發(fā)布時間：2020-11-10 12:05

　　 (一)小開河引黃灌區(qū)入田泥沙對土壤細菌群落的影響黃河作為我國的第二長河,在我國北部和西北部的經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。但是引用黃河水灌溉必然會引入黃河泥沙,一直以來,黃河的泥沙問題是影響黃河三角洲地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。小開河灌區(qū)開辟了大比降、遠距離輸沙技術的先河,通過輸沙干渠將含沙量高的黃河水輸送到建在渠中的沉沙池,上游采用泥沙直接入田的渾水灌溉模式,下游采用清水灌溉方式。利用這種灌溉技術可以有效解決引黃灌區(qū)泥沙問題。土壤細菌群落在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著至關重要的作用,是土壤生化過程中的重要參與者與維護者。灌溉、耕作方式、肥料、重金屬、土壤類型等對土壤微生物的豐度和多樣性都有影響。然而,關于土壤微生物群落對入田泥沙的響應研究較少。本研究中,我們利用Illumina MiSeq測序方法探究了入田泥沙對土壤細菌群落的影響,分析了小開河引黃灌區(qū)上游4個用含黃河泥沙的水灌溉的農(nóng)田位點(S組:S1,S2,S3和S4)以及下游4個用不含黃河泥沙的水灌溉的農(nóng)田位點(C組:C1,C2,C3和C4)。研究結果表明,黃河泥沙可以改善土壤質量,提高農(nóng)田土壤的有機質和速效鉀含量,降低土壤的pH和含鹽量。研究的土壤微生物主要包括10個門,其中Proteobacteria和Acidobacteria在兩組中占優(yōu)勢,且兩組中的主要門含量顯著不同。S組和C組之間的主要屬相對豐度也顯著不同。我們通過LEfSe分析(LDA2),分別在門水平和屬水平上篩選出區(qū)分含黃河泥沙(S組)和不含黃河泥沙(C組)農(nóng)田土壤的幾種生物標志物。如在門水平上,Proteobacteria和Caldithrix在S組中更豐富,而Acidobacteria,Nitrospirae和Armatimonadetes在C組中更豐富。在屬水平上,Pseudomonas,Flavobacterium,Cellvibrio等15個屬在S組中更豐富,Pontibacter,Nitrospira,Pirellula等20個屬在C組中更豐富。Venn圖分析顯示,S組的OTU數(shù)(3274)比C組的OTU數(shù)(3013)更多,兩組重疊OTU的數(shù)量為1890,說明兩組之間細菌群落存在很大差異。熱圖分析顯示,S組和C組的細菌群落被分成兩組,表明兩組之間細菌群落結構存在明顯區(qū)別,說明該地區(qū)土壤細菌群落明顯受入田泥沙的影響。通過Spearman相關性熱圖分析,我們發(fā)現(xiàn)在門和屬水平上,土壤細菌群落與土壤理化性質存在顯著相關性。這些發(fā)現(xiàn)更好地認識了小開河引黃灌區(qū)這個獨特的灌溉生態(tài)系統(tǒng)中的細菌群落結構,為研究入田泥沙對土壤細菌群落的影響提供了一些有用的信息,并增強了對改變細菌群落的主要因素的理解。這些對于引黃灌區(qū)土壤微生物以及可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學管理是非常重要的。(二)一株新菌的多相分類學鑒定在小開河引黃灌區(qū)種植的冬小麥的根際土壤中,我們分離到了一株革蘭氏陰性、桿狀新菌4-12~T。菌株4-12~T的最適生長溫度是30℃,最適生長pH是7.5-8.0,最適生長NaCl濃度是1%(w/v)。在抗生素抗性方面,該新菌對氨芐青霉素具有較強的抗性,對硫酸鏈霉素較為敏感�；�于16S rRNA基因序列和系統(tǒng)發(fā)生樹分析,菌株4-12~T屬于Luteimonas屬。與其16S rRNA基因序列相似度最高的菌株分別是Luteimonas tolerans UM1~T(97.68%),Luteimonas terrae THG-MD21~T(97.67%),Lysobacter panaciterrae Gsoil 068~T(97.21%)和Luteimonas aestuarii B9~T(97.16%)。然而菌株4-12~T與相近菌株的DNA-DNA雜交值均低于40%。并且,根據(jù)測定的全基因組框架圖分析,菌株4-12~T與相近菌株的平均核苷酸同一性(ANI)、平均氨基酸同一性(AAI)、四核苷酸特征(Tetra)和基因組到基因組距離(GGDC)也顯示出了較低的相關性。Ubiquinone-8(Q-8)是菌株4-12~T主要的呼吸醌,主要的脂肪酸是iso-C_(15:0),iso-C_(11:0),iso-C_(17:0)和iso-C_(17:1)ω9c,主要的極性脂質包括二磷脂酰甘油,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油和未鑒定的磷脂,DNA G+C的含量為69.5%。呼吸醌、脂肪酸、極性脂、G+C的含量均與Luteimonas屬的特征相吻合。根據(jù)表型、基因型和化學分析,菌株4-12~T與其相近的菌株又有很大的差異性,被認為是Luteimonas屬的一株新菌,將其命名為Luteimonas rhizosphaerae sp.nov.。該新菌4-12~T分別保存在中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)和韓國菌種保藏中心(KCTC),保藏號分別為CCTCC AB 2016261T和KCTC 52585T。該新菌的發(fā)現(xiàn)豐富了Luteimonas屬的多樣性,為后續(xù)應用研究提供了微生物及基因組資源。
【學位單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S154.3
【部分圖文】：

.8 本論文主要內(nèi)容本論文研究的主要內(nèi)容如下。（1）研究小開河引黃灌區(qū)入田泥沙對農(nóng)田土壤理化性質及細菌群落組成、構和多樣性的影響。（2）研究小開河引黃灌區(qū)細菌群落和土壤理化性質的關系。（3）對一株細菌進行多相分類學鑒定研究，分別從形態(tài)學分析、生理學分、化學分析、遺傳學分析等不同方面對該株新菌進行研究，旨在證明其種屬地。.9 本論文技術路線本論文分兩部分展開，其中第一部分為小開河引黃灌區(qū)土壤微生物群落對入泥沙的響應，其技術路線如圖 1-1 所示；第二部分為一株細菌的多相分類學鑒，其技術路線如圖 1-2 所示。

技術路線圖（2）

山東師范大學碩士學位論文.2 測序數(shù)據(jù)分析及細菌群落多樣性由于微生物群落結構在很大程度上與土壤性質相關[27,91-93]，我們進一步集的八個樣品的細菌群落組成。通過 Illumina MiSeq 測序分析從 8 個樣總共 309620 條 16S rRNA 序列和總共 35099 個 OTU（表 2-3）。通過稀我們觀察到對于收集的樣品，曲線傾向于飽和的平臺，說明本研究的測足夠反映當前樣本所包含的細菌多樣性，繼續(xù)增加測序的深度已經(jīng)無法量尚未發(fā)現(xiàn)的新 OTU，該研究測序數(shù)據(jù)可靠（圖 2-1）。使用截止值為 似性水平來識別 OTU，并計算土壤細菌群落多樣性。在 S 組和 C 組之察到微生物 OTU 豐富度估計值（Chao 值和 ACE 值）和微生物多樣性Simpson 指數(shù)和 Shannon 指數(shù)）的顯著差異（P > 0.05）（表 2-3）。
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本文編號：2877909