中国农田土壤中鞘氨醇单胞菌的多样性及丰度与HCHs残留的相关性

发布时间：2017-07-06 20:13

  本文关键词：中国农田土壤中鞘氨醇单胞菌的多样性及丰度与HCHs残留的相关性

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【摘要】：六六六(HCHs)作为一种典型的有机氯农药,曾被长期广泛应用于中国农业生产。虽然由于其危害性已被禁用了30年,但是由于六六六的持久性,中国农田土壤中仍能检测到它的残留。六六六对人类健康有很大的危害,它具有致癌、内分泌干扰等作用,也由此引起人们对能降解它的微生物的寻找,希望预测HCHs的残留动态及利用微生物来修复被污染的环境。目前研究最多的两个HCHs降解菌是鞘氨醇单胞菌UT26和B90,通过对它们的研究,获得了HCHs在该菌体内完整的降解机制,HCHs在lin基因的作用下,逐步被降解为β-酮已二酸,之后p-酮己二酸又被UnG1H和linJ基因转化成琥珀酰辅酶A和乙酰辅酶A,进入到三羧酸循环当中去,最终实现HCHs的无害化,使之回到自然界的物质循环中。尽管这类HCHs降解菌已经发现很多,但是对于它们和HCHs之间除了降解以外关系的研究,特别是分布特征方面仍然较少。因此,本研究中我们采集了全国农田土壤中的土壤样品,对linA基因进行PCR反应所需的引物和反应条件进行了研究,确定了扩增土壤DNA中linA基因的合适的PCR方法；调查了中国农田土壤中HCHs的残留；利用高通量测序技术和定量PCR实验检测了鞘氨醇单胞菌的多样性和丰度；并分析了HCHs与鞘氨醇单胞菌的空间分布之间的关系。通过对农田土壤样品中HCHs的残留和16S rRNA基因序列分析,得到一些初步结果：我国农田土壤中HCHs的残留浓度范围为0.42-9.69ng/g,平均浓度是2.30 ng/g。在四种主要的六六六异构体(α-HCH、β-HCH、γ-HCH和δ-HCH)中,p-HCH的残留量最高,α-HCH和y-HCH的残留量相对较低；不同的农田土壤中手性a-HCH的EF值有一个较大的变化范围(从0.10至0.84)。除此之外,16S rRNA基因序列分析表明28个样品中包含四种已知的鞘氨醇单胞菌属："Sphingomonas", "Novosphingobium", "Sphingopyxis", "Sphingobium"。其中Sphingomonas属存在于所有样品中,分布最广泛,是这些菌中的优势属。皮尔逊相关分析表明鞘氨醇单胞菌的多样性与β-HCH浓度显著相关(R=-0.390)。通过linA基因的定量PCR结果发现不同样品中鞘氨醇单胞菌的丰度有较大的差异,个别样品中鞘氨醇单胞菌的丰度相对较低。不同样品中鞘氨醇单胞菌丰度的差异表明了各样品中生物降解HCHs能力的不同。皮尔逊相关分析表明鞘氨醇单胞菌的丰度与总HCHs残留之间没有显著的相关关系,但是与γ-HCH浓度是显著相关的(R=-0.425)。鞘氨醇单胞菌和HCHs异构体之间的相关性可以用来解释某些HCHs异构体的分布特征,从而预测HCHs的残留动态。
【关键词】：六六六 鞘氨醇单胞菌 linA基因 定量PCR 高通量测序 农田土壤
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X592;X53
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 六六六简介11-13
• 1.2 六六六研究现状及危害13-18
• 1.2.1 HCHs的历史使用情况13-14
• 1.2.2 HCHs残留现状研究14-16
• 1.2.3 HCHs的迁移与转化16-17
• 1.2.4 HCHs的危害17-18
• 1.3 六六六降解细菌研究现状18-26
• 1.3.1 六六六降解菌的研究18-21
• 1.3.2 鞘氨醇单胞菌研究概况21-26
• 1.4 降解菌与六六六的初步尝试26
• 1.5 本研究目的、意义及主要内容26-27
• 1.6 本研究技术路线27-28
• 第二章 实验材料与方法28-40
• 2.1 材料28-30
• 2.1.1 供试土壤28-29
• 2.1.2 试剂与仪器设备29-30
• 2.2 方法30-38
• 2.2.1 农田土壤含水率测定方法30
• 2.2.2 农田土壤中六六六残留测定方法30-31
• 2.2.3 农田土壤中DNA提取与纯化方法31
• 2.2.4 PCR扩增方法的建立与优化31-37
• 2.2.4.1 合适的引物的确定33-35
• 2.2.4.2 合适退火温度的确定35-37
• 2.2.5 PCR产物的TA克隆37
• 2.2.6 酶连产物的转化及转化子的挑取与培养37-38
• 2.2.7 质粒DNA的小量提取38
• 2.2.8 定量PCR方法38
• 2.3 数据分析38-40
• 2.3.1 农田土壤含水率计算38
• 2.3.2 农田土壤中六六六清单计算38-39
• 2.3.3 α多样性指数计算39
• 2.3.4 绘图与计算软件39-40
• 第三章 全国农田土壤中六六六残留现状40-45
• 3.1 全国农田土壤中六六六残留40-42
• 3.2 全国农田土壤中六六六异构体组成42-43
• 3.3 全国农田土壤中α-HCH的对映体分数43-45
• 第四章 全国农田土壤中鞘氨醇单胞菌的多样性和丰度45-53
• 4.1 全国农田土壤中六六六降解菌种类45-49
• 4.2 全国农田土壤中鞘氨醇单胞菌多样性49-51
• 4.3 全国农田土壤中鞘氨醇单胞菌丰度51-53
• 第五章 结果讨论53-56
• 5.1 全国农田土壤中六六六残留与鞘氨醇单胞菌53-54
• 5.2 全国农田土壤中六六六异构体与鞘氨醇单胞菌多样性和丰度54-55
• 5.3 全国农田土壤中α-HCH的对映体分数与鞘氨醇单胞菌55-56
• 第六章 论文总结56-58
• 6.1 小结56
• 6.2 创新点56-57
• 6.3 不足与展望57-58
• 参考文献58-69
• 硕士期间已发表的论文69-70
• 致谢70-71

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本文编号：527654