艾比湖湿地建群植物根际固氮微生物群落结构及生态位分化特征

发布时间：2020-07-15 14:13

【摘要】：艾比湖湿地被众学者称之为荒漠与绿洲共轭演进的中心,长期以来在维持北疆生态平衡、调节气候等方面发挥着巨大作用。艾比湖湿地地处于阿拉山口的风道区,是影响区域生态环境的敏感地带。一旦该地区的生态环境发生变化,必定会影响到周边环境,对整个天山以北的生态平衡产生巨大影响。本研究通过构建艾比湖湿地三种不同的植物群落区的根际和非根际固氮基因nifH克隆文库的方法对不同生境固氮基因nifH系统发育进行研究,并利用荧光定量的方法研究根际和非根际固氮微生物数量,分析土壤环境对根际和非根际固氮菌群落结构和丰度的影响,目的在于揭示艾比湖湿地盐碱性土壤中根际非根际固氮微生物结构和数量的环境异质特性。为了研究夏季艾比湖湿地的土壤质量指标,在保护区内选取三种不同的植物覆盖区(盐角草群落区、盐节木群落区和芦苇群落区),对三种植物的根际和非根际土壤理化性质进行测量。对各土壤理化性质进行分析发现,(1)三种植物根际与非根际土壤pH值均为8.0以上,属于碱性土壤;对比三种植物根际与非根际土壤pH值发现非根际土壤的pH均高于根际土壤的pH,且SHR,HNSNRN,pH范围在8.12-9.46之间。(2)对比三种植物根际与非根际土壤NO_3~--N、NH_4~+-N、TN、AN、TP的含量发现,在根际土壤中NO_3~--N、NH_4~+-N、TN、AN、TP各含量均高于非根际土壤。(3)对比三种植物根际与非根际土壤中的EC、OM、AK值发现除芦苇群落区土壤外,其余两种植物群落区皆为根际土壤中EC、OM、AK各含量高于非根际土壤。(4)对比三种植物根际与非根际土壤含水量发现除芦苇群落区为根际土壤含水量显著大于非根际外,其余两种植物群落区皆为非根际土壤含水量大于根际土壤的含水量。(5)对比三种植物根际与非根际土壤AP、TK、AK值发现,除盐角草群落区土壤外,其余两种植物群落区皆为根际土壤中AP、TK、AK各含量高于非根际土壤。通过构建三种植物根际和非根际土壤固氮菌nifH基因文库和实时荧光定量PCR(q PCR)来研究不同植物根际和非根际土壤中固氮微生物的功能基因nifH的多样性、群落结构、固氮菌的丰度,同时通过利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)来揭示根际和非根际两种不同生境固氮菌群落结构和丰度与土壤环境因子的相关性。由分析可知(1)三种植物根际和非根际土壤固氮基因nif H文库的多样性指数大小:HNSNSRRNH,盐节木、盐角草非根际土壤固氮基因nifH文库的丰富度、ACE指数、Chao1指数、Shannon指数均高于根际土壤中的指数,而芦苇非根际土壤中固氮微生物功能基因nifH文库的ACE指数、Chao1指数、Shannon指数和丰富度均低于芦苇根际土壤中的指数。(2)芦苇非根际土壤、盐节木根际和非根际土壤土壤固氮菌所共有的优势种属主要是脱硫弧菌属(Desulfovibrio);芦苇根际土壤固氮菌的优势种属为节球藻属(Nodularia);盐角草根际土壤固氮菌的优势种属Kosakonia属;盐角草非根际土壤固氮菌的优势种属为地杆菌(Geoalkalibacter)。(3)三种植物根际和非根际土壤固氮微生物nifH基因的丰度大小均为:HSSNHNRRN。三种植物根际土壤nifH基因的丰度均大于非根际土壤固氮基因nifH的丰度,其中盐节木根际样地中固氮基因nifH的丰度是芦苇根际样地固氮基因nif H丰度的9.69倍;而非根际样地中,三个样地丰度相差较小。(4)相关性分析显示,三种植物根际和非根际土壤中各固氮菌优势种群和固氮基因nifH丰度与TN、AN、AP、NH_4~+-N、NO_3~--N、pH等因子相关。影响三种植物根际和非根际分化位特征的因素为含水量、pH、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、AN。通过研究可知,不同的土壤环境特性会对艾比湖湿地的不同植物根际与非根际固氮微生物群落结构、分布特征、固氮基因nifH丰度产生不同影响,对艾比湖湿地的固氮功能菌群和丰度的研究可以对湿地生态系统恢复的提供数据基础和理论依据。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S154.3
【图文】：

图 2-1 艾比湖湿地自然保护区示意图Fig.2-1 Sketch map of Ebinur wetland nature reserve表 2-1 艾比湖湿地采样点基本情况Table 2-1 Description of the sampling sites in the Ebinur Lake Wetland样地 经度 纬度 海拔 植被类型 土H/HN 82°48′49.8′′E 44°50′11.5′′N 185m 盐节木群落区 砂R/RN 82°49′30.3′′E 44°50′02.4′′N 195m 芦苇群落区 砂S/SN 82°49′30.1′′E 44°50′06.7′′N 188m 盐角草群落区 砂注:H:盐节木的根际土壤；HN: 盐节木的非根际土壤；R: 芦苇的根际土壤；RN: 芦苇的非根际土壤；S: 盐角草的根际土壤；SN: 盐角草的非根际土壤；Note: H=Rhizosphere of Halocnemum strobilaceum,HN= non-rhizosphere of Halocnemum strobilaceum,R= Rhizosphere ofReed,RN= non-rhizosphere of Reed, S=Rhizosphere of Salicornia,SN=non-rhizosphere of Salicornia.2.1.2 主要试剂和仪器2.1.2.1 主要试剂：本实验所用的主要化学试剂采购于天津市福晨化学试剂厂。2.1.2.2 主要仪器：

艾比湖湿地建群植物根际固氮微生物群落结构及生态位分化特征ae Ⅲ限制性内切酶双酶切固氮基因nifH目的基因片，从每个酶切谱型中随机挑取若干个阳性克隆子测 片段序列， R 样品获得 74 条， S 样品获得 95获得 91 条 nif H 基因片段序列，RN 样品获得 7定的各个植物根际和非根际土壤固氮基因 nifH 为：H 样品 MG923896-MG923909，R 样品 MH108-MH106697 ， HN 样 品 MG923849-MG923818 ，SN 样品 MH106619-MH106657。

测定的各个植物根际和非根际土壤固氮基因 nifH 片段分别为：H 样品 MG923896-MG923909，R 样品 MH106556658-MH106697 ， HN 样 品 MG923849-MG923895 06618 ，SN 样品 MH106619-MH106657。图 3-1 固氮基因 nifH 克隆文库阳性克隆检测部分结果artial results of positive clone of nifH gene clone library of nitrogen-fix注：M: DSTM700; 1-4 为固氮菌的不同阳性克隆子的 PCR 验证结果STM700; 1-4 represent the results PCR of nitrogen-fixing bacteria of different poA

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘亚柏;王润芳;;氮磷钾对红花草固氮根瘤菌生长及种植后土壤肥力的影响[J];中国农学通报;2015年36期

2 税永红;蒲剑红;;一体化人工湿地微生物群落结构与分布特征[J];成都纺织高等专科学校学报;2015年03期

3 杨阳;刘秉儒;;荒漠草原不同植物根际与非根际土壤养分及微生物量分布特征[J];生态学报;2015年22期

4 楼骏;柳勇;李延;;高通量测序技术在土壤微生物多样性研究中的研究进展[J];中国农学通报;2014年15期

5 张杰;胡维;刘以珍;葛刚;吴兰;;鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性[J];生态学报;2015年04期

6 韩晶;胡文革;王艳萍;武菲;张晓红;王翠华;;新疆艾比湖湿地博乐河入口处土壤细菌多样性分析[J];微生物学通报;2014年11期

7 徐正金;罗明;王卫霞;王纯利;;3种典型荒漠灌木内生固氮菌及固氮酶基因nifH多样性分析[J];中国沙漠;2014年02期

8 杨迪;胡文革;陈登稳;董艳艳;王艳萍;韩晶;;艾比湖湿地固氮菌数量与有机碳、微生物生物量C、N在时空分布上的相关性研究[J];西南农业学报;2013年06期

9 陈蕾;张燕英;董俊德;凌娟;潘虎;张Pr;龙丽娟;;三亚湾壮实鹿角珊瑚组织内共附生固氮菌多样性分析[J];科学通报;2013年17期

10 李刚;王丽娟;李玉洁;乔江;张海芳;宋晓龙;杨殿林;;呼伦贝尔沙地不同植被恢复模式对土壤固氮微生物多样性的影响[J];应用生态学报;2013年06期

相关博士学位论文 前4条

1 姜南;茎瘤固氮根瘤菌（Azorhizobium caulinodans ORS571）可溶性趋化受体的功能研究[D];中国科学院烟台海岸带研究所;2016年

2 朱超;环境因素对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌群落的影响[D];西北农林科技大学;2011年

3 王春阳;黄土高原生态重建中植物凋落物碳氮在土壤中转化特性研究[D];西北农林科技大学;2011年

4 邢永秀;甘蔗内生固氮细菌的分离、鉴定和生长特性[D];广西大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 李佳慧;氮肥对不同品种甘蔗叶片内生固氮菌nifH基因表达的影响[D];广西大学;2017年

2 何园;艾比湖湿地氨氧化微生物多样性和丰度及其对环境响应的研究[D];石河子大学;2017年

3 唐凯;浑善达克沙地生物土壤结皮细菌多样性和群落结构研究[D];内蒙古农业大学;2016年

4 赵莹;硫酸盐还原菌的分离及金属离子去除机理的研究[D];吉林大学;2016年

5 孙家骏;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[D];西北农林科技大学;2016年

6 李媛媛;基于全基因组序列系统分类Kosakonia属的细菌[D];浙江大学;2016年

7 何冬华;不同经营模式对毛竹林土壤固氮菌群落结构和丰度的影响[D];浙江农林大学;2015年

8 舒潼;挺水植物根际细菌群落结构及氮循环相关功能细菌丰度研究[D];华中师范大学;2015年

9 邵丹丹;天然抗氧化剂对节球藻毒素诱导的鱼体免疫细胞毒效应的保护作用及机理研究[D];杭州师范大学;2013年

10 康文龙;祁连山高寒草地土壤微生物群落结构及功能类群研究[D];兰州交通大学;2013年

本文编号：2756596