不同茬口当归根际微生物多样性研究

论文摘要

微生物不仅使土壤有机质的分解和合成处于相对平衡状态,而且可矿化有机物提高土壤肥力。本研究采用PCR–DGGE技术,以生荒地为对照,系统研究了不同茬口(当归、马铃薯和黄芪)当归苗生长发育及其根际细菌多样性,旨在为筛选可替代生荒地进行当归育苗的茬口土壤提供依据。研究结果表明:1.不同茬口育苗当归生长发育表现显著差异,与生荒地相比较,黄芪茬口培育的当归苗健壮,根系较发达,而马铃薯和当归茬口培育的当归苗较弱,说明黄芪茬口是可替代生荒地进行当归育苗较适宜的苗床土。2.不同茬口当归成苗根际土壤肥力存在显著差异,生荒地因养分基础好富余营养最多,而黄芪茬口由于当归生长健壮,富余营养较少,说明采用黄芪茬口进行当归育苗时应适当增施有机肥。土壤酸碱性也存在显著差异,其中,马铃薯和当归茬口呈强碱性(pH>8.8),不利于当归生长发育。然而,生荒地,尤其黄芪茬口碱性较弱,有利于当归苗生长发育,这为不同茬口当归生长发育的差异性提供了土壤证据。3.通过研究首次建立了当归根际土壤微生物PCR–DGGE方法体系。通过直接从各土样提取细菌群落基因组DNA,纯化后以此DNA为模板,采用对细菌的16S rDNA基因V3区具有特异性的引物对F341GC和R518进行PCR扩增,将长约197bp扩增产物使用变性剂浓度梯度为30%～60%的10%的聚丙烯酰胺凝胶分离,最后对电泳谱图进行分析,得出了细菌多样性的信息。4.通过采用PCR–DGGE技术对不同茬口和同一茬口不同时期的当归根际土壤非培养细菌遗传多样性分析。结果表明,细菌种群遗传多样性在不同土样呈现显著差异。各泳道16S rDNA的V3区条带相似性分析显示,育苗初期当归根际土壤微生物种群差异较大,但随育苗时间的延长差异性逐渐降低。DGGE对应分析与聚类分析显示,生荒土和黄芪茬口当归根际微生物群落结构较马铃薯和当归茬口条件下的更为接近。5.通过细菌类群分析,在不同茬口当归苗根际分离出数目不等且效果较好的电泳条带,将主要的21个条带测序并提交NCBI GenBank,收录号EU555004～EU555024,经BLAST比对分析表明,来自相同地理环境的四种土样进行当归育苗后,细菌多样性存在显著差异,当归根际普遍存在大量α及γ变形菌纲(Proteobacteria)、拟杆菌门细菌(Bacteroidetes),蓝藻门(Cyanobacteria)、绿湾菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Proteobacteria)等优势菌群,而黄芪茬口微生物种群最丰富,除上述菌群外,还存在酸杆菌门(Actinobacteria)细菌。生荒地条件下当归根际细菌种群随育苗时期的延后变化最大,其它茬口相对稳定,说明上述菌群可能在当归生长发育过程中起重要作用。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 综述
• 1. 当归连作障碍的研究现状
• 1.1 根系分泌物在连作障碍中的应用
• 1.2 病虫害及化感作用在连作障碍中的作用
• 2. 植物根系与微生物的相互作用
• 2.1 根系分泌物对土壤微生物的影响
• 2.2 根系分泌物对病原微生物的抑制作用
• 3. 土壤微生物对植物的影响及土壤的生物修复
• 4. 土壤微生物区系的研究方法
• 4.1 传统的微生物分离培养法
• 4.2 荧光显微计数法
• 4.3 Biolog 法
• 4.4 磷脂脂肪酸方法（phospholipids fatty acids，PLFA）
• 4.5 分子生态学研究方法
• 5. 变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术
• 5.1 基本原理
• 5.2 DGGE 分子标记技术的特点
• 5.3 利用DGGE 研究微生物类群的多样性
• 5.4 利用DGGE 研究群落动态
• 6. 本研究的目的及意义
• 第二章 不同茬口当归苗生长及根际土壤理化特性研究
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验材料与育苗方法
• 1.2 当归幼苗株高及生物产量测定
• 1.3 根际土壤理化特性测定
• 2. 结果与分析
• 2.1 不同茬口对当归幼苗生长发育的影响
• 2.2 不同茬口育苗当归根际土壤理化特性的差异性
• 3. 结论与讨论
• 3.1 黄芪茬口条件有利于当归苗的生长发育
• 3.2 不同茬口育苗条件下土壤理化特性存在显著差异
• 第三章 不同茬口当归根际微生物多样性研究
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验设计及仪器药品
• 1.2 实验方法
• 2. 结果与分析
• 2.1 土壤样品基因组DNA 检测
• 2.2 PCR 反应后电泳检验DNA
• 2.3 土壤样品的变性梯度凝胶（DGGE）图谱分析
• 2.4 利用DGGE 图谱的数字化结果进行样品多样性指数，均匀度和丰富度计算
• 2.5 族群归属分析
• 2.6 样品相似性分析
• 2.7 DGGE 图谱的典型对应分析（CA）
• 2.8 占支配地位的细菌16S rDNA–V3 区的序列分析
• 2.9 占支配地位的细菌16S rDNA–V3 区的系统发育分析
• 3. 讨论与结论
• 3.1 当归根际土壤微生物PCR–DGGE 体系的建立
• 3.2 不同茬口育苗条件下当归根际细菌群落多样性存在显著差异
• 3.3 不同茬口育苗条件下当归根际细菌进化组成丰富
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 当归根际细菌的16S rDNA 序列
• 作者简介
• 导师简介