浮丝藻中微囊藻毒素基因的检测技术及在环境中变异研究
发布时间：2021-05-06 18:51
蓝藻是一类古老、微小的光合自养的原核生物,被认为是在最早进入陆地的生物。在漫长的进化中,他们形成了极强的生态竞争优势和环境适应性,遍布于各种土壤和水体中。蓝藻产生的藻毒素严重威胁人类及其它动物的健康,由此产生的土壤及水体健康问题引发关注,成为重要环境问题。其中微囊藻毒素（MCs）分布最广,危害最大,存在90余种不同的结构、且化学性质稳定难以去除。MCs是由非核糖体合成合成酶系统合成的环状七肽,由9-10个基因组成的微囊藻毒素基因簇（mcy gene cluster）编码合成。mcy基因常被报道含有大片段的变异导致MCs的合成受阻,导致有毒与无毒菌株在环境中存的现象,从而引出了mcy基因在环境中变异的概率等科学问题。本研究针对上述科学问题,以阿尔卑斯山脉5大天然湖泊中的浮丝藻为研究样本,探索并建立了浮丝藻中mcy基因的未培养检测方法,以期寻找mcy基因中存在的天然变异;通过对比变异与未变异浮丝藻个体的保守序列,探索各变异间的进化关系;并研究mcy基因中,各个变异在不同水体空间上的分布及其在季节间的变化规律。通过本研究建立针对浮丝藻mcy基因定量检测的研究技术体系。对环境中的MCs以及治理...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 藻毒素对土壤和水体的环境意义
1.1.1 蓝藻毒素介绍
1.1.2 藻毒素土壤中的危害
1.1.3 水体中的危害
1.2 微囊藻毒素的研究
1.2.1 MC的结构
1.2.2 MC的毒性
1.2.3 MC的迁移和转化
1.3 微囊藻毒素基因的研究
1.3.1 mcy的基因组成及其功能
1.3.2 不同蓝藻mcy基因的对比
1.3.3 微囊藻毒素基因（mcy）的变异
第二章 研究内容与方法
2.1 选题依据
2.1.1 土壤藻类广泛分布
2.1.2 藻类毒素的环境危害
2.1.3 微囊藻毒素基因簇（mcy）研究的必要性
2.1.4 浮丝藻的选择
2.1.5 未培养的研究方法
2.2 研究目的和意义
2.2.1 研究目的
2.2.2 研究意义
2.3 研究内容
2.3.1 单个浮丝藻的微量DNA提取及保存技术
2.3.2 微囊藻毒素基因的引物体系设计
2.3.3 浮丝藻中微囊藻毒素基因簇内的变异
2.3.4 转座子ISPlr1在mcy基因内的变化研究
2.3.5 各变异在地理上和时间上的变化及其相互关系
2.4 主要的研究方法与技术
2.4.1 单个浮丝藻的采样及分离技术
2.4.2 超声波提取浮丝藻DNA
2.4.3 安捷伦2100生物芯片分析技术
2.4.4 Phire热启动植物聚合酶的直接PCR技术
2.5 技术路线
第三章 单个浮丝藻的DNA提取及保存
3.1 材料和方法
3.1.1 供试样品
3.1.2 试验设计
3.1.3 DNA提取
3.1.4 DNA扩增
3.1.5 数据分析
3.1.6 试剂
3.2 试验结果
3.2.1 单个浮丝藻DNA质量分析
3.2.2 超声波制备浮丝藻DNA参数优化
3.2.3 DNA保存技术
3.3 讨论
3.4 本章小结
第四章 极限条件下微囊藻毒素基因簇引物体系的建立
4.1 材料方法
4.1.1 供试DNA样品
4.1.2 实验设计
4.1.3 DNA扩增
4.1.4 试剂
4.2 结果分析
4.2.1 引物设计限制条件
4.2.2 mcy基因簇的引物体系设计
4.2.3 引物体系的检测
4.3 讨论
4.3.1 浮丝藻DNA的利用
4.3.2 微囊藻毒素的全序列引物
4.4 本章小结
第五章 微囊藻毒素基因簇内的变异
5.1 材料和方法
5.1.1 样品的采集
5.1.2 浮丝藻的分离
5.1.3 DNA的提取
5.1.4 保守序列分析
5.1.5 DNA扩增
5.2 结果分析
5.2.1 微囊藻毒素基因内簇内发现的变异
5.2.2 微囊藻毒素基因簇内的重复序列
5.2.3 mcy基因变异在亚种群中的变化
5.2.4 微囊藻毒素基因变异间的进化
5.3 讨论
5.3.1 mcy基因中变异的发现
5.3.2 特殊重复序列的意义
5.3.3 mcy基因变异间的互相关系
5.3.4 mcy基因变异的系统发育年龄
5.4 本章小结
第六章 转座子ISPlr1在mcy基因内的变化研究
6.1 材料和方法
6.1.1 DNA样品
6.1.2 引物设计
6.1.3 DNA扩增
6.2 结果分析
6.2.1 转座子ISPlr1的插入位点
6.2.2 转座子ISPlr1插入的正向重复序列
6.2.3 转座子ISPlr1的方向
6.3 讨论
6.3.1 转座子的灵活性
6.3.2 转座子与RR序列
6.4 本章小结
第七章 微囊藻毒素基因变异在时间和空间上的分布
7.1 材料和方法
7.1.1 采样
7.1.2 DNA提取
7.1.3 DNA扩增
7.2 结果与分析
7.2.1 浮丝藻长度与DNA扩增结果间关系
7.2.2 地理分布对浮丝藻微囊藻毒素基因的影响
7.2.3 季节变化对浮丝藻微囊藻毒素基因的影响
7.3 讨论
7.3.1 浮丝藻长度与DNA扩增结果间关系
7.3.2 mcy基因变异的时空变化
7.4 本章小结
第八章 硫酸盐对厌氧水稻土中光合与铁循环过程的影响
8.1 材料与方法
8.1.1 供试土壤
8.1.2 试验设计和培养方法
8.1.3 采样及检测方法
8.1.4 数据分析
8.2 研究结果
8.2.1 暗光条件下Fe(II)含量变化
8.2.2 Chl a浓度变化
8.2.3 光照条件下Fe(II)的变化
8.2.4 pH变化
8.3 讨论
8.3.1 铁还原过程
8.3.2 光合过程
8.3.3 铁氧化过程
8.3.4 pH变化
8.4 小结
第九章 中国典型水稻土中硫酸盐变化对土壤藻的影响
9.1 材料方法
9.1.1 样品采集
9.1.2 实验设计
9.1.3 实验分析与测定
9.1.4 数据分析
9.2 结果分析
9.2.1 不同浓度硫酸盐淹水培养后对Chl a含量变化的影响
9.2.2 不同浓度硫酸盐淹水培养后对DOC含量变化的影响
9.2.3 硫酸盐淹水培养水稻土后藻类种群的变化
9.2.4 硫酸盐淹水培养水稻土后SUVA254的变化
9.2.5 硫酸盐淹水培养水稻土后荧光指数的变化
9.2.6 三维荧光及平行因子分析
9.3 讨论
9.3.1 硫酸盐对藻类群落的影响
9.3.2 硫酸盐对DOC的影响
9.3.3 硫酸盐对DOM的影响
9.4 本章小结
第十章 结论与展望
10.1 本文的主要结论
10.2 论文创新点
10.3 有待进一步研究的问题
参考文献
缩略词
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]非生物因子对铜绿微囊藻生理代谢影响的研究进展[J]. 徐莉娜,李旭东,王鑫,薛林贵. 广州化工. 2014(13)
[2]阿氏浮丝藻mcyT基因序列多样性研究[J]. 潘倩倩,朱梦灵,刘洋,林燊,李仁辉. 水生生物学报. 2014(01)
[3]湖泊蓝藻水华发生机理研究进展[J]. 马健荣,邓建明,秦伯强,龙胜兴. 生态学报. 2013(10)
[4]基于16S rRNA基因序列分析受砷和硫酸盐污染的土壤细菌多样性（英文）[J]. 蒋德明,孙玉华,李丹,郭大雷,吴自荣. 微生物学通报. 2011(10)
[5]控制光照条件下添加SO42-对水稻土中Fe（Ⅲ）还原的影响[J]. 易维洁,孙丽蓉,曲东. 农业环境科学学报. 2011(08)
[6]Cyanobacteria-/cyanotoxin-contaminations and eutrophication status before Wuxi Drinking Water Crisis in Lake Taihu, China[J]. Yongmei Liu 1,2 , Wei Chen 2 , Dunhai Li 2 , Zebo Huang 1 , Yinwu Shen 2 , Yongding Liu 2, 1. College of Pharmacy, Wuhan University, Wuhan 430071, China. 2. Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China. Journal of Environmental Sciences. 2011(04)
[7]蓝藻水华的成因及其生态控制进展[J]. 胡传林,万成炎,吴生桂,丁庆秋,潘磊. 长江流域资源与环境. 2010(12)
[8]水华蓝藻复苏的研究进展与水华预测[J]. 孔繁翔,曹焕生,谭啸. 环境监控与预警. 2010(01)
[9]Effect of microbial mediated iron plaque reduction on arsenic mobility in paddy soil[J]. WANG Xinjun1,2, CHEN Xueping1, YANG Jing1, WANG Zhaosu1, SUN Guoxin1,1. State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China. 2. Research Center for Environmental Protection and Transportation Safety, China Academy of Transportation Sciences, Beijing 100029, China. Journal of Environmental Sciences. 2009(11)
[10]Dissimilatory Fe（Ⅲ） reduction characteristics of paddy soil extract cultures treated with glucose or fatty acids[J]. HE Jiangzhou1,2, QU Dong1, 1. College of Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling, Shaanxi 712100, China.2. Xinjiang Production & Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin, Tarim University, Alar, Xinjiang Uygur Autonomous Region, Xinjiang 843300, China. Journal of Environmental Sciences. 2008(09)
博士论文
[1]微囊藻毒素对微生物的生理生态学效应[D]. 杨翠云.中国科学院研究生院（水生生物研究所） 2007
本文编号：3172443
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 藻毒素对土壤和水体的环境意义
1.1.1 蓝藻毒素介绍
1.1.2 藻毒素土壤中的危害
1.1.3 水体中的危害
1.2 微囊藻毒素的研究
1.2.1 MC的结构
1.2.2 MC的毒性
1.2.3 MC的迁移和转化
1.3 微囊藻毒素基因的研究
1.3.1 mcy的基因组成及其功能
1.3.2 不同蓝藻mcy基因的对比
1.3.3 微囊藻毒素基因（mcy）的变异
第二章 研究内容与方法
2.1 选题依据
2.1.1 土壤藻类广泛分布
2.1.2 藻类毒素的环境危害
2.1.3 微囊藻毒素基因簇（mcy）研究的必要性
2.1.4 浮丝藻的选择
2.1.5 未培养的研究方法
2.2 研究目的和意义
2.2.1 研究目的
2.2.2 研究意义
2.3 研究内容
2.3.1 单个浮丝藻的微量DNA提取及保存技术
2.3.2 微囊藻毒素基因的引物体系设计
2.3.3 浮丝藻中微囊藻毒素基因簇内的变异
2.3.4 转座子ISPlr1在mcy基因内的变化研究
2.3.5 各变异在地理上和时间上的变化及其相互关系
2.4 主要的研究方法与技术
2.4.1 单个浮丝藻的采样及分离技术
2.4.2 超声波提取浮丝藻DNA
2.4.3 安捷伦2100生物芯片分析技术
2.4.4 Phire热启动植物聚合酶的直接PCR技术
2.5 技术路线
第三章 单个浮丝藻的DNA提取及保存
3.1 材料和方法
3.1.1 供试样品
3.1.2 试验设计
3.1.3 DNA提取
3.1.4 DNA扩增
3.1.5 数据分析
3.1.6 试剂
3.2 试验结果
3.2.1 单个浮丝藻DNA质量分析
3.2.2 超声波制备浮丝藻DNA参数优化
3.2.3 DNA保存技术
3.3 讨论
3.4 本章小结
第四章 极限条件下微囊藻毒素基因簇引物体系的建立
4.1 材料方法
4.1.1 供试DNA样品
4.1.2 实验设计
4.1.3 DNA扩增
4.1.4 试剂
4.2 结果分析
4.2.1 引物设计限制条件
4.2.2 mcy基因簇的引物体系设计
4.2.3 引物体系的检测
4.3 讨论
4.3.1 浮丝藻DNA的利用
4.3.2 微囊藻毒素的全序列引物
4.4 本章小结
第五章 微囊藻毒素基因簇内的变异
5.1 材料和方法
5.1.1 样品的采集
5.1.2 浮丝藻的分离
5.1.3 DNA的提取
5.1.4 保守序列分析
5.1.5 DNA扩增
5.2 结果分析
5.2.1 微囊藻毒素基因内簇内发现的变异
5.2.2 微囊藻毒素基因簇内的重复序列
5.2.3 mcy基因变异在亚种群中的变化
5.2.4 微囊藻毒素基因变异间的进化
5.3 讨论
5.3.1 mcy基因中变异的发现
5.3.2 特殊重复序列的意义
5.3.3 mcy基因变异间的互相关系
5.3.4 mcy基因变异的系统发育年龄
5.4 本章小结
第六章 转座子ISPlr1在mcy基因内的变化研究
6.1 材料和方法
6.1.1 DNA样品
6.1.2 引物设计
6.1.3 DNA扩增
6.2 结果分析
6.2.1 转座子ISPlr1的插入位点
6.2.2 转座子ISPlr1插入的正向重复序列
6.2.3 转座子ISPlr1的方向
6.3 讨论
6.3.1 转座子的灵活性
6.3.2 转座子与RR序列
6.4 本章小结
第七章 微囊藻毒素基因变异在时间和空间上的分布
7.1 材料和方法
7.1.1 采样
7.1.2 DNA提取
7.1.3 DNA扩增
7.2 结果与分析
7.2.1 浮丝藻长度与DNA扩增结果间关系
7.2.2 地理分布对浮丝藻微囊藻毒素基因的影响
7.2.3 季节变化对浮丝藻微囊藻毒素基因的影响
7.3 讨论
7.3.1 浮丝藻长度与DNA扩增结果间关系
7.3.2 mcy基因变异的时空变化
7.4 本章小结
第八章 硫酸盐对厌氧水稻土中光合与铁循环过程的影响
8.1 材料与方法
8.1.1 供试土壤
8.1.2 试验设计和培养方法
8.1.3 采样及检测方法
8.1.4 数据分析
8.2 研究结果
8.2.1 暗光条件下Fe(II)含量变化
8.2.2 Chl a浓度变化
8.2.3 光照条件下Fe(II)的变化
8.2.4 pH变化
8.3 讨论
8.3.1 铁还原过程
8.3.2 光合过程
8.3.3 铁氧化过程
8.3.4 pH变化
8.4 小结
第九章 中国典型水稻土中硫酸盐变化对土壤藻的影响
9.1 材料方法
9.1.1 样品采集
9.1.2 实验设计
9.1.3 实验分析与测定
9.1.4 数据分析
9.2 结果分析
9.2.1 不同浓度硫酸盐淹水培养后对Chl a含量变化的影响
9.2.2 不同浓度硫酸盐淹水培养后对DOC含量变化的影响
9.2.3 硫酸盐淹水培养水稻土后藻类种群的变化
9.2.4 硫酸盐淹水培养水稻土后SUVA254的变化
9.2.5 硫酸盐淹水培养水稻土后荧光指数的变化
9.2.6 三维荧光及平行因子分析
9.3 讨论
9.3.1 硫酸盐对藻类群落的影响
9.3.2 硫酸盐对DOC的影响
9.3.3 硫酸盐对DOM的影响
9.4 本章小结
第十章 结论与展望
10.1 本文的主要结论
10.2 论文创新点
10.3 有待进一步研究的问题
参考文献
缩略词
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]非生物因子对铜绿微囊藻生理代谢影响的研究进展[J]. 徐莉娜,李旭东,王鑫,薛林贵. 广州化工. 2014(13)
[2]阿氏浮丝藻mcyT基因序列多样性研究[J]. 潘倩倩,朱梦灵,刘洋,林燊,李仁辉. 水生生物学报. 2014(01)
[3]湖泊蓝藻水华发生机理研究进展[J]. 马健荣,邓建明,秦伯强,龙胜兴. 生态学报. 2013(10)
[4]基于16S rRNA基因序列分析受砷和硫酸盐污染的土壤细菌多样性（英文）[J]. 蒋德明,孙玉华,李丹,郭大雷,吴自荣. 微生物学通报. 2011(10)
[5]控制光照条件下添加SO42-对水稻土中Fe（Ⅲ）还原的影响[J]. 易维洁,孙丽蓉,曲东. 农业环境科学学报. 2011(08)
[6]Cyanobacteria-/cyanotoxin-contaminations and eutrophication status before Wuxi Drinking Water Crisis in Lake Taihu, China[J]. Yongmei Liu 1,2 , Wei Chen 2 , Dunhai Li 2 , Zebo Huang 1 , Yinwu Shen 2 , Yongding Liu 2, 1. College of Pharmacy, Wuhan University, Wuhan 430071, China. 2. Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China. Journal of Environmental Sciences. 2011(04)
[7]蓝藻水华的成因及其生态控制进展[J]. 胡传林,万成炎,吴生桂,丁庆秋,潘磊. 长江流域资源与环境. 2010(12)
[8]水华蓝藻复苏的研究进展与水华预测[J]. 孔繁翔,曹焕生,谭啸. 环境监控与预警. 2010(01)
[9]Effect of microbial mediated iron plaque reduction on arsenic mobility in paddy soil[J]. WANG Xinjun1,2, CHEN Xueping1, YANG Jing1, WANG Zhaosu1, SUN Guoxin1,1. State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China. 2. Research Center for Environmental Protection and Transportation Safety, China Academy of Transportation Sciences, Beijing 100029, China. Journal of Environmental Sciences. 2009(11)
[10]Dissimilatory Fe（Ⅲ） reduction characteristics of paddy soil extract cultures treated with glucose or fatty acids[J]. HE Jiangzhou1,2, QU Dong1, 1. College of Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling, Shaanxi 712100, China.2. Xinjiang Production & Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin, Tarim University, Alar, Xinjiang Uygur Autonomous Region, Xinjiang 843300, China. Journal of Environmental Sciences. 2008(09)
博士论文
[1]微囊藻毒素对微生物的生理生态学效应[D]. 杨翠云.中国科学院研究生院（水生生物研究所） 2007
本文编号：3172443
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3172443.html
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