發(fā)布時(shí)間：2023-05-27 04:09

　　黃河入�？诘靥廃S河、渤海與萊州灣的交匯處,是我國(guó)三大河口之一。根據(jù)《中國(guó)海洋環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示,近年來氮素成為黃河匯入海洋的主要污染物之一。氮素過量排放導(dǎo)致黃河入海口及毗鄰海域富營(yíng)養(yǎng)化程度加重,局部生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。因此,研究和解決氮素過量引起的黃河入海口生態(tài)問題已成為一個(gè)嚴(yán)峻而緊迫的課題。微生物參與地球元素物質(zhì)循環(huán),在河口區(qū)氮素削減過程中發(fā)揮著重要作用。微生物驅(qū)動(dòng)的氮循環(huán)主要包括硝化、反硝化、硝酸鹽異化還原成銨和厭氧氨氧化等過程。其中氨氧化過程是硝化過程的限速步驟,可將環(huán)境中的銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮,是硝化-反硝化聯(lián)合脫氮的第一步;反硝化、厭氧氨氧化及硝酸鹽異化還原成銨過程可將環(huán)境的硝態(tài)氮進(jìn)行還原和轉(zhuǎn)化,從而實(shí)現(xiàn)氮素的削減。目前,對(duì)于驅(qū)動(dòng)黃河入�？诘剞D(zhuǎn)化過程的主要微生物類群及影響因素尚不清楚。本論文選取黃河入海口為研究區(qū)域,綜合利用同位素示蹤、高通量測(cè)序、功能基因克隆文庫和定量PCR等方法,首先探尋了黃河入�？诎毖趸⑸锏呢S度、多樣性及群落分布特征;進(jìn)一步研究了黃河入�？谖⑸矧�(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原過程及其影響因素;最后通過微宇宙實(shí)驗(yàn)探尋了關(guān)鍵因素(硝酸鹽)對(duì)微生物驅(qū)動(dòng)的硝酸鹽還...

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
縮略詞說明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 河口及海洋環(huán)境微生物及其主要生態(tài)功能概述
        1.1.1 河口及海洋環(huán)境微生物生態(tài)學(xué)簡(jiǎn)述
        1.1.2 河口及海洋環(huán)境微生物主要生態(tài)功能概述
    1.2 河口及海洋環(huán)境微生物驅(qū)動(dòng)的氮循環(huán)過程
        1.2.1 固氮過程
        1.2.2 硝化過程
        1.2.3 反硝化過程
        1.2.4 厭氧氨氧化過程
        1.2.5 硝酸鹽異化還原成銨過程
    1.3 河口及海洋環(huán)境基于¹⁵N同位素的氮素遷移研究
    1.4 河口及海洋環(huán)境基于測(cè)序方法的微生物分子生態(tài)學(xué)研究
        1.4.1 基于傳統(tǒng)測(cè)序方法的微生物分子生態(tài)學(xué)研究
        1.4.2 基于高通量測(cè)序方法的微生物分子生態(tài)學(xué)研究
    1.5 研究區(qū)域概況及主要生態(tài)問題
        1.5.1 黃河入海口水體與沉積物生態(tài)系統(tǒng)
        1.5.2 黃河入�？跐竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)
    1.6 本研究的目的及意義
2 材料與方法
    2.1 材料
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)所用樣品材料
        2.1.2 菌株和質(zhì)粒
        2.1.3 主要酶及生化試劑
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)相關(guān)引物
    2.2 方法
        2.2.1 采樣區(qū)域概述及樣品采集
            2.2.1.1 黃河入海口水體及沉積物采樣點(diǎn)描述及樣品采集
            2.2.1.2 黃河入�？跐竦丶盀┩坎蓸狱c(diǎn)描述及樣品采集
            2.2.1.3 微宇宙實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及樣品采集
        2.2.2 樣品理化指標(biāo)測(cè)定
        2.2.3 微生物潛在硝酸鹽還原速率測(cè)定及計(jì)算
            2.2.3.1 反硝化及厭氧氨氧化速率測(cè)定及計(jì)算
            2.2.3.2 硝酸鹽異化還原成銨速率測(cè)定及計(jì)算
        2.2.4 樣品核酸提取與檢測(cè)
            2.2.4.1 濕地及沉積物土壤樣品DNA提取與檢測(cè)
            2.2.4.2 水體樣品DNA提取與檢測(cè)
            2.2.4.3 濕地及沉積物土壤樣品RNA提取與檢測(cè)
            2.2.4.4 水體樣品RNA提取與檢測(cè)
        2.2.5 目的基因的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒模板構(gòu)建
            2.2.5.1 目的基因的PCR擴(kuò)增
            2.2.5.2 目的基因PCR產(chǎn)物的回收純化
            2.2.5.3 目的基因與克隆載體的連接
            2.2.5.4 克隆載體的大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞轉(zhuǎn)化
            2.2.5.5 陽性克隆的篩選
            2.2.5.6 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒的獲得
        2.2.6 熒光定量PCR檢測(cè)目的基因豐度
        2.2.7 克隆文庫的構(gòu)建
        2.2.8 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建
        2.2.9 高通量測(cè)序上機(jī)處理
        2.2.10 高通量數(shù)據(jù)下機(jī)分析
        2.2.11 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析及數(shù)據(jù)可視化
3 結(jié)果與分析
    3.1 黃河入�？谒w及沉積物中氨氧化微生物的群落特征及其影響因素研究
        3.1.1 水體及沉積物樣品基本理化特征
        3.1.2 氨氧化微生物的豐度
        3.1.3 氨氧化微生物的多樣性
            3.1.3.1 氨氧化微生物的α-多樣性
            3.1.3.2 氨氧化微生物的β-多樣性
        3.1.4 氨氧化微生物的系統(tǒng)進(jìn)化樹
            3.1.4.1 氨氧化古菌amoA基因的系統(tǒng)進(jìn)化樹
            3.1.4.2 氨氧化細(xì)菌amoA基因的系統(tǒng)進(jìn)化樹
        3.1.5 氨氧化微生物的群落聚類
        3.1.6 氨氧化微生物與理化參數(shù)的相關(guān)性
            3.1.6.1 氨氧化微生物豐度、多樣性及優(yōu)勢(shì)物種與理化參數(shù)的相關(guān)性
            3.1.6.2 氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)與理化參數(shù)的相關(guān)性
    3.2 黃河入�？跐竦匚⑸矧�(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原過程及其影響因素研究
        3.2.1 濕地土壤基本理化特征
        3.2.2 微生物驅(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原速率分布特征
        3.2.3 微生物驅(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原速率與理化參數(shù)的相關(guān)性
        3.2.4 細(xì)菌16S rRNA基因及硝酸鹽還原功能基因的豐度
        3.2.5 硝酸鹽還原功能基因豐度與其對(duì)應(yīng)速率的線性擬合
        3.2.6 細(xì)菌16S rRNA基因及硝酸鹽還原功能基因的豐度與理化參數(shù)的相關(guān)性
    3.3 硝酸鹽處理對(duì)微生物驅(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原速率及細(xì)菌群落分布特征的影響研究
        3.3.1 硝酸鹽處理樣品中微生物驅(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原速率
        3.3.2 硝酸鹽處理樣品中細(xì)菌16S rRNA基因及功能基因的豐度
        3.3.3 硝酸鹽處理樣品的硝酸鹽還原功能基因豐度與其對(duì)應(yīng)速率的線性擬合
        3.3.4 硝酸鹽處理樣品的高通量測(cè)序及稀釋曲線
        3.3.5 硝酸鹽處理樣品中細(xì)菌群落多樣性
            3.3.5.1 硝酸鹽處理樣品中細(xì)菌群落的α-多樣性
            3.3.5.2 硝酸鹽處理樣品中細(xì)菌群落的β-多樣性
        3.3.6 硝酸鹽處理樣品中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群
        3.3.7 硝酸鹽處理與細(xì)菌群落的多元回歸樹分析
        3.3.8 不同硝酸鹽處理組細(xì)菌群落的網(wǎng)絡(luò)共存關(guān)系
        3.3.9 不同硝酸鹽處理組中細(xì)菌指示類群
4 討論
    4.1 黃河入�？诎毖趸啪莾�(yōu)勢(shì)的氨氧化微生物類群
    4.2 黃河入�？诎毖趸⑸锎嬖谏撤植疾町�
    4.3 黃河入�？诎毖趸⑸锓植继卣魇芴己坑绊�
    4.4 黃河入�？诜聪趸^程是主要的硝酸鹽還原過程
    4.5 黃河入海口硝酸鹽還原過程的速率和豐度受多種環(huán)境因子共同影響
    4.6 硝酸鹽是影響微生物驅(qū)動(dòng)的硝酸鹽還原速率的關(guān)鍵因子
    4.7 硝酸鹽濃度影響細(xì)菌的群落組成
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及成果
致謝



本文編號(hào)：3823862