自然湿地水体中微生物多样性的研究

论文摘要

湿地在地球环境中发挥着举足轻重的作用,其独特的水体特征和水文条件决定了其有丰富的微生物多样性。本研究通过对豫北黄河故道、山东黄河三角洲和河北白洋淀三个不同类型的湿地水体采样,真空过滤收集水体中的微生物,主要通过PCR-DGGE技术研究它们的微生物分布和多样性,研究结果表明:1不同类型的湿地在氨氮、总N、总P、水温等方面存在明显差异,微生物培养计数结果显示白洋淀湿地可培养微生物数量最高,黄河故道最低,各样品均是细菌占有绝对优势。2通过分子生物学方法如DGGE、克隆测序对不同淡水湿地水体中的细菌多样性分析得出,黄河三角洲的多样性最高,黄河故道最低。通过对DGGE图谱的相似性分析得出黄河三角洲和白洋淀地区各样品间相似性高于黄河故道。采用T-RFLP对样品的多样性比较得出和DGGE类似的结果。将DGGE所有的亮带及特征带切胶、测序,构建系统发育树,得出三个湿地细菌广泛分布在鞘脂杆菌纲（Sphingobacteria 8.6%）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria 2.8%）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria 17.1%）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria 31.4%）、放线菌纲（Actinobacteria 8.6%）、蓝细菌纲（Cyanobacteria 2.8%）、芽孢杆菌纲（Bacilli 11.4%）、疣微菌纲（Verrucomicrobiae 5.7%）、黄杆菌纲（Flavobacteria 8.6%）九个纲中。三个湿地共有种属为Gammaproteobacteria,Bacilli,Actinobacteria,大部分的优势菌位于Gammaproteobacteria。3采用分子生物学方法对不同湿地的真菌群落结构分析,通过对DGGE图谱的相似性分析,得出和细菌相似的结果。三个湿地真菌主要分布壶菌纲（Chytridiomycetes 16.2%）,黑粉菌纲（Ustilaginomycetes 5.4%）,接合菌纲（Zygomycetes 2.7%）和绣菌纲（Urediniomycetes 21.6%）,三个湿地共有类群为Urediniomycetes,但分布在其不同的种属。由于引物的非特异扩增,出现了大量的非真菌的真核生物,需要进一步优化引物序列。本实验室未检测到古菌的种属。4细菌和真菌群落分析结果显示,湿地类型、地理位置、水质特征决定了三个湿地不同的水环境,他们共同影响了微生物的群落结构和丰度。5对不同湿地氮循环相关基因的初步定量研究,发现功能基因的含量与N含量成正相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 湿地概念及功能
• 1.2 湿地的分类及特征
• 1.3 湿地生物多样性
• 1.4 湿地中微生物的多样性
• 1.5 微生物生态的分子生物学研究方法
• 1.5.1 基于聚合酶链式反应（PCR）的方法
• 1.5.2 荧光原位杂交技术（FISH）
• 1.5.3 基因芯片（Microarray）
• 1.5.4 宏蛋白质组学（Metap-roteomics）
• 1.6 本研究的研究意义
• 第二章 湿地系统的水质特征及群落结构分析
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 取样点描述
• 2.2.2 水质指标的测定
• 2.2.3 微生物培养
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 湿地样品水质指标测定结果
• 2.3.2 湿地样品微生物培养计数结果
• 2.3.3 湿地样品微生物培养观察结果
• 第三章 不同湿地细菌群落结构分子生物学分析
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 样品中总DNA 的提取方法
• 3.2.3 PCR 引物及条件
• 3.2.4 变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）
• 3.2.5 末端标记限制性酶切片段长度多态性（PCR-TRFLP）
• 3.2.6 DGGE 操作步骤
• 3.2.7 克隆
• 3.2.8 T-RFLP 操作步骤
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 湿地样品总DNA 提取
• 3.3.2 不同湿地细菌群落结构分析
• 3.3.3 T-RFLP
• 3.3.4 细菌群落系统发育分析
• 第四章 不同湿地真菌和古菌的检测及群落结构分析
• 4.1 前言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 PCR 引物及条件
• 4.2.2 DGGE 浓度胶和变性范围的选择
• 4.2.3 古菌检测试验
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 三个湿地真菌群落结构分析
• 4.3.2 真菌系统发育分析
• 4.3.3 古菌检测试验
• 第五章 N 循环相关基因的初步定量分析
• 5.1 前言
• 5.2 材料方法
• 5.2.1 实验器材及试剂
• 5.2.2 实验器材及试剂
• 5.2.2 样品的选取
• 5.2.3 功能基因的选择
• 5.2.4 与N 转换相关的功能基因标准曲线的绘制
• 5.2.5 各湿地样品与N 转换相关的功能基因的定量
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 与N 转换相关的各功能基因的标准曲线
• 5.3.2 典型样品中与N 转换相关的功能基因定量结果
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录