【摘要】：鹽堿土是我國重要的后備耕地資源,其具有高鹽高堿的極端環(huán)境,蘊藏著豐富多樣的微生物群落。本文以采自我國西北、西南、華北、東北地區(qū)及沿海地區(qū)等不同地域的32個鹽堿土樣品為研究對象,通過理化性質(zhì)檢測分析不同鹽堿土土壤特性,再應(yīng)用高通量測序技術(shù)對不同地域鹽堿土的微生物群落多樣性進(jìn)行解析,最終通過典范對應(yīng)分析方法解析我國不同地域鹽堿土微生物群落分布的環(huán)境驅(qū)動因素,為鹽堿土生態(tài)功能和土壤改良研究提供參考。同時,研究還利用培養(yǎng)方法分離東北地區(qū)鹽堿土樣品中已知的和未知的細(xì)菌菌株,為鹽堿土微生物資源挖掘提供指導(dǎo)。本論文主要研究結(jié)果如下:(1)通過對20個不同地域,不同類型的鹽堿土的理化性質(zhì)檢測結(jié)果表明,同一地域相同類型的鹽堿土理化性質(zhì)較為相似,而不同地域不同類型鹽堿土具有明顯不同的土壤陰離子含量,東北蘇打鹽堿土、華北平原鹽堿土、西部荒漠鹽堿土和濱海鹽堿土分別以HCO_3~-/CO_3~(2-)、SO_4~(2-)、SO_4~(2-)/Cl~-和Cl~-為優(yōu)勢土壤陰離子類型。(2)通過對19個不同地域和類型的、具有土壤理化性質(zhì)結(jié)果的鹽堿土樣品的真菌ITS序列高通量測序結(jié)果表明,西部內(nèi)陸鹽堿土樣品真菌群落物種豐富度和多樣性均較低,濱海鹽堿土樣品真菌群落則具有較高的物種豐富度和多樣性。19個樣品中共檢測到子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、接合菌門(Zygomycota)、球囊菌門(Glomeromycota)和壺菌門(Chytridiomycota)等5個真菌門下的29個綱、100個目、230個科的447個真菌屬。真菌子囊菌門在16個鹽堿土中最優(yōu)勢,擔(dān)子菌門在3個樣品中最優(yōu)勢。不同鹽堿土樣品中真菌群落結(jié)構(gòu)差異明顯,基于OTUs的加權(quán)unifrac分析發(fā)現(xiàn)沿海地區(qū)的樣品具有明顯聚類關(guān)系,而其他地域未顯示出規(guī)律的聚類關(guān)系。典范對應(yīng)分析(CCA)結(jié)果發(fā)現(xiàn)檢測的理化性質(zhì)不是驅(qū)動本次研究注釋到的真菌群落差異分布的環(huán)境因素。(3)通過對32個不同鹽堿土樣品的古菌16S rDNA序列高通量測序結(jié)果表明,不同鹽堿土古菌群落以廣古菌門(Euryarchaeota)、奇古菌門(Thaumarchaeota)、烏斯古菌門(Woesearchaeota_.DHVEG-6)、深古菌門(Bathyarchaeota)和鹽納古菌門(Nanohaloarchaeota)為優(yōu)勢古菌門。基于OTUs的加權(quán)unifrac分析顯示32個鹽堿土樣品古菌群落形成兩大分枝。方差分解分析(VPA)顯示土壤因子(貢獻(xiàn)率52.15%)較其它環(huán)境因素(貢獻(xiàn)率20.57%)更能影響和推動鹽堿土古菌群落結(jié)構(gòu)的演替變化。而CCA分析進(jìn)一步證明HCO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)等土壤陰離子類型和濃度是古菌群落結(jié)構(gòu)演替和遷移的主要驅(qū)動因素。(4)通過對32個不同鹽堿土樣品的細(xì)菌16S rDNA序列高通量測序結(jié)果表明,不同鹽堿土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成較為多樣,以變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、和藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)為優(yōu)勢類群。VPA分析顯示土壤因子(貢獻(xiàn)率51.04%)較其它環(huán)境因素(貢獻(xiàn)率21.24%)更能影響和推動鹽堿土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的演替變化。而CCA分析進(jìn)一步證明HCO_3~-、CO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、PO_4~(3-)等土壤陰離子類型和濃度驅(qū)動細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的演替和遷移。因此,土壤陰離子是我國不同鹽堿土土壤原核微生物群落結(jié)構(gòu)形成的主要驅(qū)動因素。(5)不同鹽堿土土壤細(xì)菌群落中,γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)、α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、β-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、芽孢桿菌綱(Bacilli)、未知放線菌綱(Actinobacteria)和噬纖維菌綱(Cytophagia)是優(yōu)勢細(xì)菌綱,占總細(xì)菌的40.8%-89.5%,但其中富含大量未能注釋的新種OTUs,占總細(xì)菌的18.6%-38.8%。該結(jié)果說明我國鹽堿土中蘊含大量微生物新種資源。本論文以東北蘇打鹽堿土為例,共分離獲得細(xì)菌262株,大多數(shù)分屬于上述6個細(xì)菌綱。細(xì)菌分離菌株的16S rRNA測序結(jié)果表明,共計47株細(xì)菌菌株是潛在新種菌株,且以γ-變形菌綱菌株最多。
【圖文】：

2.2.2 真菌高通量測序文庫信息通過構(gòu)建真菌群落高通量測序文庫稀釋曲線來反映測序數(shù)據(jù)量的合理性，根據(jù)真菌ITS測序的稀釋性曲線（圖2.1），當(dāng)測序量超過30000條時，整個曲線趨于平緩，可看出該測序文庫趨于飽和，，說明測序數(shù)量合理，本次測序基本可以反應(yīng)19個鹽堿土樣品中的真菌群落結(jié)構(gòu)。圖 2.1 真菌群落高通量測序文庫稀釋曲線Figure 2.1 Fungal community high-throughput sequencing library rarefaction curve真菌高通量測序文庫信息見表2.3，19個成功擴(kuò)增出真菌的土壤樣品，經(jīng)過測序優(yōu)化后，不同地區(qū)鹽堿土壤中得到原始序列范圍為60378（TC.S2）~78134（YB.3）條，經(jīng)過去除低質(zhì)量、Barcode和引物序列后

用Unifrac方法將19個樣品真菌OTU進(jìn)行加權(quán)的聚類分析，即在考慮OTU數(shù)量和進(jìn)化關(guān)系的基礎(chǔ)上，計算各土壤樣品間的聚類關(guān)系，不同鹽堿土樣品真菌在門分類水平上群落結(jié)構(gòu)組成見圖2.2。如圖所示，不同鹽堿土樣品的真菌群落結(jié)構(gòu)組成及各類真菌類群所占比例均有 定差異。19個鹽堿土樣品中共發(fā)現(xiàn)5個真菌門，分別為子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、接合菌門（Zygomycota）、球囊菌門(Glomeromycota)和壺菌門（Chytridiomycota）。16個鹽堿土壤樣品中，最優(yōu)勢群落均為子囊菌門（Ascomycota），其所占相對豐度范圍為56.17%（TC.S2）~98.33%（GHH.S）。而在YC.S3（華北）、BRZC.S（西南）和LT.S（西北）中擔(dān)子菌門（Basidiomycota）為最優(yōu)勢菌群，相對豐度分別為62.74%、61.00%和47.73%。除最優(yōu)勢菌門外，TC.S2（西南）、TN.WS（沿海）、YJ.SD（沿海）、ZP.M（沿海）、TGB.SD（沿海）、ZS.M（沿海）、YC.S1（華北）和YJ.B（沿海）中優(yōu)勢菌門（相對豐度>10%）還有擔(dān)子菌門（Basidiomycota），相對豐度分別為42.10%、14.31%、14.22%、14.17%、13.91%、13.85%、13.42%和12.67%
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S154.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2596996