中国典型区域水稻土微生物生态多样性及其与溶解性有机质化学多样性的生态关联
发布时间：2023-05-07 13:50
微生物介导了水稻土中的各种生物地球化学过程,而它们的群落组成对水稻田生境的碳循环、温室气体的产生与消耗、金属矿物的形态、污染物的降解以及作物产量具有重要影响。因此,有必要深入地了解水稻土中微生物群落的结构、物种和功能组成在大尺度范围内的分布特征和驱动因子。同时,溶解性有机质(DOM)在水稻土的生物地球化学过程中也扮演着重要角色,而研究者对在空间尺度下DOM分子的化学多样性特征知之甚少,更不用说DOM分子与微生物群落之间的生态关联性。因此,有必要深入地了解水稻土中DOM分子组成在大尺度范围内的分布特征及其驱动因子。此外,还有必要进一步探讨微生物多样性与DOM分子化学多样性是否存在生态关联性。据此,本研究选取我国三江平原、两湖平原、太湖平原和哈尼梯田四个典型的水稻种植区,采集水稻土和其他生境土壤样品,并借助扩增子测序,宏基因组测序和高分辨质谱技术,探究了水稻土微生物群落空间分布特征以及其环境因子响应规律;再基于网络分析,探究了水稻土微生物群落共现和互斥的相互作用模式,以及环境因子对微生物群落组成变化的驱动机制;最后,在表征DOM分子的地理学分布模式及其环境因子响应规律的基础上,进一步验证并...
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 文献综述
1.1 引言
1.2 研究背景与现状
1.2.1 土壤微生物多样性与微生物地理学
1.2.2 宏基因组学对微生物多样性和地理学研究的推进
1.2.3 微生物地理学理论的发展
1.2.4 微生物局部与地理分布多样性的影响因素
1.2.5 土壤有机质与微生物——土壤连续模型
1.2.6 DOM化学多样性研究
1.3 研究设想
1.3.1 研究目的与意义
1.3.2 研究主要内容
1.3.3 研究方法与核心技术
1.3.4 技术路线图
2 我国典型水稻田土壤样品的采集
2.1 典型水稻种植区域的选择
2.2 水稻田土壤样品的采集、运输与储存
2.3 实时数据采集及地理、气候信息的收集
2.4 基础理化性质测试
3 水稻田土壤微生物群落多样性特征
3.1 引言
3.2 实验材料与方法
3.2.1 采样点信息
3.2.2 16S rRNA基因测序与分析
3.2.3 随机森林模型
3.2.4 统计分析
3.3 研究结果
3.3.1 水稻土微生物群落独特的组成和多样性特征
3.3.2 水稻土细菌群落多样性和物种分类的空间变异性
3.3.3 生物和非生物因子对微生物群落的影响
3.3.4 水稻土与周边土壤微生物群落的功能潜能差异
3.4 讨论
3.5 本章小结
4 基于网络分析的水稻田土壤菌群结构特征
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 采样点信息
4.2.2 构建共现网络
4.2.3 共现网络的拓扑特征分析
4.3 研究结果
4.3.1 水稻土微生物共现网络的构建与基本特征
4.3.2 水稻土微生物共现网络中的交互关系模式分析
4.3.3 水稻土微生物共现网络的模块化分析
4.3.4 环境因子对水稻土微生物共现网络结构的驱动机制
4.4 讨论
4.5 本章小结
5 水稻土溶解性有机质化学多样性
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 采样点信息
5.2.2 土壤样品DOM溶液的提取
5.2.3 FT-ICR-MS进样样品的制备与分析
5.2.4 FT-ICR-MS数据的分析
5.2.5 16S rRNA基因测序和分析
5.2.6 DOM和细菌的多样性计算和多元分析
5.3 研究结果
5.3.1 水稻土微生物的生物地理学分布特征
5.3.2 水稻土DOM的生物地理学分布特征
5.3.3 DOM分子地理学分布的影响因子分析
5.4 讨论
5.5 本章小结
6 微生物多样性与溶解性有机质化学多样性的相关性
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 采样点信息
6.2.2 鸟枪法测序,宏基因组拼接与注释
6.2.3 DOM和细菌的多样性计算和多元分析
6.3 研究结果
6.3.1 表征DOM分子组成和细菌分类学组成的关联性特征
6.3.2 微生物分类单元与DOM分子共变的影响因子
6.3.3 DOM分子组成与微生物功能潜能的相关性分析
6.4 讨论
6.5 本章小结
7 主要结论、创新点及展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录
附表
附图
作者简介
本文编号：3810693
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 文献综述
1.1 引言
1.2 研究背景与现状
1.2.1 土壤微生物多样性与微生物地理学
1.2.2 宏基因组学对微生物多样性和地理学研究的推进
1.2.3 微生物地理学理论的发展
1.2.4 微生物局部与地理分布多样性的影响因素
1.2.5 土壤有机质与微生物——土壤连续模型
1.2.6 DOM化学多样性研究
1.3 研究设想
1.3.1 研究目的与意义
1.3.2 研究主要内容
1.3.3 研究方法与核心技术
1.3.4 技术路线图
2 我国典型水稻田土壤样品的采集
2.1 典型水稻种植区域的选择
2.2 水稻田土壤样品的采集、运输与储存
2.3 实时数据采集及地理、气候信息的收集
2.4 基础理化性质测试
3 水稻田土壤微生物群落多样性特征
3.1 引言
3.2 实验材料与方法
3.2.1 采样点信息
3.2.2 16S rRNA基因测序与分析
3.2.3 随机森林模型
3.2.4 统计分析
3.3 研究结果
3.3.1 水稻土微生物群落独特的组成和多样性特征
3.3.2 水稻土细菌群落多样性和物种分类的空间变异性
3.3.3 生物和非生物因子对微生物群落的影响
3.3.4 水稻土与周边土壤微生物群落的功能潜能差异
3.4 讨论
3.5 本章小结
4 基于网络分析的水稻田土壤菌群结构特征
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 采样点信息
4.2.2 构建共现网络
4.2.3 共现网络的拓扑特征分析
4.3 研究结果
4.3.1 水稻土微生物共现网络的构建与基本特征
4.3.2 水稻土微生物共现网络中的交互关系模式分析
4.3.3 水稻土微生物共现网络的模块化分析
4.3.4 环境因子对水稻土微生物共现网络结构的驱动机制
4.4 讨论
4.5 本章小结
5 水稻土溶解性有机质化学多样性
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 采样点信息
5.2.2 土壤样品DOM溶液的提取
5.2.3 FT-ICR-MS进样样品的制备与分析
5.2.4 FT-ICR-MS数据的分析
5.2.5 16S rRNA基因测序和分析
5.2.6 DOM和细菌的多样性计算和多元分析
5.3 研究结果
5.3.1 水稻土微生物的生物地理学分布特征
5.3.2 水稻土DOM的生物地理学分布特征
5.3.3 DOM分子地理学分布的影响因子分析
5.4 讨论
5.5 本章小结
6 微生物多样性与溶解性有机质化学多样性的相关性
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 采样点信息
6.2.2 鸟枪法测序,宏基因组拼接与注释
6.2.3 DOM和细菌的多样性计算和多元分析
6.3 研究结果
6.3.1 表征DOM分子组成和细菌分类学组成的关联性特征
6.3.2 微生物分类单元与DOM分子共变的影响因子
6.3.3 DOM分子组成与微生物功能潜能的相关性分析
6.4 讨论
6.5 本章小结
7 主要结论、创新点及展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录
附表
附图
作者简介
本文编号：3810693
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3810693.html
