秸秆还田土壤微生物及其细菌漆酶的多样性研究

发布时间：2022-02-20 10:47

　　秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项耕作管理措施,不仅可以减少化肥使用,提高土壤有机质含量,从而保持土壤肥力,还能杜绝秸秆焚烧,减轻环境污染。土壤微生物不仅是土壤有机质和养分循环的动力,土壤微生物多样性对于反映土壤肥力状况及生态环境演变还具有重要的指示作用。细菌漆酶在木质素降解和土壤有机质的周转过程中发挥了重要的作用,是土壤质量和功能的潜在指标。与真菌漆酶相比,细菌漆酶在热稳定性、氯离子的耐受性及最适pH范围广等方面更有优势,而且无需糖基化的修饰,容易进行异源表达,使细菌漆酶更适用于纺织、造纸、环保等行业。为理解秸秆还田土壤有机质的周转过程以及相应的微生物驱动机制,对细菌漆酶资源进行开发和利用,本论文对秸秆还田土壤微生物及其细菌漆酶的多样性进行了深入研究。首先采用16S rRNA基因和ITS扩增子测序,分析了秸秆还田土壤耕层和下层的微生物群落结构。秸秆还田土壤细菌和真菌群落有丰富的多样性,具有独特的组成和结构。通过不同土层比较发现,虽然细菌丰度在耕层土壤和下层土壤没有显著差异,但细菌群落结构明显不同,真菌多样性在不同土层变化不大。以秸秆还田耕层土壤为材料筛选到7株产漆酶细菌,除两株为芽孢... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
附件
摘要
abstract
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 土壤有机质概况
        1.1.1 土壤有机质的功能
        1.1.2 土壤有机质周转的关键环节
    1.2 木质素的结构及降解
        1.2.1 木质素的结构组成
        1.2.2 木质素的降解酶系
    1.3 漆酶概论
        1.3.1 漆酶的来源与分布
        1.3.2 漆酶的结构特征
        1.3.3 漆酶的催化机理
        1.3.4 漆酶的理化性质
        1.3.5 漆酶的多样性
        1.3.6 漆酶的应用
    1.4 土壤微生物
        1.4.1 土壤微生物区系
        1.4.2 土壤微生物多样性
        1.4.3 土壤微生物多样性的研究方法
    1.5 秸秆还田
    1.6 本研究的目的与意义
    1.7 技术路线
第二章 秸秆还田土壤微生物多样性分析
    2.1 实验材料和仪器
        2.1.1 样品采集
        2.1.2 主要试剂
        2.1.3 培养基和溶液
        2.1.4 主要仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 土壤化学性质测定
        2.2.2 土壤总DNA的提取和检测
        2.2.3 细菌16SrRNA基因丰度的测定
        2.2.4 扩增子测序及生物信息学分析
        2.2.5 产漆酶细菌的筛选
        2.2.6 产漆酶细菌的鉴定
        2.2.7 产漆酶细菌的显微观察
    2.3 实验结果与分析
        2.3.1 秸秆还田土壤的化学性质
        2.3.2 土壤总DNA的提取
        2.3.3 扩增子测序数据分析
        2.3.4 OTU聚类分析
        2.3.5 细菌和真菌群落的α多样性
        2.3.6 细菌和真菌群落的结构组成
        2.3.7 不同土层的细菌丰度
        2.3.8 产漆酶细菌的筛选
    2.4 讨论
    2.5 本章小结
第三章 秸秆还田土壤细菌漆酶多样性分析
    3.1 实验材料和仪器
        3.1.1 样品采集
        3.1.2 主要试剂
        3.1.3 主要仪器
    3.2 实验方法
        3.2.1 土壤总DNA的提取和检测
        3.2.2 宏基因组测序及生物信息学分析
        3.2.3 细菌漆酶的系统发育分析
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 秸秆还田土壤宏基因组测序概况
        3.3.2 秸秆还田土壤微生物的结构组成
        3.3.3 秸秆还田土壤微生物的功能分析
        3.3.4 秸秆还田土壤细菌漆酶的多样性分析
    3.4 讨论
    3.5 本章小结
第四章 秸秆还田土壤细菌漆酶基因的克隆、表达及性质测定
    4.1 实验材料和仪器
        4.1.1 样品采集
        4.1.2 主要试剂
        4.1.3 培养基和溶液
        4.1.4 主要仪器
    4.2 实验方法
        4.2.1 土壤总DNA的提取和检测
        4.2.2 细菌漆酶基因的克隆
        4.2.3 TAIL-PCR克隆细菌漆酶基因
        4.2.4 细菌漆酶序列分析
        4.2.5 细菌漆酶LacS1的表达和纯化
        4.2.6 重组细菌漆酶LacS1的酶学性质测定
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 细菌漆酶基因克隆
        4.3.2 细菌漆酶LacS1的表达和纯化
        4.3.3 重组细菌漆酶LacS1的酶学性质分析
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
附录 A
附录 B
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及其特性[J]. 王新廷,王芸,赵传富,马圣超,高云霄,张姣姣,司美茹,苏涛.  曲阜师范大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]华北平原秸秆还田生态效应研究进展[J]. 赵秀玲,任永祥,赵鑫,濮超,张向前,张海林.  作物杂志. 2017(01)
[3]长期定位秸秆还田对土壤真菌群落的影响[J]. 辛励,陈延玲,刘树堂,刘锦涛,袁铭章,南镇武.  华北农学报. 2016(05)
[4]来源于土壤宏基因组中漆酶Lac13H9基因克隆及其酶学性质分析[J]. 胡斌斌,吴萍,刘晓青,丁伟,伍宁丰.  中国农业科技导报. 2015(02)
[5]细菌漆酶的结构、催化性能及其应用[J]. 高键,关可兴,焦晶,姜文洙,张应玖.  分子催化. 2014(02)
[6]昆虫漆酶的研究进展[J]. 于孟兰,倪金凤.  生物加工过程. 2014(01)
[7]双精氨酸转运（Tat）系统及其在大肠杆菌分泌表达重组蛋白中的应用[J]. 贾爱娟,谭树华.  药物生物技术. 2012(05)
[8]亚热带两种森林土壤担子菌漆酶基因多样性比较[J]. 陈香碧,苏以荣,何寻阳,胡乐宁,梁月明,冯书珍,葛云辉,肖伟.  应用生态学报. 2011(10)
[9]不同有机质含量农田土壤微生物生态特征[J]. 焦晓光,高崇升,隋跃宇,张兴义,丁光伟.  中国农业科学. 2011(18)
[10]不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响[J]. 张静,温晓霞,廖允成,刘阳.  植物营养与肥料学报. 2010(03)

博士论文
[1]不同环境中木聚糖酶基因多样性分析及宏基因组来源的新基因克隆与表达[D]. 王国增.中国农业科学院 2011



本文编号：3634888