镉污染对放线菌生物活性和种群结构的影响及镉生物吸附研究
发布时间：2021-04-14 17:09
本项目以华家池旱地黄松田土壤为研究材料,运用现代分子生物学手段,采用室内培养及统计分析相结合的方法,全面探讨了镉胁迫对旱地土壤放线菌生态多样性的影响,并以土传致病菌-番茄溃疡病菌（Clavibacter michiganensis subsp.michiganensis,Cmm）为供试菌株,分析筛选到的1株对Cmm具有较强抑制作用的放线菌HL-12（Streptomyces vinaceus）受镉胁迫在纯培养条件下及在无菌土壤环境中对Cmm的抑制效果。此外还分离到1株对镉具有较强抗性的放线茵K33（Streptomyces psammoticus）,对2株放线菌在镉污染水环境中对镉的生物吸附动力学及其吸附机理作了初步研究和比较,为建立有效的重金属污染预警指标体系、环境质量评价及抗镉微生物的有效利用提供有益的参考。本研究所获主要结论如下:1采用现代分子生态学手段研究了镉胁迫对旱地土壤中放线菌生态多样性的影响。在培养初期镉对放线菌种群毒害作用较为明显,与对照相比,许多条带消失,基因多样性下降,到了培养后期,不同处理间的基因多样性差异逐渐缩小,数量上仍存在一定差异。在含0.5～1.0 mg·...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 放线菌
1.1.1 放线菌的概述
1.1.2 放线菌的分类
1.1.3 链霉菌属
1.2 土壤重金属污染
1.2.1 土壤重金属镉污染现状
1.2.2 重金属污染的特点
1.2.3 重金属镉污染来源
1.2.4 重金属镉对人类和生态环境的危害
1.3 重金属污染对土壤微生物生态多样性的影响
1.4 微生物分子生态学的研究进展及其在污染环境中的应用
1.4.1 环境样品中总DNA的提取
1.4.2 16S rRNA的PCR扩增
1.4.3 基于PCR技术的研究方法
1.4.4 分子生态学技术在环境微生物研究中的应用
1.5 重金属对微生物的毒性作用及影响因素
1.6 微生物技术在重金属污染土壤生物修复中的应用
1.6.1 微生物对重金属的生物吸收作用
1.6.2 微生物对重金属的沉淀作用
1.6.3 微生物对重金属的生物转化作用
1.6.4 影响微生物修复效应的因素
1.6.5 微生物修复面临的问题与展望
1.7 基因工程技术及其展望
1.8 本研究的目的与意义
第二章 生防和抗镉放线菌株的分离鉴定
2.1 引言
2.2 试验材料与方法
2.2.1 菌株分离源
2.2.2 主要实验试剂
2.2.3 主要实验仪器
2.2.4 培养基
2.2.5 试验设计与方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌体的形态及培养特征
2.3.2 菌株的生理生化特性
2.3.3 菌株的细胞壁化学类型
2.3.4 菌株的16S rRNA基因序列分析
2.3.5 菌株HL-12的拮抗性试验
2.3.6 菌株的抗生素敏感性试验
2.3.7 菌株K33对重金属的耐受性
2.3.8 菌株K33在镉离子胁迫下的生长特性
2.4 小结
第三章 重金属镉胁迫下放线菌生物学活性的变化研究
3.1 引言
3.2 试验材料与方法
2+胁迫对Cmm的抑制效果"> 3.2.1 纯培养条件下菌株HL-12受Cd2+胁迫对Cmm的抑制效果
3.2.2 镉胁迫下菌株HL-12在土壤中对Cmm的抑制效果
3.3 结果与讨论
3.3.1 纯培养条件下菌株HL-12在镉胁迫下对Cmm的抑制作用
3.3.2 镉胁迫下菌株HL-12在土壤中对Cmm的抑制活性变化
3.4 小结
第四章 镉胁迫下土壤放线菌基因多样性DGGE指纹图谱分析
4.1 引言
4.2 试验材料与方法
4.2.1 供试土壤
4.2.2 试验设计与方法
4.2.3 土壤总DNA提取
4.2.4 PCR扩增
4.2.5 变性梯度凝胶电泳（DGGE）及染色
4.2.6 凝胶指纹图谱的生物信息学分析
4.2.7 特异性条带的割胶回收
4.2.8 克隆和序列分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 土壤微生物总DNA的提取和PCR扩增结果
4.3.2 镉胁迫下土壤总DNA的DGGE指纹图谱分析
4.3.3 DGGE条带的Shannon指数和主成分分析
4.3.4 特异性条带测序和比对结果分析
4.4 小结
第五章 放线菌对镉的生物吸附及其动力学研究
5.1 引言
5.2 试验材料与方法
5.2.1 试验菌株及培养条件
5.2.2 吸附菌株的处理
5.2.3 重金属镉的测定
5.2.4 重金属镉吸附实验
5.2.5 重金属镉的解吸实验
5.3 结果与讨论
5.3.1 pH和温度对镉生物吸附的影响
5.3.2 等温吸附模型的模拟
5.3.3 吸附动力学研究
5.3.4 pH对解吸效率的影响
5.4 小结
第六章 放线菌对镉生物吸附机理的初步研究
6.1 引言
6.2 试验材料与方法
6.2.1 试验菌株
6.2.2 主要实验试剂
6.2.3 主要实验仪器
6.2.4 培养基
6.2.5 试验方法设计
6.3 结果与讨论
6.3.1 菌株不同细胞组分对镉吸附的差异
6.3.2 菌株连续培养过程中溶液pH的变化
6.3.3 加镉前后试验菌株细胞形态的变化
6.3.4 红外光谱分析
6.4 小结
论文的主要研究结论及展望
1.全文主要研究结论
2.创新点
3.论文的不足与展望
参考文献
博士研究生学习期间论文发表及获奖情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期重金属胁迫对农田土壤微生物生物量、活性和种群的影响[J]. 张彦,张惠文,苏振成,张成刚. 应用生态学报. 2007(07)
[2]我国农田土壤镉污染现状及防治对策[J]. 崔力拓,耿世刚,李志伟. 现代农业科技. 2006(11)
[3]分子生态学研究概况[J]. 龙应霞,刘洋. 黔南民族师范学院学报. 2006(03)
[4]番茄溃疡病菌拮抗链霉菌菌株23的鉴定[J]. 张维宏,杨文香,孟庆芳,刘大群,张汀. 植物病理学报. 2005(05)
[5]分子生态学技术及其在环境微生物研究中的应用[J]. 张于光,李迪强,肖启明. 微生物学杂志. 2005(05)
[6]Effect of combined pollution by heavy metals on soil enzymatic activities in areas polluted by tailings from Pb-Zn-Ag mine[J]. CHEN Cheng-li, LIAO Min~*, HUANG Chang-yong (Department of Resources Science, College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China.). Journal of Environmental Sciences. 2005(04)
[7]土壤微生物总DNA提取方法的比较[J]. 徐晓宇,闵航,刘和,王远鹏. 农业生物技术学报. 2005(03)
[8]环境和饲料中的镉对畜禽的毒性研究进展[J]. 钟宁,曾清如,姜洁凌. 微量元素与健康研究. 2005(03)
[9]Cd胁迫对淹水稻田土壤微生物种群数量的影响[J]. 段学军,盛清涛,闵航. 农业环境科学学报. 2005(03)
[10]德兴铜矿尾矿库植被重建后的土壤肥力状况和重金属污染初探[J]. 陈怀满,郑春荣,周东美,涂从,高林. 土壤学报. 2005(01)
本文编号：3137696
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 放线菌
1.1.1 放线菌的概述
1.1.2 放线菌的分类
1.1.3 链霉菌属
1.2 土壤重金属污染
1.2.1 土壤重金属镉污染现状
1.2.2 重金属污染的特点
1.2.3 重金属镉污染来源
1.2.4 重金属镉对人类和生态环境的危害
1.3 重金属污染对土壤微生物生态多样性的影响
1.4 微生物分子生态学的研究进展及其在污染环境中的应用
1.4.1 环境样品中总DNA的提取
1.4.2 16S rRNA的PCR扩增
1.4.3 基于PCR技术的研究方法
1.4.4 分子生态学技术在环境微生物研究中的应用
1.5 重金属对微生物的毒性作用及影响因素
1.6 微生物技术在重金属污染土壤生物修复中的应用
1.6.1 微生物对重金属的生物吸收作用
1.6.2 微生物对重金属的沉淀作用
1.6.3 微生物对重金属的生物转化作用
1.6.4 影响微生物修复效应的因素
1.6.5 微生物修复面临的问题与展望
1.7 基因工程技术及其展望
1.8 本研究的目的与意义
第二章 生防和抗镉放线菌株的分离鉴定
2.1 引言
2.2 试验材料与方法
2.2.1 菌株分离源
2.2.2 主要实验试剂
2.2.3 主要实验仪器
2.2.4 培养基
2.2.5 试验设计与方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌体的形态及培养特征
2.3.2 菌株的生理生化特性
2.3.3 菌株的细胞壁化学类型
2.3.4 菌株的16S rRNA基因序列分析
2.3.5 菌株HL-12的拮抗性试验
2.3.6 菌株的抗生素敏感性试验
2.3.7 菌株K33对重金属的耐受性
2.3.8 菌株K33在镉离子胁迫下的生长特性
2.4 小结
第三章 重金属镉胁迫下放线菌生物学活性的变化研究
3.1 引言
3.2 试验材料与方法
2+胁迫对Cmm的抑制效果"> 3.2.1 纯培养条件下菌株HL-12受Cd2+胁迫对Cmm的抑制效果
3.2.2 镉胁迫下菌株HL-12在土壤中对Cmm的抑制效果
3.3 结果与讨论
3.3.1 纯培养条件下菌株HL-12在镉胁迫下对Cmm的抑制作用
3.3.2 镉胁迫下菌株HL-12在土壤中对Cmm的抑制活性变化
3.4 小结
第四章 镉胁迫下土壤放线菌基因多样性DGGE指纹图谱分析
4.1 引言
4.2 试验材料与方法
4.2.1 供试土壤
4.2.2 试验设计与方法
4.2.3 土壤总DNA提取
4.2.4 PCR扩增
4.2.5 变性梯度凝胶电泳（DGGE）及染色
4.2.6 凝胶指纹图谱的生物信息学分析
4.2.7 特异性条带的割胶回收
4.2.8 克隆和序列分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 土壤微生物总DNA的提取和PCR扩增结果
4.3.2 镉胁迫下土壤总DNA的DGGE指纹图谱分析
4.3.3 DGGE条带的Shannon指数和主成分分析
4.3.4 特异性条带测序和比对结果分析
4.4 小结
第五章 放线菌对镉的生物吸附及其动力学研究
5.1 引言
5.2 试验材料与方法
5.2.1 试验菌株及培养条件
5.2.2 吸附菌株的处理
5.2.3 重金属镉的测定
5.2.4 重金属镉吸附实验
5.2.5 重金属镉的解吸实验
5.3 结果与讨论
5.3.1 pH和温度对镉生物吸附的影响
5.3.2 等温吸附模型的模拟
5.3.3 吸附动力学研究
5.3.4 pH对解吸效率的影响
5.4 小结
第六章 放线菌对镉生物吸附机理的初步研究
6.1 引言
6.2 试验材料与方法
6.2.1 试验菌株
6.2.2 主要实验试剂
6.2.3 主要实验仪器
6.2.4 培养基
6.2.5 试验方法设计
6.3 结果与讨论
6.3.1 菌株不同细胞组分对镉吸附的差异
6.3.2 菌株连续培养过程中溶液pH的变化
6.3.3 加镉前后试验菌株细胞形态的变化
6.3.4 红外光谱分析
6.4 小结
论文的主要研究结论及展望
1.全文主要研究结论
2.创新点
3.论文的不足与展望
参考文献
博士研究生学习期间论文发表及获奖情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期重金属胁迫对农田土壤微生物生物量、活性和种群的影响[J]. 张彦,张惠文,苏振成,张成刚. 应用生态学报. 2007(07)
[2]我国农田土壤镉污染现状及防治对策[J]. 崔力拓,耿世刚,李志伟. 现代农业科技. 2006(11)
[3]分子生态学研究概况[J]. 龙应霞,刘洋. 黔南民族师范学院学报. 2006(03)
[4]番茄溃疡病菌拮抗链霉菌菌株23的鉴定[J]. 张维宏,杨文香,孟庆芳,刘大群,张汀. 植物病理学报. 2005(05)
[5]分子生态学技术及其在环境微生物研究中的应用[J]. 张于光,李迪强,肖启明. 微生物学杂志. 2005(05)
[6]Effect of combined pollution by heavy metals on soil enzymatic activities in areas polluted by tailings from Pb-Zn-Ag mine[J]. CHEN Cheng-li, LIAO Min~*, HUANG Chang-yong (Department of Resources Science, College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China.). Journal of Environmental Sciences. 2005(04)
[7]土壤微生物总DNA提取方法的比较[J]. 徐晓宇,闵航,刘和,王远鹏. 农业生物技术学报. 2005(03)
[8]环境和饲料中的镉对畜禽的毒性研究进展[J]. 钟宁,曾清如,姜洁凌. 微量元素与健康研究. 2005(03)
[9]Cd胁迫对淹水稻田土壤微生物种群数量的影响[J]. 段学军,盛清涛,闵航. 农业环境科学学报. 2005(03)
[10]德兴铜矿尾矿库植被重建后的土壤肥力状况和重金属污染初探[J]. 陈怀满,郑春荣,周东美,涂从,高林. 土壤学报. 2005(01)
本文编号：3137696
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