Cd污染下两种生态型东南景天内生细菌多样性的比较

发布时间：2017-10-01 15:27

  本文关键词：Cd污染下两种生态型东南景天内生细菌多样性的比较

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【摘要】：超累积生态型和非超累积生态型东南景天(Sedum alfredii)在吸收和积累重金属方面存在明显差异,然而,目前对两种生态型东南景天内生细菌群落结构的差异尚不清楚。因此,本论文首先采用培养方法比较了生长在自然条件下超累积生态型与非超累积生态型东南景天根际土壤、根系、茎和叶片种可培养内生细菌的数量,分离和纯化代表性内生细菌,并测定菌株对锌、镉抗性水平、分泌吲哚乙酸、高铁载体和溶解无机磷的特征。进一步通过盆栽实验,研究在不同Cd污染土壤上超累积生态型和非超累积生态型东南景天叶、茎和根内生细菌多样性差异,利用RDA(冗余分析)分析土壤理化性质、植物生长特征、植物重金属Cd含量对内生菌多样性的影响,以期从土壤-植物-内生菌的相互关系的角度来阐释超累积东南景天对镉吸收、解毒及积累的生态机制。本论文取得的主要研究结果如下:(1)生长在浙江衢州铅锌矿的超累积生态型东南景天和浙江杭州九溪茶园的非超累积生态型东景天叶、茎、根、根际土中存在大量可培养细菌,其中超累积生态型东南景天叶和根内生菌数量高于非超累积特性东南景天,但茎的数量则相反。从超累积生态型东南景天叶、茎、根组织中分离纯化得到30株内生菌,从非超累积生态型景天叶、茎、根组织中分离纯化得到32株内生菌。在超累积生态型东南景天和非超累积生态型东南景天内生菌中,Zn抗性水平大于5 mmol·L-1、Cd抗性水平大于0.5mmol·L-1、IAA(吲哚乙酸)浓度大于15 mg·L-1、铁载体活性单位小于20、溶磷圈直径大于2 mm的比例分别为43.33%和12.50%、36.67%和18.75%、25.00%和50.00%、87.50%和16.67%、71.43%和100%。(2)随着土壤Cd浓度的增加,超累积生态型东南景天叶的可培养内生菌数量减少,茎内生菌数量增加,根内生菌数量先增加后减少,非超累积生态型东南景天叶、茎、根内生菌均减少。(3)生长在不同土壤Cd浓度土壤上的两种生态型东南景天的叶、茎和根内生细菌的丰富。在Phylum水平,两种生态型东南景天的根、茎和叶组织种的优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等。在属水平,超累积生态型东南景天的优势菌群为链球菌属(Streptococcus),鞘脂单胞菌属(Sphingomonas),奈瑟氏菌属(Neisseria),新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)和罗思氏菌属(Rothia)等,非超累积生态型东南景天的优势菌群为拟杆菌属(Bacteroides),鞘脂单胞菌属(Sphingomonas),甲基杆菌属(Methylobacterium),梭状芽孢杆菌属(Clostridium),芽孢杆菌属(Bacillus)和红球菌属(Rhodococcus)等。在对照土壤上,优势菌群为链球菌属(Streptococcus),奈瑟氏菌属(Neisseria),罗思氏菌属(Rothia),新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)等;当土壤镉浓度增加时,优势菌群为鞘脂单胞菌属(Sphingomonas),鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium),肠球菌属(Enterococcus),甲基杆菌属(Methylobacterium),慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),普氏菌(Prevotella),链霉菌属(Streptomyces)和罗尔斯通菌属(Ralstonia)等。(4)RDA分析发现,超累积生态型东南景天叶片组织中的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)丰度主要受叶Cd含量的影响;茎组织中鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌属(Enterococcus)的丰度主要受茎Cd含量的影响;在超累积生态型东南景天叶片组织中韦永氏球菌属(Veillonella)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和拟杆菌属(Bacteroides)的丰度与植株高度、叶片鲜重正相关;在超累积生态型东南景天根组织中,叶杆菌属(Phyllobacterium)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度与土壤有效Cd含量、根Cd含量正相关,梭状芽胞杆菌属(Clostridium)和根瘤菌属(Rhizobium)相对丰度与土壤pH正相关。
【关键词】：东南景天 内生细菌多样性 高通量测序 镉
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172;X53
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 1 前言11-22
• 1.1 植物内生细菌11-13
• 1.1.1 植物内生细菌的定义11
• 1.1.2 内生细菌的宿主植物多样性11
• 1.1.3 植物内生细菌的遗传多样性11-12
• 1.1.4 超累积植物的内生细菌12-13
• 1.2 内生细菌对宿主植物的影响13-15
• 1.2.1 内生细菌分泌高铁载体13
• 1.2.2 内生细菌分泌吲哚乙酸13-14
• 1.2.3 内生细菌的溶磷作用14
• 1.2.4 提高植物的抗病性14
• 1.2.5 提高植物对重金属的抗性14-15
• 1.3 植物内生细菌多样性的影响因素15-17
• 1.3.1 地理与自然气候因素15
• 1.3.2 土壤环境因素15
• 1.3.3 人为管理措施15-16
• 1.3.4 土壤污染因素16
• 1.3.5 宿主植物16-17
• 1.3.6 内生细菌的特征17
• 1.4 植物内生菌的研究方法17-21
• 1.4.1 培养方法17
• 1.4.2 分子生物学方法17-19
• 1.4.3 Illumina公司的Mi Seq平台19-20
• 1.4.4 培养方法与分子生物学方法相结合的方法20-21
• 1.5 研究目的与意义21-22
• 2 材料与方法22-28
• 2.1 超累积和非超累积生态型东南景天可培养内生菌数量和特征22-24
• 2.1.1 东南景天的生长环境22
• 2.1.2 样品的采集22
• 2.1.3 测定项目与方法22-24
• 2.2 土壤Cd污染对两种生态型东南景天内生细菌多样性的影响24-26
• 2.2.1 供试植物24
• 2.2.2 供试土壤24-25
• 2.2.3 盆栽实验25
• 2.2.4 测定项目与方法25-26
• 2.3 数据统计分析26-28
• 2.3.1 土壤理化性质、植物重金属含量和可培养内生细菌数量的数据处理26
• 2.3.2 高通量数量处理26-28
• 3 结果与分析28-70
• 3.1 自然生长条件下两种生态型东南景天可培养内生菌数量和特征28-37
• 3.1.1 可培养内生菌的数量28-29
• 3.1.2 内生菌的菌落特征29-32
• 3.1.3 内生细菌对Zn、Cd抗性水平32-33
• 3.1.4 内生细菌分泌IAA作用33-34
• 3.1.5 内生细菌的产高铁载体作用34-36
• 3.1.6 内生细菌的溶磷作用36-37
• 3.2 土壤Cd污染对两种生态型东南景天内生细菌多样性的影响37-44
• 3.2.1 两种生态型东南景天的生长情况和生物量37-39
• 3.2.2 两种生态型东南景天对Cd的吸收和积累39-41
• 3.2.3 土壤p H和土壤有效态Cd含量41
• 3.2.4 两种生态型东南景天体内可培养内生细菌的数量41-44
• 3.3 两种生态型东南景天内生细菌的遗传多样性44-70
• 3.3.1 有效序列及OTU数量统计44-45
• 3.3.2 稀释曲线45-46
• 3.3.3 两种生态型东南景天叶、茎和根内生细菌多样性的总体概述46-54
• 3.3.4 土壤镉污染对两种生态型东南景天内生细菌多样性的影响54-60
• 3.3.5 两种生态型东南景天内生细菌多样性的动态变化60-64
• 3.3.6 两种生态型东南景天内生细菌多样性的影响因素64-70
• 4 讨论70-77
• 4.1 两种生态型东南景天可培养内生细菌数量的差异70-72
• 4.2 两种生态型东南景天内生细菌的遗传多样性的比较72-73
• 4.3 土壤镉污染对两种生态型东南景天内生细菌的遗传多样性的影响73-75
• 4.4 不同生育期的两种生态型东南景天内生细菌多样性75
• 4.5 两种生态型东南景天内生细菌多样性的影响因素75-77
• 5 结论77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-93
• 附录93

【参考文献】

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1 王雁南;张s，

本文编号：954241