6.2 宏轉錄組數(shù)據(jù)分析
    6.3 宏轉錄組測序數(shù)據(jù)結果
        6.3.1 宏轉錄組測序基礎數(shù)據(jù)結果
        6.3.2 基因功能(GO功能)注釋
        6.3.3 KEGG代謝通路
        6.3.4 轉錄組物種豐度分析
            6.3.4.1 蘆葦根系細菌群落結構
            6.3.4.2 碳氮相關菌群
        6.3.5 基于KEGG代謝通路中檢測到具轉錄活性的關鍵基因分析根系活性菌群
            6.3.5.1 nif基因及具有其轉錄活性的菌群
            6.3.5.2 mcr基因及具有其轉錄活性的菌群
    6.4 討論
    6.5 小結
第七章 主要結論及創(chuàng)新點
    7.1 主要結論
    7.2 創(chuàng)新之處
    7.3 研究展望
參考文獻
致謝
博士期間參與課題和論文發(fā)表情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]六種挺水植物對富營養(yǎng)化河水氮磷凈化效果研究[J]. 袁杰,董立新,楊潔,楊蔚,張艷芬.  環(huán)境科學與管理. 2017(04)
[2]維管植物對自然濕地甲烷排放的影響[J]. 段曉男,王效科,歐陽志云.  生態(tài)學報. 2005(12)



本文編號：3633363