窖水中细菌群落结构和功能的季节性变化及其与水质因子的交互响应
发布时间：2023-08-09 18:13
在我国西北以丘陵沟壑为主要地貌的村镇地区,地表及地下水资源极度匮乏,长期存在着人畜饮水安全危机,雨水是唯一有潜力的水资源。然而,窖水水质普遍受到污染,窖水水质安全形势不容乐观,已成为制约地区经济和社会发展,人民生活水平进一步提高的主要因素之一。经研究发现,窖水在存贮过程中发生了显著的水体自净作用,其实质表现为水体中的微生物对各种污染物的降解。水体自净过程中,微生物群落的季节性变化是一个多因素参与的复杂生态过程,微生物群落组成与其栖息地的环境因子密切相关,且环境因子与微生物群落间还存在着明显的交互响应作用,这些交互作用是影响水体自净作用强弱的重要因素。微生物的生态特征可分为结构特征和功能特征,是认识与解决环境问题的有效切入点。然而,关于窖水自净过程中的微生物群落结构和功能多样性,细菌群落与水质因子间的交互响应关系尚无学者进行研究。针对以上问题,为了阐释窖水水体自净过程中细菌群落与水质因子之间的交互响应关系,本论文应用16S rRNA基因-高通量测序技术,结合PCA、PCoA、RDA、PICRUSt生物信息学在线平台、KEGG等生物信息学分析方法、工具及数据库,系统性地研究了窖水细菌群落结...
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 窖水水质污染特征及其微生物多样性研究现状
1.2.2 微生物群落结构多样性研究中测序策略的选择
1.2.3 微生物群落结构多样性研究及其发展动态
1.2.4 微生物群落功能多样性研究及其发展动态
1.3 微生物群落结构与功能多样性研究方法及其发展动态
1.3.1 微生物群落结构多样性研究方法及其发展动态
1.3.2 微生物群落功能多样性研究方法及其发展动态
1.4 研究的总体思路
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 关键科学问题
1.4.4 技术路线
2 样品处理及测定方法
2.1 水样采集及主要物理化学指标
2.1.1 取样点选择及取样频次
2.1.2 表征窖水水质污染状况的物理化学指标的选择
2.2 窖水水样微生物DNA样本提取与质量检测
2.3 16Sr RNA高变区PCR扩增、产物回收和纯化及文库构建
2.4 上机测序
2.5 Illumina MiSeq测序数据预处理
2.6 高通量测序数据生物信息学分析
3 水窖生态环境特征及其水质变化过程
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.3 结果与分析
3.3.1 水窖生态环境特征
3.3.2 窖水水质污染特征及主要污染因子识别
3.4 小结
4 窖水中细菌群落多样性的季节性变化特征分析
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 OTU聚类分析、注释及分类地位鉴定
4.2.2 微生物多样性分析
4.3 结果与分析
4.3.1 OTU分类地位鉴定
4.3.2 样品细菌群落OTU分析
4.3.3 α 多样性分析
4.3.4 β 多样性分析
4.4 讨论
4.5 小结
5 窖水细菌群落结构的季节性变化特征
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.3 结果与分析
5.3.1 细菌群落在门分类水平上的季节性变化特征
5.3.2 细菌群落在纲分类水平上的季节性变化特征
5.3.3 细菌群落在目分类水平上的季节性变化特征
5.3.4 细菌群落在科分类水平上的季节性变化特征
5.3.5 细菌群落在属分类水平上的季节性变化特征
5.4 讨论
5.5 小结
6 窖水中细菌群落功能基因的季节性变化特征
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.3 结果与分析
6.3.1 细菌群落碳的代谢功能基因分布特征
6.3.2 细菌群落氮的代谢功能基因分布特征
6.3.3 细菌群落磷的代谢功能基因分布特征
6.4 讨论
6.5 小结
7 窖水中细菌群落与水质因子的交互响应
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.3 结果与分析
7.3.1 门分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.2 纲分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.3 目分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.4 科分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.5 属分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.4 讨论
7.4.1 微生物群落共现性关联网络
7.4.2 细菌之间、细菌与水质因子间的交互作用机理的探讨
7.5 小结
结论与展望
结论
主要创新点
展望
致谢
参考文献
附录A 附录内容名称
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3840717
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 窖水水质污染特征及其微生物多样性研究现状
1.2.2 微生物群落结构多样性研究中测序策略的选择
1.2.3 微生物群落结构多样性研究及其发展动态
1.2.4 微生物群落功能多样性研究及其发展动态
1.3 微生物群落结构与功能多样性研究方法及其发展动态
1.3.1 微生物群落结构多样性研究方法及其发展动态
1.3.2 微生物群落功能多样性研究方法及其发展动态
1.4 研究的总体思路
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 关键科学问题
1.4.4 技术路线
2 样品处理及测定方法
2.1 水样采集及主要物理化学指标
2.1.1 取样点选择及取样频次
2.1.2 表征窖水水质污染状况的物理化学指标的选择
2.2 窖水水样微生物DNA样本提取与质量检测
2.3 16Sr RNA高变区PCR扩增、产物回收和纯化及文库构建
2.4 上机测序
2.5 Illumina MiSeq测序数据预处理
2.6 高通量测序数据生物信息学分析
3 水窖生态环境特征及其水质变化过程
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.3 结果与分析
3.3.1 水窖生态环境特征
3.3.2 窖水水质污染特征及主要污染因子识别
3.4 小结
4 窖水中细菌群落多样性的季节性变化特征分析
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 OTU聚类分析、注释及分类地位鉴定
4.2.2 微生物多样性分析
4.3 结果与分析
4.3.1 OTU分类地位鉴定
4.3.2 样品细菌群落OTU分析
4.3.3 α 多样性分析
4.3.4 β 多样性分析
4.4 讨论
4.5 小结
5 窖水细菌群落结构的季节性变化特征
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.3 结果与分析
5.3.1 细菌群落在门分类水平上的季节性变化特征
5.3.2 细菌群落在纲分类水平上的季节性变化特征
5.3.3 细菌群落在目分类水平上的季节性变化特征
5.3.4 细菌群落在科分类水平上的季节性变化特征
5.3.5 细菌群落在属分类水平上的季节性变化特征
5.4 讨论
5.5 小结
6 窖水中细菌群落功能基因的季节性变化特征
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.3 结果与分析
6.3.1 细菌群落碳的代谢功能基因分布特征
6.3.2 细菌群落氮的代谢功能基因分布特征
6.3.3 细菌群落磷的代谢功能基因分布特征
6.4 讨论
6.5 小结
7 窖水中细菌群落与水质因子的交互响应
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.3 结果与分析
7.3.1 门分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.2 纲分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.3 目分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.4 科分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.3.5 属分类水平上的细菌群落与水质因子的交互响应
7.4 讨论
7.4.1 微生物群落共现性关联网络
7.4.2 细菌之间、细菌与水质因子间的交互作用机理的探讨
7.5 小结
结论与展望
结论
主要创新点
展望
致谢
参考文献
附录A 附录内容名称
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3840717
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