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(xì)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(jì)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(yuǎn)距離輸沙技術(shù)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(shù)可以有效解決引黃灌區(qū)泥沙問題。土壤細(xì)菌群落在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用,是土壤生化過程中的重要參與者與維護(hù)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(guān)于土壤微生物群落對入田泥沙的響應(yīng)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(xì)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(diǎn)(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(diǎn)(C組:C1,C2,C3和C4)。研究結(jié)果表明,黃河泥沙可以改善土壤質(zhì)量,提高農(nóng)田土壤的有機(jī)質(zhì)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(biāo)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(xì)菌群落存在很大差異。熱圖分析顯示,S組和C組的細(xì)菌群落被分成兩組,表明兩組之間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在明顯區(qū)別,說明該地區(qū)土壤細(xì)菌群落明顯受入田泥沙的影響。通過Spearman相關(guān)性熱圖分析,我們發(fā)現(xiàn)在門和屬水平上,土壤細(xì)菌群落與土壤理化性質(zhì)存在顯著相關(guān)性。這些發(fā)現(xiàn)更好地認(rèn)識了小開河引黃灌區(qū)這個獨(dú)特的灌溉生態(tài)系統(tǒng)中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),為研究入田泥沙對土壤細(xì)菌群落的影響提供了一些有用的信息,并增強(qiáng)了對改變細(xì)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(xué)管理是非常重要的。(二)一株新菌的多相分類學(xué)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(qiáng)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(guān)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(zhì)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(xué)分析,菌株4-12~T與其相近的菌株又有很大的差異性,被認(rèn)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(yīng)用研究提供了微生物及基因組資源。
【學(xué)位單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(zhì)及細(xì)菌群落組成、構(gòu)和多樣性的影響。（2）研究小開河引黃灌區(qū)細(xì)菌群落和土壤理化性質(zhì)的關(guān)系。（3）對一株細(xì)菌進(jìn)行多相分類學(xué)鑒定研究，分別從形態(tài)學(xué)分析、生理學(xué)分、化學(xué)分析、遺傳學(xué)分析等不同方面對該株新菌進(jìn)行研究，旨在證明其種屬地。.9 本論文技術(shù)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(yīng)，其技術(shù)路線如圖 1-1 所示；第二部分為一株細(xì)菌的多相分類學(xué)鑒，其技術(shù)路線如圖 1-2 所示。

技術(shù)路線圖（2）

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文.2 測序數(shù)據(jù)分析及細(xì)菌群落多樣性由于微生物群落結(jié)構(gòu)在很大程度上與土壤性質(zhì)相關(guān)[27,91-93]，我們進(jìn)一步集的八個樣品的細(xì)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(dāng)前樣本所包含的細(xì)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(jì)算土壤細(xì)菌群落多樣性。在 S 組和 C 組之察到微生物 OTU 豐富度估計(jì)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