本文關(guān)鍵詞：神農(nóng)架大九湖泥炭濕地細(xì)菌和古菌多樣性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雖然泥炭地只占全球陸地面積的3%,但儲(chǔ)存了陸地土壤碳的30%,因此在全球物質(zhì)循環(huán)(特別是碳循環(huán))和氣候變化中扮演著重要的角色。由于泥炭地區(qū)地勢(shì)低洼,排水不暢引起較高的地表水位甚至地表徑流而形成的厭氧環(huán)境,使得植物殘?bào)w降解緩慢進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)積累。泥炭在除南極洲之外的6大洲中均有發(fā)現(xiàn),但累積強(qiáng)度明顯不同,主要是在北半球中高緯度地區(qū),又稱北方泥炭地。中國(guó)境內(nèi)包含的104.41×104hm2泥炭地主要在云貴和若爾蓋高原,長(zhǎng)江中下游地區(qū)也分布較豐富的泥炭資源。位于長(zhǎng)江中游神農(nóng)架地區(qū)的大九湖泥炭,面積16km2,海拔1700m,自全新世以來(lái)形成連續(xù)的超過(guò)2m的泥炭堆積,使其成為古氣候研究的極好材料。該泥炭地因受東南季風(fēng)和西伯利亞寒流的交替控制引起溫度和降雨呈現(xiàn)季節(jié)性變化,植被主要以泥炭蘚為主,這些特征都是北方泥炭地的主要特質(zhì)。微生物是泥炭地重要的元素循環(huán)驅(qū)動(dòng)力,因此,研究大九湖泥炭地微生物對(duì)于揭示泥炭地物質(zhì)循環(huán)過(guò)程具有重要意義。為了探討泥炭蘚共生細(xì)菌以及泥炭表層沉積物細(xì)菌群落的垂向變化以及它們?cè)跐竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)中的作用,對(duì)大九湖泥炭濕地泥炭蘚植株的不同部位以及下伏泥炭沉積物進(jìn)行了分層采樣。利用克隆文庫(kù)以及熒光定量PCR技術(shù)對(duì)樣品中的細(xì)菌進(jìn)行了定性和定量分析。結(jié)果表明,盡管細(xì)菌的16S rRNA基因拷貝數(shù)在同一個(gè)數(shù)量級(jí)(108拷貝／克樣品),并都以變形菌和酸桿菌占優(yōu)勢(shì),但細(xì)菌群落組成由泥炭蘚上部至下部再到泥炭沉積物不同部位存在顯著的垂向變化。泥炭蘚上部以藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)和Ⅸ變形菌門(mén)(alpha-Proteobacteria)為主,中部則以酸桿菌門(mén)(Acidobateria)為主,泥炭蘚下部和最表層泥炭以α變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)為主,地表以下的泥炭樣品以酸桿菌門(mén)占優(yōu)勢(shì)。細(xì)菌組成的這種垂向分布規(guī)律與細(xì)菌的生態(tài)功能密切相關(guān)。泥炭蘚上部的藍(lán)細(xì)菌通過(guò)光合作用與泥炭蘚共生。酸桿菌門(mén)的細(xì)菌一方面能適應(yīng)泥炭濕地低pH的環(huán)境條件,另一方面還在泥炭蘚植株的降解及泥炭的形成中發(fā)揮重要作用,并可能參與泥炭濕地酸性條件的形成。在泥炭蘚不同部位均發(fā)現(xiàn)了甲基孢囊菌科(Methylocystaceae)的克隆,暗示甲烷氧化不僅局限于泥炭蘚死亡的透明細(xì)胞中,而是在泥炭蘚的整個(gè)植株中均可能存在著活躍的甲烷氧化過(guò)程。這一工作對(duì)深刻理解和定量研究泥炭地的微生物地球化學(xué)過(guò)程,特別是甲烷通量以及甲烷循環(huán)具有重要意義。泥炭蘚和沉積物樣品的克隆文庫(kù)均未飽和,文庫(kù)只能反映細(xì)菌的部分信息。而Miseq高通量測(cè)序彌補(bǔ)了這一缺陷。泥炭蘚和沉積物樣品的Miseq測(cè)序均獲得了大量的DNA序列,樣品覆蓋度都達(dá)到99%。泥炭蘚中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌門(mén)類(19個(gè))稍低于于沉積物(21個(gè)),優(yōu)勢(shì)門(mén)類(即相對(duì)豐度高于1%的門(mén)類)也不及沉積物多。在泥炭蘚中,變形菌門(mén)明顯優(yōu)于位列第二的酸桿菌門(mén),變形菌包含6個(gè)亞類,即α,β,γ,δ,ε和SK259,其中α變形菌和β變形菌各占近20%的豐度。酸桿菌門(mén)包含酸桿菌目、subgroup2、subgroup3和subgroup6共4個(gè)亞類。沉積物的細(xì)菌組成明顯不同,沉積物中酸桿菌門(mén)較變形菌門(mén)的相對(duì)豐度最高,包含了10個(gè)亞類。泥炭蘚和沉積物細(xì)菌多樣性差異表現(xiàn)在各個(gè)分類水平,泥炭蘚共發(fā)現(xiàn)137個(gè)屬,主要以伯克氏菌屬(Burkholderia.sp)為主,甲基桿菌科(Methylobacteriaceae)豐度占0.4%。沉積物中發(fā)現(xiàn)195個(gè)細(xì)菌屬,以未分類的酸桿菌科為主�？寺∥膸�(kù)與Miseq文庫(kù)樣本容量的懸殊導(dǎo)致樣品覆蓋度差異顯著,Miseq文庫(kù)對(duì)樣品有近完全的覆蓋。因此在估計(jì)微生物多樣性上克隆文庫(kù)估計(jì)偏低。雖然Miseq文庫(kù)發(fā)現(xiàn)的門(mén)類遠(yuǎn)多于克隆文庫(kù),但克隆文庫(kù)的方法能大致反映出微生物的優(yōu)勢(shì)趨勢(shì),且相對(duì)廉價(jià),對(duì)于探討微生物多樣性較低的環(huán)境樣品(如功能基因)不失為一良策。雖然沉積物和泥炭蘚均有嗜甲烷細(xì)菌,但沉積物的古菌克隆文庫(kù)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷古菌的存在,在沉積物的古菌可分為10個(gè)類群：奇古菌1.1b,1.1c,1.1f.隸屬于Miscellaneous Crenarchaeota Group(MCG)的MCG5,MCG6, MCG15,MCG18;隸屬于廣古菌的SAGMEG-1,TMEG和未分類的類群(unclassfied group)。其中MCG5和MCG6分別以35.6%和32.9%的相對(duì)豐度占據(jù)該泥炭地的優(yōu)勢(shì)地位。沉積物中1.1b有19.9%的相對(duì)豐度,表明具有較強(qiáng)的氨氧化活性。雖然未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷相關(guān)的克隆子,但有2個(gè)克隆子隸屬于與產(chǎn)甲烷菌系統(tǒng)發(fā)育毗鄰的TMEG類群。通過(guò)生物信息學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出3000多條古菌16S rRNA序列,統(tǒng)計(jì)分析了古菌在陸地上較大的尺度范圍內(nèi)的生態(tài)分布模式。結(jié)果顯示,陸地上古菌的分布主要受到溫度(蒙特塔羅檢驗(yàn),P=0.006,F=3.2)和pH值(蒙特塔羅檢驗(yàn),P=0.012,F=2.3)的控制。在所統(tǒng)計(jì)的土壤、泥炭、河口沉積物、紅樹(shù)林、熱泉和鹽湖6種生境中共發(fā)現(xiàn)了13個(gè)指示類群,某些指示類群對(duì)溫度和pH值有很好的指示意義。由于MCG5(指示值為0.95)對(duì)酸性泥炭具有很好的指示意義,MCG5可能是異養(yǎng)、厭氧和耐酸的微生物�？傊�,本文所進(jìn)行的大九湖泥炭微生物群落分析為揭示微生物群落及其對(duì)泥炭地的元素循環(huán)的影響具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：大九湖泥炭地 泥炭蘚 微生物 群落分析 生態(tài)功能
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q938
【目錄】：

• 作者簡(jiǎn)介6-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-15
• 第一章 緒論15-22
• §1.1 泥炭地及其碳循環(huán)15-18
• 1.1.1 溫室氣體、泥炭地與全球氣候變化15-17
• 1.1.2 泥炭地碳循環(huán)過(guò)程17-18
• §1.2 泥炭地的微生物生態(tài)特征18-20
• 1.2.1 泥炭地微生物多樣性及生態(tài)功能18-20
• 1.2.2 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題20
• §1.3 選題目的及研究?jī)?nèi)容20-22
• 1.3.1 選題來(lái)源20
• 1.3.2 選題目的20
• 1.3.3 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.3.4 選題意義21-22
• 第二章 材料和方法22-29
• §2.1 樣品采集23-24
• §2.2 大九湖樣品的多樣性分析24-27
• 2.2.1 樣品總DNA的提取24-25
• 2.2.2 定量PCR25
• 2.2.3 克隆文庫(kù)的構(gòu)建25-26
• 2.2.4 Miseq文庫(kù)的構(gòu)建26-27
• §2.3 全球陸地古菌生態(tài)模式分析27
• §2.4 實(shí)驗(yàn)所用儀器及分析方法簡(jiǎn)介27-29
• 第三章 大九湖泥炭細(xì)菌豐度、多樣性及群落組成29-36
• §3.1 細(xì)菌PCR的定量結(jié)果29
• §3.2 細(xì)菌多樣性分析29-30
• §3.3 細(xì)菌群落組成30-32
• §3.4 討論32-35
• 3.4.1 與其他泥炭濕地細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的比較32-33
• 3.4.2 泥炭濕地細(xì)菌群落空間分布的控制因素33-34
• 3.4.3 細(xì)菌生態(tài)功能及其環(huán)境意義34-35
• §3.5 小結(jié)35-36
• 第四章 泥炭蘚及其下伏沉積物的MISEQ測(cè)序分析36-43
• §4.1 序列質(zhì)量分析36
• §4.2 泥炭蘚及其下伏沉積物的細(xì)菌多樣性36-37
• §4.3 泥炭蘚及其下伏沉積物的細(xì)菌組成37-41
• §4.4 克隆文庫(kù)與MISEQ高通量文庫(kù)的比較41
• §4.5 小結(jié)41-43
• 第五章 大九湖沉積物的古菌群落組成及古菌的全球分布模式43-52
• §5.1 研究位點(diǎn)的氣候條件和理化性質(zhì)43-45
• §5.2 古菌的多樣性分析45
• §5.3 群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)特異性45-48
• §5.4 古菌群落與環(huán)境因子之間的相關(guān)性48-49
• §5.5 討論49-51
• 5.5.1 古菌群落的分布模式及控制因子49
• 5.5.2 指示類群及潛在的生態(tài)功能49-50
• 5.5.3 環(huán)境中MCG的廣泛存在50
• 5.5.4 環(huán)境指示意義50-51
• §5.6 小結(jié)51-52
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)52-54
• §6.1 主要結(jié)論52-53
• §6.2 下一步工作設(shè)想53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-62

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 董冠妮;;師法自然 保護(hù)自然 天人合一——神農(nóng)架大九湖濕地生態(tài)保護(hù)設(shè)計(jì)思考[J];科協(xié)論壇(下半月);2009年11期

2 姜?jiǎng)⒅?王學(xué)雷;厲恩華;蔡曉斌;陳世儉;鄧帆;趙素婷;燕然然;;生態(tài)恢復(fù)前后神農(nóng)架大九湖濕地土地利用變化研究[J];華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

3 尹發(fā)能;王學(xué)雷;余t

本文編號(hào)：407540