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湖泊岸边带挺水植物根际Anammox菌和N-DAMO菌生物多样性及共存关系研究

2020-12-10阅读(88)

湖泊岸边带挺水植物根际Anammox菌和N-DAMO菌生物多样性及共存关系研究

论文摘要

Anammox菌和N-DAMO菌分别通过氨氧化和甲烷氧化进行亚硝酸还原,两种细菌在氮素循环中都具有重要生态学意义。亚硝酸盐是Anammox菌和N-DAMO菌代谢共同的电子受体,因此在淡水生态系统中共存的这两种菌之间存在一定的竞争关系。目前关于挺水植物根际Anammox菌和N-DAMO菌的分布特点及生态关系的研究还比较缺乏。本论文以东湖人工岸边带和梁子湖自然岸边带的挺水植物根际作为研究对象,通过克隆、测序和定量PCR等分子生物学技术对根际两种微生物进行生态学研究,以探究这两类微生物的群落组成和分布特征,揭示两种菌落的共存关系和挺水植物对共存关系的影响。主要研究结果如下:（1）实验证实了东湖和梁子湖挺水植物根际Anammox菌的存在与分布。东湖挺水植物根际Anammox菌聚类分析可分为Candidatus Kuenenia属、Candidatus Brocadia属和New Cluster三大类分支。梁子湖挺水植物根际主要的Anammox菌属为Candidatus Brocadia属和Candidatus Jettenia属,其中Candidatus Brocadia属占主导地位。（2）东湖和梁子湖挺水植物根际均存在N-DAMO菌。这两个湖挺水植物根际N-DAMO菌聚类分析可分为Candidatus Methylomirabilis属和New Cluster两大类分支,其中Candidatus Methylomirabilis属是优势菌属。（3）东湖人工岸边带挺水植物根际Anammox菌的平均丰度为3.28×1010 copies g-1 dry sediment,梁子湖天然岸边带该菌平均丰度为2.41×1010 copies g-1 dry sediment。两个湖泊的挺水植物根际Anammox菌的丰度均低于非根际采样点,表明挺水植物抑制了Anammox菌的生长。（4）东湖植物根际N-DAMO菌丰度明显低于非根际丰度,植物的生长抑制了N-DAMO菌的生长。而梁子湖植物根际N-DAMO菌丰度与根际丰度差异不显著,植物对N-DAMO菌的抑制作用并不明显。（5）东湖中Anammox菌丰度与沉积物OM、TN、TP、MC和间隙水pH均为正相关关系,而梁子湖中该菌丰度与间隙水NH4+-N和OM之间存在正相关关系,不同湖泊环境对Anammox菌丰度产生了差异性影响。（6）东湖中N-DAMO菌丰度与沉积物OM、TN和TP呈正相关性,而梁子湖中该菌丰度与沉积物OM、TN和间隙水NH4+-N呈正相关关系,不同湖泊环境也显著影响了N-DAMO菌的丰度分布。（7）挺水植物根际的Anammox菌与N-DAMO菌的丰度比值低于无植物根际丰度比值,挺水植物的存在缓解了两种细菌之间的竞争关系,特别是对于N-DAMO细菌更为有利。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 前言
  •   1.1 挺水植物在湖泊生态系统中的生态学功能
  •   1.2 厌氧氨氧化反应和厌氧氨氧化菌的研究进展
  •     1.2.1 厌氧氨氧化反应
  •     1.2.2 厌氧氨氧化菌
  •   1.3 反硝化型厌氧甲烷氧化反应和N-DAMO菌的研究进展
  •     1.3.1 反硝化型厌氧甲烷氧化反应
  •     1.3.2 N-DAMO菌
  •   1.4 Anammox菌与N-DAMO菌的共存关系
  • 2 研究目的与研究内容
  •   2.1 研究目的与意义
  •   2.2 研究内容
  •   2.3 技术路线
  • 3 东湖挺水植物根际Anammox菌和N-DAMO菌生物多样性及共存关系研究
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 东湖采样点
  •     3.1.2 沉积物及上覆水取样方法
  •     3.1.3 理化性质的测定
  •     3.1.4 沉积物DNA的提取
  •     3.1.5 PCR扩增
  •     3.1.6 克隆与测序
  •     3.1.7 基因序列号
  •     3.1.8 系统发育分析
  •     3.1.9 生物统计学分析
  •     3.1.10 荧光定量PCR
  •   3.2 结果与分析
  •     3.2.1 东湖水体与沉积物的理化性质
  •     3.2.2 东湖Anammox菌的群落结构及生物多样性
  •     3.2.3 东湖N-DAMO菌的群落结构及生物多样性
  •     3.2.4 东湖Anammox菌和N-DAMO菌丰度
  •     3.2.5 东湖Anammox菌和N-DAMO菌共存特征以及与环境因子相关性
  •   3.3 讨论
  •     3.3.1 人工岸边带Anammox菌和N-DAMO菌群落结构
  •     3.3.2 人工岸边带Anammox菌和N-DAMO菌丰度
  •     3.3.3 人工岸边带Anammox菌和N-DAMO菌与环境因子相关性
  •     3.3.4 人工岸边带Anammox菌和N-DAMO菌的共存关系
  •   3.4 小结
  • 4 梁子湖挺水植物根际Anammox菌和N-DAMO菌生物多样性及共存关系研究
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 梁子湖采样点
  •     4.1.2 沉积物及上覆水取样方法
  •     4.1.3 理化性质的测定
  •     4.1.4 沉积物DNA的提取
  •     4.1.5 PCR扩增
  •     4.1.6 克隆与测序
  •     4.1.7 基因序列号
  •     4.1.8 系统发育分析
  •     4.1.9 生物统计学分析
  •     4.1.10 荧光定量PCR
  •   4.2 结果与分析
  •     4.2.1 梁子湖水体与沉积物的理化性质
  •     4.2.2 梁子湖Anammox菌的群落结构及生物多样性
  •     4.2.3 梁子湖N-DAMO菌的群落结构及生物多样性
  •     4.2.4 梁子湖Anammox菌和N-DAMO菌丰度
  •     4.2.5 梁子湖Anammox菌和N-DAMO菌共存特征以及与环境因子相关性
  •   4.3 讨论
  •     4.3.1 自然岸边带Anammox菌和N-DAMO菌群落结构
  •     4.3.2 自然岸边带Anammox菌和N-DAMO菌丰度
  •     4.3.3 自然岸边带Anammox菌和N-DAMO菌与环境因子相关性
  •     4.3.4 自然岸边带Anammox菌和N-DAMO菌的共存关系
  •   4.4 小结
  • 5 结论与展望
  •   5.1 主要结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 肖洋

    导师: 赵建伟

    关键词: 挺水植物,共存关系

    来源: 华中农业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 华中农业大学

    基金: 国家自然科学基金课题:沉水植物根际反硝化菌-厌氧氨氧化菌耦合分子生态效应研究(41371452)

    分类号: Q948.122.3

    DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000461

    总页数: 79

    文件大小: 2343K

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