生物土壤结皮中好氧不产氧光营养细菌群落结构及其功能研究
发布时间：2023-02-07 19:05
荒漠化是人类面临的重大环境问题,严重影响着人类的生活和生产。生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)广泛存在于荒漠地区,在荒漠化生态系统遏制荒漠化、植被恢复的初始过程中作用关键。因蓝藻具有固碳、固氮、产胞外多糖等促进BSCs形成和发育的功能,一直以来被认为是BSCs形成的先锋物种。而好氧不产氧光营养细菌(Aerobic anoxygenicphototrophic bacteria,AAnPB)具有与蓝藻类似或相同的功能特征,可能对BSCs的形成和发育有重要贡献。但是,目前还鲜有BSCs中有关AAnPB的研究报道。本论文以内蒙古东、西部主要荒漠为研究对象,利用传统分离培养和高通量测序等技术手段、结合生物信息学分析和微宇宙模拟实验,首先对荒漠地区BSCs中的细菌和AAnPB的丰度、群落结构和组成及影响其群落结构的影响因子进行了研究,之后预测并验证了 AAnPB对BSCs形成和发育的影响;最后对AAnPB菌株B3的进行了多组学分析。主要结果如下:1.BSCs中细菌和AAnPB的丰度、群落结构和多样性及环境影响因子BSCs层细菌16S rDNA拷贝数每克上壤中含...
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
第一章 绪论
1 生物土壤结皮
1.1 生物土壤结皮的含义及演替
1.2 生物土壤结皮的生态功能
2 好氧不产氧光营养细菌
2.1 好氧不产氧光营养细菌的发现、分布及影响因素
2.2 好氧不产氧光营养细菌的细胞形态多样性
2.3 好氧不产氧光营养细菌的物种多样性
2.4 好氧不产氧光营养细菌的生态功能
3 研究的目的及意义
4 技术路线
第二章 生物上壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌的分离培养与鉴定
1 引言
2 材料和方法
2.1 材料
2.1.1 样品采集
2.1.2 试验试剂
2.1.3 仪器设备
2.1.4 培养基
2.2 实验方法
2.2.1 样品采集方法
2.2.2 菌株分离、纯化、鉴定及保藏方法
2.3.3 菌株鉴定及功能基因检测
2.2.4 系统发育分析
3 结果与分析
3.1 可培养细菌群落结构
3.2 可培养好氧不产氧光营养细菌群落结构
4 讨论
4.1 生物土壤结皮中的可培养细菌群落结构
4.2 生物上壤结皮中的可培养好氧不产氧光营养细菌群落结构
5 小结
第三章 生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌群落结构和多样性
1 引言
2 材料和方法
2.1 材料
2.1.1 样品来源
2.1.2 试验试剂及采用的试剂盒
2.1.3 仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 生物土壤结皮样品理化指标检测方法
2.2.2 生物土壤结皮采集地点气象数据
2.2.3 高通量测序及生物信息学分析
2.2.3.1 测序实验流程
2.2.3.2 生物信息分析流程
2.2.4 q-PCR测定生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌的丰度
2.2.5 核心好氧不产氧光营养细菌促进生物土壤结皮形成和发育的接种验证试验
3 结果与分析
3.1 土壤理化性质
3.2 细菌及好氧不产氧光营养细菌的丰度
3.3 群落结构和多样性
3.3.1 测序数据深度及测序量
3.3.2 群落多样性
3.3.3 群落结构差异分析
3.3.4 群落结构
3.3.4.1 细菌群落结构
3.3.4.2 好氧不产氧光营养细菌群落结构
3.3.5 影响细菌和好氧不产氧光营养细菌群落的环境因子分析
3.4 基于16S rRNA基因的功能预测
3.4.1 COG功能分类统计
3.4.2 KEGG代谢通路分析
3.5 核心微生物组预测及分析
3.5.1 核心微生物组CoNet预测
3.5.2 核心微生物组群落与土壤理化因子的关系
3.6 核心好氧不产氧光营养细菌接种验证
3.6.1 核心好氧不产氧光营养细菌菌株选择
3.6.2 核心好氧不产氧光营养细菌菌株接种验证
4 讨论
4.1 生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌的数量多、种类丰富
4.2 生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌群落结构受降水量和pH影响
4.3 核心好氧不产氧光营养细菌显著促进生物土壤结皮的的形成和发育
5 小结
第四章 基于微宇宙模拟实验分析好氧不产氧光营养细菌对生物土壤结皮形成和发育的影响
1 引言
2 材料和方法
3 结果与分析
3.1 表层土壤表观和理化性质变化
3.2 三种波段光照对Microcoleus vaginatus生长的影响
3.3 主要微生物类群的丰度变化
3.4 表层土壤中好氧不产氧光营养细菌的多样性及群落结构变化
3.5 CoNet网络分析
4 讨论
4.1 近红外光波段促进生物土壤结皮中好氧不产氧光营养细菌的生长
4.2 生物土壤结皮中好氧不产氧光营养细菌的生态意义
5 小结
第五章 好氧不产氧光营养细菌菌株B3分类鉴定和CO2固定代谢相关分析
1 引言
2 材料方法
2.1 菌株B3
2.2 试验试剂、试剂条(盒)及设备
2.3 试验方法
2.3.1 B3的分类鉴定
2.3.2 细菌基因组绘制和分析
2.3.3 细菌叶绿素a检测
2.3.4 转录组测定及分析
2.3.5 RubisCo酶活检测
3 结果与分析
3.1 分类鉴定
3.1.1 形态观察
3.1.2 基于16S rRNA基因的系统发育进化分析
3.1.3 最适生长条件
3.1.4 生长曲线
3.1.5 酶活力分析
3.1.6 碳源利用能力检测
3.1.7 药敏实验
3.1.8 脂肪酸组成
3.1.9 细菌叶绿素分析
3.2 光照和营养水平对B3生长的影响
3.3 基因组测序和分析
3.3.1 测序和组装
3.3.2 基因组图谱
3.3.3 基因预测及功能注释
3.3.4 基因组COG和KEGG分析
3.3.5 碳水化合物活性酶注释
3.4 B3转录组分析
3.4.1 RNA提取及质量检测
3.4.2 RNA测序、质控及相关基因表达分析
3.5 RubisCo酶活力检测
4 讨论
5 小结
第六章 讨论与结论
6.1 讨论
6.2 结论
6.3 不足与展望
致谢
参考文献
附录
作者简介
本文编号：3737273
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
第一章 绪论
1 生物土壤结皮
1.1 生物土壤结皮的含义及演替
1.2 生物土壤结皮的生态功能
2 好氧不产氧光营养细菌
2.1 好氧不产氧光营养细菌的发现、分布及影响因素
2.2 好氧不产氧光营养细菌的细胞形态多样性
2.3 好氧不产氧光营养细菌的物种多样性
2.4 好氧不产氧光营养细菌的生态功能
3 研究的目的及意义
4 技术路线
第二章 生物上壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌的分离培养与鉴定
1 引言
2 材料和方法
2.1 材料
2.1.1 样品采集
2.1.2 试验试剂
2.1.3 仪器设备
2.1.4 培养基
2.2 实验方法
2.2.1 样品采集方法
2.2.2 菌株分离、纯化、鉴定及保藏方法
2.3.3 菌株鉴定及功能基因检测
2.2.4 系统发育分析
3 结果与分析
3.1 可培养细菌群落结构
3.2 可培养好氧不产氧光营养细菌群落结构
4 讨论
4.1 生物土壤结皮中的可培养细菌群落结构
4.2 生物上壤结皮中的可培养好氧不产氧光营养细菌群落结构
5 小结
第三章 生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌群落结构和多样性
1 引言
2 材料和方法
2.1 材料
2.1.1 样品来源
2.1.2 试验试剂及采用的试剂盒
2.1.3 仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 生物土壤结皮样品理化指标检测方法
2.2.2 生物土壤结皮采集地点气象数据
2.2.3 高通量测序及生物信息学分析
2.2.3.1 测序实验流程
2.2.3.2 生物信息分析流程
2.2.4 q-PCR测定生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌的丰度
2.2.5 核心好氧不产氧光营养细菌促进生物土壤结皮形成和发育的接种验证试验
3 结果与分析
3.1 土壤理化性质
3.2 细菌及好氧不产氧光营养细菌的丰度
3.3 群落结构和多样性
3.3.1 测序数据深度及测序量
3.3.2 群落多样性
3.3.3 群落结构差异分析
3.3.4 群落结构
3.3.4.1 细菌群落结构
3.3.4.2 好氧不产氧光营养细菌群落结构
3.3.5 影响细菌和好氧不产氧光营养细菌群落的环境因子分析
3.4 基于16S rRNA基因的功能预测
3.4.1 COG功能分类统计
3.4.2 KEGG代谢通路分析
3.5 核心微生物组预测及分析
3.5.1 核心微生物组CoNet预测
3.5.2 核心微生物组群落与土壤理化因子的关系
3.6 核心好氧不产氧光营养细菌接种验证
3.6.1 核心好氧不产氧光营养细菌菌株选择
3.6.2 核心好氧不产氧光营养细菌菌株接种验证
4 讨论
4.1 生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌的数量多、种类丰富
4.2 生物土壤结皮中细菌和好氧不产氧光营养细菌群落结构受降水量和pH影响
4.3 核心好氧不产氧光营养细菌显著促进生物土壤结皮的的形成和发育
5 小结
第四章 基于微宇宙模拟实验分析好氧不产氧光营养细菌对生物土壤结皮形成和发育的影响
1 引言
2 材料和方法
3 结果与分析
3.1 表层土壤表观和理化性质变化
3.2 三种波段光照对Microcoleus vaginatus生长的影响
3.3 主要微生物类群的丰度变化
3.4 表层土壤中好氧不产氧光营养细菌的多样性及群落结构变化
3.5 CoNet网络分析
4 讨论
4.1 近红外光波段促进生物土壤结皮中好氧不产氧光营养细菌的生长
4.2 生物土壤结皮中好氧不产氧光营养细菌的生态意义
5 小结
第五章 好氧不产氧光营养细菌菌株B3分类鉴定和CO2固定代谢相关分析
1 引言
2 材料方法
2.1 菌株B3
2.2 试验试剂、试剂条(盒)及设备
2.3 试验方法
2.3.1 B3的分类鉴定
2.3.2 细菌基因组绘制和分析
2.3.3 细菌叶绿素a检测
2.3.4 转录组测定及分析
2.3.5 RubisCo酶活检测
3 结果与分析
3.1 分类鉴定
3.1.1 形态观察
3.1.2 基于16S rRNA基因的系统发育进化分析
3.1.3 最适生长条件
3.1.4 生长曲线
3.1.5 酶活力分析
3.1.6 碳源利用能力检测
3.1.7 药敏实验
3.1.8 脂肪酸组成
3.1.9 细菌叶绿素分析
3.2 光照和营养水平对B3生长的影响
3.3 基因组测序和分析
3.3.1 测序和组装
3.3.2 基因组图谱
3.3.3 基因预测及功能注释
3.3.4 基因组COG和KEGG分析
3.3.5 碳水化合物活性酶注释
3.4 B3转录组分析
3.4.1 RNA提取及质量检测
3.4.2 RNA测序、质控及相关基因表达分析
3.5 RubisCo酶活力检测
4 讨论
5 小结
第六章 讨论与结论
6.1 讨论
6.2 结论
6.3 不足与展望
致谢
参考文献
附录
作者简介
本文编号：3737273
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