太白山典型植被土壤微生物多样性及放线菌资源研究

发布时间：2017-05-28 03:01

  本文关键词：太白山典型植被土壤微生物多样性及放线菌资源研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：秦岭是我国南北地理和气候的分界线,巨大的高山落差形成其独有的垂直气候带,植被带及土壤类型亦相应变化,蕴含着丰富的微生物资源。本文以秦岭主峰太白山不同海拔典型纯林植被土壤为研究材料,通过设计不同分离培养基,初步探究太白山不同植被土壤放线菌分离方法;并进一步以分离得到的放线菌为研究材料,通过构建系统发育树,探讨太白山地区放线菌资源的多样性;同时利用高通量测序技术对太白山原核微生物多样性进行研究。主要研究结果如下:1.南坡pH含量为5.68-6.41,北坡pH含量为5.07-6.58,北坡变幅比南坡大,北坡最低pH为5.07;有机质含量极差较大,最大为77.8 g/kg,最小为11.7 g/kg;南坡供试土壤全氮含量最高为5.35 g/kg,北坡仅为2.81 g/kg,南坡土壤全氮含量高于北坡;硝铵态氮含量南北坡差异不大;速效磷含量南坡最高值为7.15 mg/kg,北坡最高值为4.05mg/kg,南坡土壤速效磷含量高于北坡;速效钾含量南北坡基本持平。整体而言,太白山南北坡土壤养分大体呈现中海拔林地含量相对较高,如巴山冷杉,低海拔林地与高海拔林地含量相对较低,如锐齿栎和高山草甸,即自低海拔至高海拔不同林地类型土壤养分整体呈现先升高后降低的趋势。2.分离放线菌效果最好的是改良甘油-天门冬酰胺培养基,该培养基在南北坡分离数量及种类上均占优,数量最高可达258×104 cfu/g土,种类最多为35种;改良高氏培养基在南坡的分离效果整体优于北坡,更适用于分离南坡不同林地的土壤放线菌;R2A培养基在分离中海拔及高海拔林地的放线菌优势更明显;海藻糖-脯氨酸培养基在分离放线菌数量及种类都最少,数量最高为7.0×104 cfu/g土,种类最多仅有4种。中海拔林地类型,如北坡的红皮桦、牛皮桦,南坡的牛皮桦,分离的放线菌数量均显著高于其它林地类型,最高海拔的高山草甸分离的放线菌数量最少。3.通过对太白山区土样中分离的427株放线菌进行16S rDNA序列测定、结果比对去重和进一步分析,确定427株菌为89个种,分属23个属,显示太白山土壤蕴含大量的放线菌资源。其中优势种群是链霉菌属(Streptomyces),占供试菌株的88.06%,而在链霉菌属(Streptomyces)中,S.enissocaesilis、S.cirratus和S.nojiriensis为优势种;除链霉菌属(Streptomyces)外,余下的22个属中,诺卡氏菌属(Nocardia)为优势菌属,分布较为广泛,北里孢菌属(Kitasatospora)、短杆菌属(Renibacterium)和节杆菌属(Arthorobacter)丰度相对较好。4.太白山南北坡土壤放线菌种属差异较大。鉴定的23个属中,南北坡共有的放线菌属11个,北坡特有放线菌属7个,分别是为厄氏菌属(Overskovia)、不动杆菌属(Acinetobacter)、葡萄球菌(Staphylococcus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、黄杆菌属(Flavobacterium)、韩国生工菌属(Kribbella)和假单胞菌属(Pseudomonas);南坡特有的放线菌属5个,分别是放线菌共生放线杆菌(Aggregatibacter)、噬甲基菌属(Methylophilus)、假黄色单胞菌属(Micromonospora)、新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)和小单孢菌属(Pseudoxanthomonas)。对不同植被多样性进行分析发现,每种植被土壤均存在其特有菌属,可见不同植被土壤放线菌种类存在差异。5.高通量测序的覆盖率指数(Good’s coverage)显示相似度为0.97的条件下,土壤OTUs涵盖了土壤中98.1-99.4%的细菌,覆盖指数较高,说明本次测序结果可以准确地反映土壤中微生物多样性的真实情况。群落结构分析表明,在门水平,含量相对丰富的是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)、Candidates-division-TM7、浮霉菌门(Planctomycetes)、Candidates-division-WS3。其中,Proteobacteria(变形菌门)在所有样品中的丰度均最高。Actinobacteria(放线菌门)在不同土样的丰度存在一定差异,北坡辽东栎和南北坡太白红杉相对丰度较高,均高于20%;最高海拔高山草甸的丰度一般。且放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度呈现先降低后升高的趋势,这与分离得到可培养放线菌的分布规律一致。
【关键词】：太白山 放线菌 16S rDNA 高通量测序 种群多样性 生态分布
【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】：S154.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-19
• 1.1 放线菌资源研究的意义11
• 1.2 秦岭地区微生物资源研究11-12
• 1.2.1 秦岭地区概况11-12
• 1.2.2 放线菌资源12
• 1.3 放线菌的筛选12-14
• 1.3.1 样品的预处理13
• 1.3.2 抑制剂13
• 1.3.3 培养基13-14
• 1.4 高通量测序技术14-17
• 1.4.1 高通量测序技术简介14-15
• 1.4.2 高通量测序技术在细菌分类学的应用15
• 1.4.3 高通量测序技术在宏基因组学和转录组学的应用15-16
• 1.4.4 高通量测序技术在单细胞测序中的应用16-17
• 1.5 论文设计思路17-19
• 1.5.1 研究目的及意义17
• 1.5.2 研究内容17-18
• 1.5.3 技术路线18-19
• 第二章 太白山典型植被土壤养分特征19-26
• 2.1 材料与方法19-20
• 2.1.1 材料19-20
• 2.1.2 方法20
• 2.2 结果与分析20-24
• 2.2.1 pH21-22
• 2.2.2 有机质22
• 2.2.3 氮素营养22-23
• 2.2.4 磷素营养23-24
• 2.2.5 钾素营养24
• 2.3 小结与讨论24-26
• 第三章 太白山典型植被土壤放线菌的分离及生态分布规律26-34
• 3.1 材料与方法26-27
• 3.1.1 材料26-27
• 3.1.2 方法27
• 3.2 结果与分析27-32
• 3.2.1 不同培养基分离放线菌数量27-28
• 3.2.2 不同培养基分离放线菌种类28-29
• 3.2.3 不同林地类型分离放线菌的数量及分布规律29-30
• 3.2.4 不同林地类型分离放线菌的种类及分布规律30-31
• 3.2.5 放线菌数量与土壤养分的相关性31-32
• 3.3 小结与讨论32-34
• 第四章 太白山典型植被土壤可培养放线菌种群多样性及生态分布规律34-48
• 4.1 材料与方法34-36
• 4.1.1 材料34
• 4.1.2 方法34-36
• 4.2 结果与分析36-46
• 4.2.1 16S rDNA序列分析36-42
• 4.2.2 放线菌新物种资源分析42
• 4.2.3 太白山放线菌种属分布规律42-43
• 4.2.4 不同坡向放线菌种属分布规律43-44
• 4.2.5 不同植被类型放线菌种属分布规律44-46
• 4.3 小结与讨论46-48
• 第五章 基于高通量测序技术的微生物多样性及生态分布规律48-59
• 5.1 材料与方法48-49
• 5.1.1 材料48
• 5.1.2 方法48-49
• 5.2 结果与分析49-57
• 5.2.1 样本测序结果及取样深度验证49-51
• 5.2.2 不同林地类型土壤细菌多样性分析51-52
• 5.2.3 不同林地土壤细菌群落结构分析52-54
• 5.2.4 聚类分析54-56
• 5.2.5 主成分分析56-57
• 5.3 小结与讨论57-59
• 第六章 总结59-62
• 6.1 结论59-61
• 6.2 本研究的创新点61
• 6.3 展望61-62
• 参考文献62-69
• 附录69-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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