土霉素对堆肥过程中固氮菌和氨氧化菌群落结构及基因丰度的影响

发布时间：2017-11-26 17:18

  本文关键词：土霉素对堆肥过程中固氮菌和氨氧化菌群落结构及基因丰度的影响

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【摘要】：抗生素由于可作为促进动物生长、预防和治疗疾病等的药物在畜禽养殖业中被广泛应用,但抗生素无法完全被生物体吸收利用,因此大部分的抗生素会随畜禽粪便的排出而引起各种各样的环境问题。高温好氧堆肥是无害化处理和资源化利用畜禽粪便的重要途径之一,但畜禽粪便中残留的抗生素会对高温好氧堆肥过程的物理化学性质、微生物分泌的酶活性以及微生物群落结构与组成等产生一定的影响。本试验选取四环素类抗生素土霉素(OTC)为研究对象,以牛粪和小麦秸秆为堆肥原料,通过酶活性分析法、PCR-DGGE和实时定量PCR等技术,研究了不同浓度的土霉素对高温好氧堆肥过程中的理化性质、酶活性、固氮菌和氨氧化菌群落结构及基因丰度的影响。取得的主要结果表明:1.土霉素对堆肥过程中的理化性质及氮循环相关酶活性的影响各处理的堆体温度均在第2 d达到最高值,但中浓度(60 mg·kg-1)和高浓度(200mg·kg-1)土霉素处理未达到我国农业废弃物无害化处理温度要求,且土霉素处理加速了堆肥后期堆体温度的下降。土霉素在堆肥前期对固氮酶活性有浓度抑制效应,随着堆肥的进行,抑制作用逐渐减弱。土霉素在堆肥前期对脲酶活性有一定的促进作用,在堆肥后期则表现为抑制作用,但对脲酶活性的影响总体较小。2.土霉素对堆肥过程中固氮菌群落结构及基因丰度的影响PCR-DGGE结果表明,土霉素对固氮菌群落的条带数目和强度产生一定的影响,且高浓度(200 mg·kg-1)土霉素在堆肥后期对固氮菌的群落结构影响更明显。主成分分析和聚类分析结果均表明添加土霉素处理使固氮菌群落结构产生差异,且在堆肥后期高浓度土霉素处理与CK处理的固氮菌群落结构差异最大。土霉素处理降低了固氮菌群落的物种丰富度和优势度。nifH基因测序结果表明,堆肥过程中获得的优势固氮菌均属于Clusters I和III类群。实时定量PCR结果表明,在堆肥第1 d,添加土霉素处理对固氮菌nifH基因丰度没有显著的影响,而在堆肥后期,添加土霉素处理对固氮菌nifH基因丰度表现出不同程度的抑制作用。3.土霉素对堆肥过程中氨氧化菌群落结构及基因丰度的影响PCR-DGGE结果表明,土霉素处理对堆肥过程中氨氧化细菌和氨氧化古菌群落的生长产生一定的影响。主成分分析和聚类分析的结果表明,添加土霉素处理改变了堆肥过程中氨氧化细菌和氨氧化古菌群落的结构及其分布,在堆肥后期,高浓度(200mg·kg-1)土霉素处理对氨氧化细菌和氨氧化古菌群落的影响最明显。土霉素处理在堆肥前期对氨氧化细菌群落的多样性有抑制作用,而在堆肥后期则提高了氨氧化细菌群落的多样性,土霉素处理对氨氧化古菌群落多样性的抑制作用主要表现在堆肥前期,而高浓度(200 mg·kg-1)土霉素处理则在堆肥过程中始终抑制氨氧化古菌群落的多样性。amoA基因测序结果表明,本研究中获得的氨氧化细菌主要属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),氨氧化古菌主要属于泉古菌(Crenarchaeote),这两种氨氧化菌群在堆肥过程的氨氧化环节起重要作用。实时定量PCR结果表明,土霉素处理在堆肥后期显著提高氨氧化细菌的amoA基因丰度,而对氨氧化古菌的amoA基因丰度影响不显著。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4

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本文编号：1230551