水稻土中硫酸盐还原菌的分子生态学研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘新展 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 贺纪正 |
| 关键词 | 水稻土 微生物 硫酸盐还原菌 种群丰度 群落结构 异化硫酸盐还原酶(dsrAB) 实时荧光定量PCR 末端限制性片段长度多态性(T-RFLP) 克隆文库 系统发育分析 Paddy soil Microorganisms Sulfate-reducing prokaryotes Abundance Community structure dsrAB gene Real-time PCR T-RFLP Clone library Sequence Phylogenetic analysis |
| 其他题名 | Molecular Ecological Studies of Sulfate-Reducing Prokaryotes in a Paddy Soil |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 淹水水稻土是典型的淡水生态环境，可作为研究土壤功能微生物群落的模式环境。硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing prokaryotes, SRP)在铁、硫、碳和汞等元素的生物地球化学循环中发挥着重要作用。SRP还原作用产生的H2S能够与重金属作用生成溶解度低的金属硫化物。SRP能够通过自身的代谢过程降解环境中有机污染物，如苯、萘、菲和烷烃类化合物。因此，硫酸盐还原菌具有重要的生态学意义。 本论文以湖南桃源农业生态试验站红壤性水稻土为对象，通过土壤DNA的提取、多聚酶链式反应(PCR)、实时荧光定量PCR(Real-time PCR)、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、克隆文库的建立和测序等一系列分子生物学手段，深入研究水稻土中SRP种群丰度和群落结构对肥料施用、秸秆还田以及根际与非根际区等三种条件的响应，探讨水稻土中硫酸盐还原的生物地球化学循环过程。论文的主要内容与研究成果如下： (1)采集了5种不同施肥处理的土壤：对照(Ctrl)、无机氮肥(N)、无机氮磷肥(NP)、无机氮钾肥(NK)、无机氮磷钾肥(NPK)，用以研究水稻土中SRP的种群丰度和群落结构对长期不同施肥处理的响应。水稻土中SO42-的浓度在66 μM 至168 μM之间。不同施肥措施下水稻土中SRP群落丰度没有显著性差异，变化范围在3-8×108 个拷贝每克干土。SRP在整个细菌群落中所占的比例冬季为5~10%，夏季为2~8%。对SRP特异dsrAB基因的克隆文库进行分析得出，不同施肥处理下水稻土SRP群落结构并没有显著变化。未能培养的SRP、Clostridia 和Deltaproteobacteria类群的SRP是水稻土中的优势类群。 (2) 通过厌氧模拟试验，研究了水稻土中添加水稻秸秆后，硫酸盐还原过程及SRP的群落动态变化。添加水稻秸秆提高了水稻土硫酸盐还原速率，土壤中甲酸、乙酸、丙酸和乳酸的浓度也显著增加。乙酸是SRP最重要的代谢底物，但相较于产甲烷菌SRP在竞争乙酸时却处于劣势。秸秆添加土壤中SRP的dsrAB基因拷贝数要显著高于未添加秸秆的土壤。SO42-和乙酸的浓度是影响SRP群落丰度的重要因子，但SO42-不是限制SRP群落大小的因子。添加水稻秸秆与未添加水稻秸秆的土壤在SRP群落结构上存在着显著性差异。随培养时间的不同，SRP的群落结构也存在着显著性的差异。不能培养的未知SRP在添加水稻秸秆的水稻土中大量存在，且随着培养时间的不同发生变化。 (3) 利用温室培养模式，研究了水稻生长期根际和非根际水稻土中SRP种群丰度和群落结构组成的时间动态变化。根际与非根际水稻土中SRP的dsrAB基因拷贝数无显著差异。基于T-RFLP的对应分析(Correspondence Analysis, CA)表明，在水稻的不同生长时期，根际与非根际水稻土中SRP的群落结构均发生了明显的改变。在培养初期根际与非根际水稻土中SRP群落结构有明显差异；而在培养末期，则无显著差异。基于T-RFLP的典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis, CCA)表明，土壤Eh值与SRP群落结构呈高度相关，但不同生长时期和空间位置中SRP群落结构受土壤Eh值影响的大小不同。系统发育分析表明SRP分属于Desulfobulbaceae，Peptococcaceae，Syntrophobacteraceae，Archaeoglobus/Peptococcaceae和Uncultured SRP 5个类群，其中未能培养的 SRP为优势类群。 研究SRP的种群丰度和群落结构对长期不同施肥措施、秸秆还田等农业管理措施以及对水稻根际效应的响应，为全面了解SRP在水稻土中的生态过程提供了重要的信息，为进一步研究它们在生态系统中的作用和地位打下了坚实的基础。 |
| 学科主题 | 环境生物学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-07 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/331]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘新展. 水稻土中硫酸盐还原菌的分子生态学研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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