南极菲尔德斯半岛生物湾流域氮循环细菌的多样性及1株海洋细菌新种的鉴定
发布时间：2021-04-20 18:18
本实验针对采自南极菲尔德斯半岛生物湾流域的5个土壤样品,分别进行了固氮、氨化、硝化、反硝化等可培养氮循环细菌的多样性研究（包括样品总菌计数,菌株分离纯化、形态观察、产酶活性,16S rRNA基因的系统发育分析等）,以及氮循环细菌关键功能基因（包括硝化菌nxr A基因、反硝化菌nirS基因、固氮菌nifH基因、氨化菌amoA基因）的高通量测序多样性分析。目的是了解该特殊生态区域氮循环细菌的多样性组成与分布特征,为进一步研究其生态适应性奠定基础;同时期望发现并获得低温、高效产酶菌株或新的物种,为后续应用研究和丰富极地微生物分类单元提供宝贵菌种。1、可培养氮循环细菌研究结果表明:氮循环菌在4个土壤样品中的总含菌量顺序为氨化菌（1.08×108-1.82×109）>硝化菌（1.96×105-8.82×107）、反硝化菌（2.00×106-3.48×107）>固氮菌（6.7×105-4.4×106）;氨化菌的形态多样性程度较高,而其它三类菌较单一;大多数分离菌株具有产DNA酶、淀粉酶、过氧化氢酶、酪素水解酶、七叶苷水解酶、纤维素酶、氧化酶、以及降解吐温等活性,其中不乏有产酶活性比较高...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 南、北极地概述
1.1.1 北极地区特点
1.1.2 南极地区特点
1.2 南、北极地微生物研究概况
1.3 微生物多样性研究新技术
1.3.1 高通量测序技术
1.3.2 宏基因组测序
1.3.3 宏转录组测序
1.4 氮循环微生物及其功能基因概况
1.4.1 固氮微生物及其功能基因
1.4.2 氨化微生物及其功能基因
1.4.3 硝化微生物及其功能基因
1.4.4 反硝化微生物及其功能基因
1.5 关于微生物（细菌）分类、鉴定技术的现状
1.5.1 表征特性上的分类鉴定技术
1.5.2 分子遗传学特征分类技术
1.6 本研究的目的和意义
第二章 菲尔德斯半岛生物湾流域土壤可培养氮循环细菌的多样性
2.1 实验材料
2.1.1 样品信息及采集方法
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验试剂和培养基配方
2.1.4 数据库及分析软件
2.2 实验方法
2.2.1 氮循环细菌的分离、纯化与计数
2.2.1.1 固氮细菌的分离、纯化及平板计数
2.2.1.2 硝化细菌的分离、纯化和保种
2.2.1.3 反硝化细菌的分离纯化和保种
2.2.1.4 氨化细菌的分离纯化和保种
2.2.2 样品氨化菌、硝化菌和反硝化菌含量计数测定
2.2.2.1 硝化细菌的含量测定
2.2.2.2 反硝化细菌的含量测定
2.2.2.3 氨化细菌含量的测定
2.2.3 纯化细菌菌株总DNA的提取
2.2.4 16SrRNA基因的扩增、测序和系统发育分析
2.2.5 分离菌株产酶特性的检测
2.3 实验结果与分析
2.3.1 样品中氮循环细菌的计数结果
2.3.2 氮循环细菌的形态学观察结果
2.3.3 部分氮循环细菌的产酶特性结果
2.3.4 可培养氮循环细菌16SrDNA测序结果分析
2.3.4.1 固氮菌的16SrDNA测序比对结果
2.3.4.2 氨化菌的16SrDNA测序比对结果
2.3.4.3 硝化菌的16SrDNA测序比对结果
2.3.4.4 反硝化菌的16SrDNA测序比对结果
2.4 本章总结
第三章 基于氮循环细菌功能基因的高通量测序与多样性分析
3.1 材料与方法
3.1.1 样品及处理
3.1.2 高通量测序样品制备、引物及测序流程
3.2 硝化基因nxrA的高通量测序结果与分析
3.2.1 物种OTU注释评估及Alpha多样性分析
3.2.2 Alpha多样性分析
3.2.3 物种组成分析
3.2.3.1 物种Venn作图分析
3.2.3.2 各样品的群落组成分析
3.2.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.2.4 Beta多样性分析
3.2.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.2.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.2.5 本部分小结
3.3 反硝化基因nirS的高通量测序结果与分析
3.3.1 物种OTUs注释评估及Alpha多样性分析
3.3.2 Alpha多样性分析
3.3.3 物种组成分析
3.3.3.1 物种Venn作图分析
3.3.3.2 各样品的群落组成分析
3.3.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.3.4 Beta多样性分析
3.3.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.3.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.3.5 本部分小结
3.4 固氮基因nifH的高通量测序结果与分析
3.4.1 物种OTUs注释评估及Alpha多样性分析
3.4.2 Alpha多样性分析
3.4.3 物种组成分析
3.4.3.1 物种Venn作图分析
3.4.3.2 各样品的群落组成分析
3.4.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.4.4 Beta多样性分析
3.4.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.4.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.4.5 本部分小结
3.5 基于氨氧化基因amoA的高通量测序结果与分析
3.5.1 高通量测序的物种OTUs注释评估及Alpha多样性分析
3.5.2 Alpha多样性分析
3.5.3 物种组成分析
3.5.3.1 物种Venn作图分析
3.5.3.2 各样品的群落组成分析
3.5.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.5.4 Beta多样性分析
3.5.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.5.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.5.5 本部分小结
第四章 一株海洋细菌新种的多相分类鉴定
4.1 实验材料
4.1.1 实验菌株
4.1.2 实验试剂和培养基
4.2 实验方法
4.2.1 菌株分离纯化及保藏
4.2.1.1 样品的获取
4.2.1.2 样品的处理
4.2.1.3 菌株复苏及纯化
4.2.2 遗传学特征的分类鉴定
T的16Sr DNA基因序列测定及分析"> 4.2.2.1 实验菌株H164T的16Sr DNA基因序列测定及分析
T的DNA G+C%含量测定"> 4.2.2.2 实验菌株H164T的DNA G+C%含量测定
4.2.2.3 基因组DNA-DNA杂交
4.2.3 表型特征的分类鉴定
4.2.3.1 形态学特征观察
4.2.3.2 生理生化特征鉴定
4.2.3.3 化学特征鉴定
4.3 实验结果及分析
4.3.1 遗传学特征分类鉴定结果
4.3.1.1 菌株H164T16Sr DNA测序结果及系统发育树的构建
4.3.1.2 菌株H164TDNA G+C%含量的测定
4.3.1.3 菌株H164TDNA-DNA杂交
4.3.2 表型特征分类鉴定结果
T形态学特征鉴定结果"> 4.3.2.1 H164T形态学特征鉴定结果
T生理生化特征鉴定结果"> 4.3.2.2 H164T生理生化特征鉴定结果
4.3.2.3 化学特征鉴定结果
4.3.2.3.1 脂肪酸测定结果
4.3.2.3.2 呼吸醌成分
4.3.2.3.3 极性脂成分鉴定结果
4.3.3 讨论
全文总结
创新点
不足与建议
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of vegetation on the structure and diversity of soil bacterial communities in the Arctic tundra[J]. MA Yue,WANG Nengfei,WANG Shuang,HAN Wenbing,LIU Jie,YU Yong,GUO Li,YANG Guanpin. Advances in Polar Science. 2019(02)
[2]北极地区地缘关系研究综述[J]. 叶滨鸿,程杨,王利,杨林生. 地理科学进展. 2019(04)
[3]北极海洋沉积物反硝化细菌的多样性分析[J]. 孟盈盈,林敬,张政,吕英涛,林学政. 环境科学与技术. 2019(01)
[4]中国在南极罗斯海开展海洋立体调查[J]. 白国龙. 科技传播. 2018(03)
[5]北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究[J]. 刘杰,李胜男,郭昱东,张丹丹,王能飞. 极地研究. 2017(04)
[6]第二代高通量测序技术用于进口细菌型微生物肥料菌群分析[J]. 刘玉莉,魏霜,刘碧琳,鄞杰平,林利平. 安徽农业科学. 2017(28)
[7]北极海洋沉积物低温硝化细菌的筛选、多样性与生长特性[J]. 李晓亮,张良,张培玉,林学政. 应用与环境生物学报. 2017(02)
[8]极地冰川底部微生物多样性及其对气候变化响应的研究概况与前景[J]. 马红梅,闫文凯,程永前,张宇,肖湘,史贵涛,孙波,李院生. 极地研究. 2017(01)
[9]南极菲尔德斯半岛土壤氮循环微生物类群数量与功能活性的初步研究[J]. 刘杰,张丹丹,董龙龙,王能飞. 极地研究. 2017(01)
[10]腾格里沙漠沙坡头地区土壤微生物多样性分析[J]. 李靖宇,张琇,孙敏,张燕灵. 生态与农村环境学报. 2016(05)
博士论文
[1]南极苔原土壤细菌群落和酶活性分布特征及其影响因素[D]. 马大卫.中国科学技术大学 2013
[2]四株南极来源真菌次级代谢产物的结构及抗肿瘤活性研究[D]. 李莉媛.中国海洋大学 2012
[3]极地细菌Pseudomonas putida S1海藻糖合成酶的研究[D]. 段作营.江南大学 2009
[4]南极中山站沉积物中微生物多样性分析及宏基因组文库研究[D]. 赵晶.厦门大学 2007
硕士论文
[1]南极产木质纤维素酶菌株的筛选及转录组的研究[D]. 张扬.山东大学 2015
[2]三株极地微生物的活性次级代谢产物及其多样性影响因子研究[D]. 梅东海.上海海洋大学 2015
[3]北极海水中可培养寡营养细菌多样性研究[D]. 和振花.华中师范大学 2011
本文编号：3150168
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 南、北极地概述
1.1.1 北极地区特点
1.1.2 南极地区特点
1.2 南、北极地微生物研究概况
1.3 微生物多样性研究新技术
1.3.1 高通量测序技术
1.3.2 宏基因组测序
1.3.3 宏转录组测序
1.4 氮循环微生物及其功能基因概况
1.4.1 固氮微生物及其功能基因
1.4.2 氨化微生物及其功能基因
1.4.3 硝化微生物及其功能基因
1.4.4 反硝化微生物及其功能基因
1.5 关于微生物（细菌）分类、鉴定技术的现状
1.5.1 表征特性上的分类鉴定技术
1.5.2 分子遗传学特征分类技术
1.6 本研究的目的和意义
第二章 菲尔德斯半岛生物湾流域土壤可培养氮循环细菌的多样性
2.1 实验材料
2.1.1 样品信息及采集方法
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验试剂和培养基配方
2.1.4 数据库及分析软件
2.2 实验方法
2.2.1 氮循环细菌的分离、纯化与计数
2.2.1.1 固氮细菌的分离、纯化及平板计数
2.2.1.2 硝化细菌的分离、纯化和保种
2.2.1.3 反硝化细菌的分离纯化和保种
2.2.1.4 氨化细菌的分离纯化和保种
2.2.2 样品氨化菌、硝化菌和反硝化菌含量计数测定
2.2.2.1 硝化细菌的含量测定
2.2.2.2 反硝化细菌的含量测定
2.2.2.3 氨化细菌含量的测定
2.2.3 纯化细菌菌株总DNA的提取
2.2.4 16SrRNA基因的扩增、测序和系统发育分析
2.2.5 分离菌株产酶特性的检测
2.3 实验结果与分析
2.3.1 样品中氮循环细菌的计数结果
2.3.2 氮循环细菌的形态学观察结果
2.3.3 部分氮循环细菌的产酶特性结果
2.3.4 可培养氮循环细菌16SrDNA测序结果分析
2.3.4.1 固氮菌的16SrDNA测序比对结果
2.3.4.2 氨化菌的16SrDNA测序比对结果
2.3.4.3 硝化菌的16SrDNA测序比对结果
2.3.4.4 反硝化菌的16SrDNA测序比对结果
2.4 本章总结
第三章 基于氮循环细菌功能基因的高通量测序与多样性分析
3.1 材料与方法
3.1.1 样品及处理
3.1.2 高通量测序样品制备、引物及测序流程
3.2 硝化基因nxrA的高通量测序结果与分析
3.2.1 物种OTU注释评估及Alpha多样性分析
3.2.2 Alpha多样性分析
3.2.3 物种组成分析
3.2.3.1 物种Venn作图分析
3.2.3.2 各样品的群落组成分析
3.2.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.2.4 Beta多样性分析
3.2.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.2.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.2.5 本部分小结
3.3 反硝化基因nirS的高通量测序结果与分析
3.3.1 物种OTUs注释评估及Alpha多样性分析
3.3.2 Alpha多样性分析
3.3.3 物种组成分析
3.3.3.1 物种Venn作图分析
3.3.3.2 各样品的群落组成分析
3.3.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.3.4 Beta多样性分析
3.3.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.3.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.3.5 本部分小结
3.4 固氮基因nifH的高通量测序结果与分析
3.4.1 物种OTUs注释评估及Alpha多样性分析
3.4.2 Alpha多样性分析
3.4.3 物种组成分析
3.4.3.1 物种Venn作图分析
3.4.3.2 各样品的群落组成分析
3.4.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.4.4 Beta多样性分析
3.4.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.4.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.4.5 本部分小结
3.5 基于氨氧化基因amoA的高通量测序结果与分析
3.5.1 高通量测序的物种OTUs注释评估及Alpha多样性分析
3.5.2 Alpha多样性分析
3.5.3 物种组成分析
3.5.3.1 物种Venn作图分析
3.5.3.2 各样品的群落组成分析
3.5.3.3 样品中物种的进化关系分析
3.5.4 Beta多样性分析
3.5.4.1 在纲、属水平上的样本层级聚类及PCoA分析
3.5.4.2 PCo A（principal co-ordinates analysis）分析
3.5.5 本部分小结
第四章 一株海洋细菌新种的多相分类鉴定
4.1 实验材料
4.1.1 实验菌株
4.1.2 实验试剂和培养基
4.2 实验方法
4.2.1 菌株分离纯化及保藏
4.2.1.1 样品的获取
4.2.1.2 样品的处理
4.2.1.3 菌株复苏及纯化
4.2.2 遗传学特征的分类鉴定
T的16Sr DNA基因序列测定及分析"> 4.2.2.1 实验菌株H164T的16Sr DNA基因序列测定及分析
T的DNA G+C%含量测定"> 4.2.2.2 实验菌株H164T的DNA G+C%含量测定
4.2.2.3 基因组DNA-DNA杂交
4.2.3 表型特征的分类鉴定
4.2.3.1 形态学特征观察
4.2.3.2 生理生化特征鉴定
4.2.3.3 化学特征鉴定
4.3 实验结果及分析
4.3.1 遗传学特征分类鉴定结果
4.3.1.1 菌株H164T16Sr DNA测序结果及系统发育树的构建
4.3.1.2 菌株H164TDNA G+C%含量的测定
4.3.1.3 菌株H164TDNA-DNA杂交
4.3.2 表型特征分类鉴定结果
T形态学特征鉴定结果"> 4.3.2.1 H164T形态学特征鉴定结果
T生理生化特征鉴定结果"> 4.3.2.2 H164T生理生化特征鉴定结果
4.3.2.3 化学特征鉴定结果
4.3.2.3.1 脂肪酸测定结果
4.3.2.3.2 呼吸醌成分
4.3.2.3.3 极性脂成分鉴定结果
4.3.3 讨论
全文总结
创新点
不足与建议
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of vegetation on the structure and diversity of soil bacterial communities in the Arctic tundra[J]. MA Yue,WANG Nengfei,WANG Shuang,HAN Wenbing,LIU Jie,YU Yong,GUO Li,YANG Guanpin. Advances in Polar Science. 2019(02)
[2]北极地区地缘关系研究综述[J]. 叶滨鸿,程杨,王利,杨林生. 地理科学进展. 2019(04)
[3]北极海洋沉积物反硝化细菌的多样性分析[J]. 孟盈盈,林敬,张政,吕英涛,林学政. 环境科学与技术. 2019(01)
[4]中国在南极罗斯海开展海洋立体调查[J]. 白国龙. 科技传播. 2018(03)
[5]北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究[J]. 刘杰,李胜男,郭昱东,张丹丹,王能飞. 极地研究. 2017(04)
[6]第二代高通量测序技术用于进口细菌型微生物肥料菌群分析[J]. 刘玉莉,魏霜,刘碧琳,鄞杰平,林利平. 安徽农业科学. 2017(28)
[7]北极海洋沉积物低温硝化细菌的筛选、多样性与生长特性[J]. 李晓亮,张良,张培玉,林学政. 应用与环境生物学报. 2017(02)
[8]极地冰川底部微生物多样性及其对气候变化响应的研究概况与前景[J]. 马红梅,闫文凯,程永前,张宇,肖湘,史贵涛,孙波,李院生. 极地研究. 2017(01)
[9]南极菲尔德斯半岛土壤氮循环微生物类群数量与功能活性的初步研究[J]. 刘杰,张丹丹,董龙龙,王能飞. 极地研究. 2017(01)
[10]腾格里沙漠沙坡头地区土壤微生物多样性分析[J]. 李靖宇,张琇,孙敏,张燕灵. 生态与农村环境学报. 2016(05)
博士论文
[1]南极苔原土壤细菌群落和酶活性分布特征及其影响因素[D]. 马大卫.中国科学技术大学 2013
[2]四株南极来源真菌次级代谢产物的结构及抗肿瘤活性研究[D]. 李莉媛.中国海洋大学 2012
[3]极地细菌Pseudomonas putida S1海藻糖合成酶的研究[D]. 段作营.江南大学 2009
[4]南极中山站沉积物中微生物多样性分析及宏基因组文库研究[D]. 赵晶.厦门大学 2007
硕士论文
[1]南极产木质纤维素酶菌株的筛选及转录组的研究[D]. 张扬.山东大学 2015
[2]三株极地微生物的活性次级代谢产物及其多样性影响因子研究[D]. 梅东海.上海海洋大学 2015
[3]北极海水中可培养寡营养细菌多样性研究[D]. 和振花.华中师范大学 2011
本文编号：3150168
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3150168.html
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