南海典型海草床关键固氮微生物生物学特性和生态学研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周卫国 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 丁德文,董俊德 |
| 关键词 | 海草床，根际沉积物，固氮微生物，无机氮，生态功能菌剂 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 其他题名 | Biological characteristics and ecology of key nitrogen-fixing microorganisms in typical seagrass beds in the South China Sea |
| 英文摘要 | 海草床生态系统为海洋生态系统提供重要的生态服务价值，它蕴藏着丰富的微生物资源，具有独特的微生物组，然而，受人类活动和全球气候变化的影响，海草床生态系统正面临生境退化的威胁。基于生物固氮过程在海草床生态系统的重要作用，因此，对海草床固氮微生物的认识及其未来变化趋势的研究显得尤为重要。本文深入研究了南海大亚湾海域原位海草共附生固氮微生物群落结构组成，通过可培养的方法分别从南海海域海草、海水及岛礁生态系统海草床沉积物中分离筛选固氮蓝细菌和固氮细菌，并构建海草室内模拟培养体系，分别研究无机氮和生态功能菌剂添加作用下海草根际微生物组和固氮微生物组的响应。以期加强对海草床生态系统共附生固氮微生物资源的认识，明晰海草根际微生物组在富营养化趋势下的响应变化，进而为海草床生态系统的保护和修复提供理论依据和技术支撑。本文的主要研究内容和结果如下：1. 对亚热带海域南海大亚湾海草喜盐草不同微生境下共附生固氮微生物的研究结果表明，喜盐草根际沉积物、非根际沉积物、叶和根中共附生固氮微生物丰度为每克1.66×105-5.52×107拷贝数间，海水中固氮微生物丰度为每毫升2.51×108-1.06×109拷贝数。喜盐草在基因水平上存在有高多样性的潜在固氮微生物菌群，但活跃的固氮微生物菌群所占比例较低，γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）和δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）是在所有样品中占据主导地位的固氮微生物类群，其中，假单胞菌科（Pseudomonadaceae）和硫酸盐还原细菌类群具有较高的丰度。2. 从南海海域海草及海水中分离获得11株蓝细菌，其中丝状蓝细菌8株，单细胞蓝细菌3株。就其中两株潜在新属固氮蓝细菌SCSIO T-2和SCSIO 43686进行多相分类鉴定，发现两株固氮蓝细菌均具有不同的形态学特征、分类学地位、ITS二级结构折叠区结构和光合特性。最终，命名新属Marileptolyngbya和Salileptolyngbya，其中Marileptolyngbya sina SCSIO T-2和Salileptolyngbya diazotrophicum SCSIO 43686分别为蓝细菌门新属的典型菌株。3. 通过对外洋型岛礁生态系统海草床沉积物固氮菌的筛选，共获得115株细菌和5株固氮细菌。其中，南海南沙海域以假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）为优势属，占据总分离细菌的17.65%，南海西沙海域以芽孢杆菌属（Bacillus）为优势属，占据总分离细菌的29.69%。测定南沙海域海草固氮活性结果发现，海神草固氮活性为17.22 ± 0.1 nmol C2H2 · h-1·株-1，泰来草固氮活性为5.9 ± 0.18 nmol C2H2 · h-1·株-1。对其中优势固氮菌株NXT28进行多相分类鉴定，鉴定该菌隶属于拉乌尔菌（Raoultella terrigena），革兰氏阳性菌，菌落呈球状，乳白色，粘稠，无鞭毛，固氮活性为11.58 nmol C2H2·mL-1· h-1。4. 海草泰来草高化合态氮添加实验结果表明，硝酸盐的添加可以有效的提升海草泰来草对光的利用能力，而铵盐的添加使得泰来草对光强更为敏感。加入铵盐和硝酸盐后的泰来草根际固氮微生物群落组成随着培养时间的变化较微生物群落发生更明显改变，并且，泰来草根际微生物群落组成与海水中磷酸盐浓度显著相关，而根际固氮微生物群落与海水中硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐浓度显著相关（P<0.05）。5. 将从海草床沉积物中分离出的高效固氮菌Raoultella terrigena NXT28和解磷菌Bacillus aryabhattai XT37作为生态功能菌剂，通过外源接种泰来草实验结果表明，生态功能菌剂的添加会提高海水中硝酸盐和亚硝酸盐浓度水平，并提升泰来草光合作用能力。同时，生态功能菌剂的添加显著增加RNA水平上泰来草根际微生物多样性，隶属于δ-变形菌纲中的脱硫杆菌科类群丰度显著增加（P<0.05）。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18174]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周卫国. 南海典型海草床关键固氮微生物生物学特性和生态学研究[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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