武功山人为干扰下不同退化程度山地草甸土壤微生物分布特征研究

发布时间：2017-10-28 20:17

  本文关键词：武功山人为干扰下不同退化程度山地草甸土壤微生物分布特征研究

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【摘要】：江西武功山位于罗霄山脉北段,具有典型的山地草甸植被类型,由于其大规模的山地草场放牧及旅游开发,使得山地草甸群落组成和生产力出现退化,严重破坏了山地草甸生态系统。土壤微生物是土壤乃至生态系统的重要组成部分,土壤微生物分布特征是评价自然或人为干扰引起的土壤变化重要指示因子,所以研究武功山退化草甸下土壤微生物分布特征具有重要意义。本研究采用ASI法和高通量测序法测定了武功山轻度、中度、重度退化和对照(无退化)样地上下层土壤的养分状况及微生物菌群的群落结构,旨在以土壤微生物分布特征研究结果作为评价自然或人为干扰引起的土壤变化的重要指示因子,揭示其在山地草甸退化土壤生态系统恢复中的作用机理以及土壤功能恢复的微生物学机制,为武功山退化草甸土壤生态系统功能恢复提供科学依据。结果如下:1、金顶区域土壤p H值呈强酸性,养分特征,速效氮磷钾平均含量分别为38.96mg/L、5.01 mg/L和46.79 mg/L,土壤养分含量不均衡,磷和钾含量偏低。2、本文经OTUs分析,在域(Domain)的水平上是细菌种群和古菌种群两种。3、武功山人为干扰下不同退化程度土壤细菌种群文库在门(Phylum)的水平上,酸杆菌门(Acidobacteria)占比37%-45.4%,变形杆菌门(Proteobacteria)占比在29.8%-35.2%,泉古菌门占比为4.8%-9.3%,绿弯菌门(Chloroflexi)其占比在2.2%-3.9%,AD3门其占比范围为2.0%-4.7%,疣微菌门(Verrucomicrobia)其占比范围2.1%-3.6%,放线菌(Actinobacteria)占比范围2.1%-2.3%,芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)占比范围1%-1.5%,。其次为WPS-2门和广古菌门(Euryarchaeota),占比均小于1%。其中酸杆菌门、变形杆菌门和泉古菌门是优势类群。聚类分析表明土壤上层和下层的菌类种类具有明显差异。4、武功山人为干扰下不同退化程度土壤细菌种群在属(Genus)水平上,细菌种群文库最大丰度排在前10名的分别是Candidatus Solibacter(占比4.2%-7.1%)、Candidatus Koribacter(占比3.4%-5.0%)、DA101、红游动菌属(Rhodoplanes)(占比1.3%-2.2%)、大豆根瘤菌属(Bradyrhizobium)(占比0.9%-1.4%)、红球菌属(Rhodanobacter)、尼龙菌属(Flavobacterium)、Candidatus Xiphinematobacter、伯克氏菌属(Burkholderia)、Edaphobacter。通过Chao1和Shannon指数评价武功山山地草甸人为干扰下不同退化程度样地微生物群落丰度和群落多样性是显著的。5、从武功山山地草甸人为干扰下不同退化程度样地的微生物群落种类和丰度来看,其优势菌群种类在门的水平上差别不大,但是丰度有差别,人为干扰下不同退化程度样地上层和下层优势菌群丰度要小于对照(无退化)样地。在属的水平上优势菌群是Candidatus Solibacter和Candidatus Koribacter、DA101,且均是退化样地丰度小于对照(无退化),而且随着退化程度增加,其丰度逐渐减少。
【关键词】：武功山 退化草甸 高通量测序 微生物群落结构
【学位授予单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 武功山概述9
• 1.2 DNA测序概述9-10
• 1.3 草甸退化研究现状10-11
• 1.3.1 自然因子10
• 1.3.2 人为因子10
• 1.3.3 社会因子10-11
• 1.4 微生物多样性研究方法11-14
• 1.4.1 土壤微生物多样性的概念11-12
• 1.4.2 土壤微生物多样性方法研究12-14
• 1.4.2.1 经典土壤微生物研究方法12-13
• 1.4.2.2 磷脂脂肪酸(PLFA)分析法的应用13
• 1.4.2.3 群落水平单碳源利用模式(CLPP)13
• 1.4.2.4 变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术的应用13-14
• 1.5 DNA测序方法14-15
• 1.5.1 第一代高通量测序方法14
• 1.5.2 第二代高通量测序方法14-15
• 1.5.3 第三代高通量测序方法15
• 1.6 高通量测序在微生物研究的利用现状15
• 1.7 研究的目的与意义15-17
• 2 试验内容与设计17-21
• 2.1 研究内容17
• 2.2 研究区概况17-18
• 2.2.1 研究区概况17
• 2.2.2 试验地选择17-18
• 2.3 研究的技术路线图18-19
• 2.4 材料与方法19
• 2.4.1 样品采集与测试19
• 2.4.2 基因组DNA的提取19
• 2.4.3 测序19
• 2.4.3.1 PCR扩增19
• 2.4.3.2 PCR产物的混样和纯化19
• 2.4.3.3 文库构建和上机测序19
• 2.5 信息分析流程19-21
• 2.5.1 测序数据处理19-20
• 2.5.2 OTU聚类和物种注释20
• 2.5.3 样品复杂度分析（Alpha Diversity）20
• 2.5.4 多样品比较分析（Beta Diversity）20-21
• 3 结果与分析21-38
• 3.1 武功山金顶区域土壤养分总体特征21-22
• 3.2 RAW Data预处理统计及质控统计22-23
• 3.3 OTU分析及物种注释23-27
• 3.3.1 OTU分析23-25
• 3.3.2 物种注释25-27
• 3.4 武功山退化草甸土壤微生物群落多样性分析27-33
• 3.4.1 物种多样性曲线27-31
• 3.4.2 物种多样性指数分析31-32
• 3.4.3Alpha多样性指数组间差异分析32-33
• 3.5 武功山退化草甸土壤微生物群落结构分析33-38
• 4 结论与展望38-40
• 4.1 结论38
• 4.2 讨论与展望38-40
• 参考文献40-44
• 致谢44

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本文编号：1109789