有机碳和磷酸盐对南极典型区域的土壤微生物群落和多样性的影响

有机碳和磷酸盐对南极典型区域的土壤微生物群落和多样性的影响

论文摘要

本研究分别从南极菲尔德斯半岛基太克湖区、半三点、长城站前广场、机场北和地理湾采集土壤样品,并对采集的南极典型区域土壤样品进行了细菌和真菌分离、纯化、计数、16S rRNA基因和ITS系统发育鉴定。同时也对基太克湖区和半三点地区土壤样品的DNA进行了细菌16S rRNA V3-V4区扩增子的高通量测序,来分析南极菲尔德斯半岛土壤样品中微生物多样性和组成。然后,结合南极土壤理化因子测定结果,分析了南极土壤微生物多样性与环境因子中的有机碳和磷酸盐之间的关系。实验结果表明:从5个南极典型区域采样点的15个土壤样品中一共分离鉴定了33株可培养细菌和6株真菌,鉴定的细菌分别属于放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria),优势属为节杆菌属(Arthrobacter);6株真菌属于接合菌门(Zygomycota,3株)和子囊菌门(Ascomycota,3株)。高通量测序结果表明:基太克湖区和半三点地区土壤含有丰富的细菌,其中基太克湖区细菌的Shannon指数为7.65-9.5。含量最丰富的细菌是变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。半三点地区细菌ACE的指数范围为2279.775-3779.903,goodscoverage指数范围为0.978-0.988,其中含量最丰富的是变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。结合南极土壤环境因子结果,对微生物群落做相关性分析后发现,基太克湖融水成湖区土壤细菌群落组成与土壤环境因子之间具有很强的相关性。其中,环境因子的有机碳是与基太克湖土壤细菌群落相关性最高(r2=0.68,P<0.05),对土壤微生物有较大影响。Hungatei可以使有机碳分解,并且表现出趋向行为。半三点地区的土壤人为添加磷酸盐,结果表明喷洒磷酸盐对土壤中细菌群落和多样性造成影响。土壤pH值和含水率同样也和土壤细菌群落显著相关。鞘脂杆菌纲细菌能够利用磷元素合成鞘脂,细菌丰富度容易受到磷酸盐浓度的影响。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 南极及其资源
  •     1.2.1 南极生态系统
  •     1.2.2 南极冻融现象
  •     1.2.3 南极土壤微生物
  •   1.3 高通量测序技术
  •     1.3.1 扩增子测序
  •   1.4 有机碳对南极土壤微生物的影响
  •   1.5 磷酸盐对南极土壤微生物的影响
  •   1.6 本课题研究思路和意义
  •     1.6.1 研究内容
  •     1.6.2 研究意义
  • 第二章 南极菲尔德斯半岛可培养细菌和真菌的研究
  •   2.1 实验材料、试剂和仪器
  •     2.1.1 采样地点
  •     2.1.2 实验主要仪器和试剂
  •     2.1.3 培养基
  •     2.1.4 数据库以及分析软件
  •   2.2 研究步骤及方法
  •     2.2.1 土壤样品采集
  •     2.2.2 可培养细菌以及真菌的分离、纯化、保种
  •     2.2.3 可培养细菌和真菌的鉴定
  •   2.3 可培养细菌的实验结果
  •     2.3.1 可培养细菌统计计数和形态观察
  •     2.3.2 可培养细菌的序列分析和构建系统发育树
  •   2.4 可培养真菌的实验结果
  •     2.4.1 可培养真菌的统计计数与形态观察
  •     2.4.2 可培养真菌的鉴定和系统发育树的构建
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 16S高通量测序和南极土壤多样性分析
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 土壤样品
  •     3.1.2 试剂与设备
  •     3.1.3 生物信息学分析软件及数据库
  •   3.2 研究方法
  •     3.2.1 南极土壤样品理化性质测定
  •     3.2.2 土壤样品基因组DNA提取
  •     3.2.3 扩增子测序
  •   3.3 基太克湖融水成湖区细菌测序与分析
  •     3.3.1 基太克湖采样地点描述
  •     3.3.2 土壤理化性质结果
  •     3.3.3 OTU聚类及物种注释概况
  •     3.3.4 细菌群落多样性和组成的分析
  •     3.3.5 α和β多样性分析
  •     3.3.6 组间差异物种LEfSe分析
  •     3.3.7 环境因子和细菌群落的相关性分析
  •   3.4 半三点地区细菌测序与分析
  •     3.4.1 实验设计
  •     3.4.2 土壤理化性质
  •     3.4.3 OTU聚类及物种注释概况
  •     3.4.4 细菌群落多样性和组成的分析
  •     3.4.5 α和β多样性分析
  •     3.4.6 β多样性分析
  •     3.4.7 组间差异物种LEfSe分析
  •     3.4.8 环境因子和细菌群落的相关性分析
  •   3.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间的研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 韩文冰

    导师: 张波涛,王能飞

    关键词: 南极菲尔德斯半岛,土壤微生物,多样性,有机碳,磷酸盐,高通量测序

    来源: 青岛大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 生物学,农业基础科学,农艺学

    单位: 青岛大学

    分类号: S154.3

    DOI: 10.27262/d.cnki.gqdau.2019.000708

    总页数: 74

    文件大小: 3065K

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