Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 疏勒河上游芨芨草根际与非根际微生物群落结构特征及其影响因素分析 | |
| 其他题名 | Research on the structure of microorganism community in the rhizosphere and bulk soil of splendid achnatherum in the upper reach of Shule River and the influence factors |
| 张宝贵 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 刘光琇 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 土壤微生物群落的结构和功能受多种生物与非生物因素的影响，如土壤类型、气候条件、植物物种与形态以及与其他土壤生物的交互作用。荒漠生态系统中，细菌群落在碳氮循环中发挥重要作用，特别是在氮缺乏土壤中，植物所需营养状况超过土壤的供给，因此，细菌在营养元素从土壤向植物根部聚集方面发挥了重大作用。此外，土壤中营养状况的迁移与土壤含水量密切相关，在干旱区生态系统中，土壤含水量是一个十分关键的因素。而且植被能否健康生长，土壤中的微生物起关键作用，筛选植物促生菌无疑对植被恢复起重大作用。微生物可以产生很多次级代谢产物从而利于植物吸收。目前，有关我国土壤微生物量的研究很多，但涉及到土壤微生物与海拔高度的关系方面的研究极少。尽管有相关研究报道了疏勒河上游植物以及大型土壤动物的分布基本状况，关于该地区土壤微生物随海拔高度的变化还鲜有研究。本文选取疏勒河上游不同海拔芨芨草根际与非根际土壤为样品，分别测定了植物根际与非根际土壤理化性质，同时进行了土壤样品微生物的可培养计数、鉴定及多样性分析，此外，还利用基于Biolog技术方法对土壤样品进行了微生物多样性分析及定量PCR实验，得出了以下主要结论： 1. 芨芨草非根际与根际细菌数量最多，放线菌次之，真菌数量最少。同一海拔根际与非根际微生物数量对比显示：大多数土壤中微生物都是根际高于非根际，体现了植物的根际效应。 2. 芨芨草非根际土壤中可培养细菌总数与土壤总有机碳、总氮、蔗糖酶呈极显著正相关，与脲酶、过氧化氢酶呈显著正相关，与pH呈极显著负相关，与含水量、磷酸酶相关性不显著，说明土壤总有机碳、总氮、蔗糖酶及pH是影响非根际土壤可培养细菌数量的主要因素。 芨芨草根际土壤中，可培养细菌数量与土壤总氮、脲酶、蔗糖酶含量呈极显著正相关关系，与全碳、有机碳、磷酸酶呈显著正相关关系，与pH呈显著负相关关系，与土壤含水量、过氧化氢酶相关性不显著，说明土壤总氮、脲酶、蔗糖酶及pH是影响根际土壤可培养细菌数量的主要因素。其他微生物与土壤理化性质的关系不显著。 3. 通过对223个形态不同菌落进行酶切分析，共得到55株具代表性菌株，通过测序、序列比对及系统发育树的构建，非根际可培养细菌归属于10个属24个种，分别为芽孢杆菌属（Bacillus）、节细菌属（Arthrobacter）、原小单胞菌属（Promicromonospora）、动性球菌属（Planococcus）、考克氏菌属（Kocuria）、金黄杆菌属（Chryseobacterium）、Limnobacter、不动杆菌属(Acinetobacter)、贪嗜菌属(Acinetobacter)、短波单胞菌属（Brevundimonas）。非根际细菌以放线菌门为优势菌。根际可培养细菌归属于15个属31个种，分别为短波单胞菌属（Brevundimonas）、罗尔斯通菌属（Ralstonia）、芽孢杆菌属（Bacillus）、假单胞菌属(Pseudomonas)、Olivibacter、Kaistia、土壤杆菌属(Agrobacterium)、节细菌属（Arthrobacter）、Labedella、溶杆菌属(Lysobacter)、动性球菌属（Planococcus）、刘志恒菌属(Zhihengliuella)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、盐单胞菌属(Halomonas)、黄色单胞菌属（Luteimonas）。根际细菌以变形菌门为优势菌。其中，芽孢杆菌属、节细菌属、动性球菌属为非根际与根际共同拥有的属。利用香浓多样性指数计算根际与非根际可培养细菌多样性得到：非根际细菌多样性指数变化范围为：0.675-1.06之间，平均值为0.965。根际细菌多样性指数变化范围为：0.5658-1.8343之间，平均值为1.267。根际多样性指数高于非根际。 4. 通过定量PCR实验得到：非根际细菌拷贝数变化范围为：5.08×103-1.289×107之间，平均值为4.62×106。真菌拷贝数变化范围为：7.226×102-9.882×104之间，平均值为3.61×104 。根际细菌拷贝数变化范围为：5.194×103-7.626×103之间，平均值为2.68×107。真菌拷贝数变化范围为：8.354×101-9.25×105之间，平均值为2.36×105。 不论细菌还是真菌，根际拷贝数都大于非根际，体现了芨芨草的根际效应。此外，与可培养数量对比发现，除非根际细菌变化趋势相似外，真菌及根际细菌变化趋势均不同，从一定程度上反映了微生物群落的复杂性。 5. 通过Biolog实验得到：不论是芨芨草根际还是非根际，微生物利用六大类碳源单糖/糖甘/聚合糖类、氨基酸类、酯类、醇类、胺类、酸类的情况都是开始利用单糖与酯类，明显高于对其他4大类碳源的利用能力，48小时以后，微生物利用碳源的能力发生显著改变，特别是单糖已经消耗完，微生物开始利用其他碳源。此外，随着时间推移，微生物数量进入对数期，数量增加从而出现可以利用多种碳源的微生物。高海拔地区微生物的平均吸光值（AWCD）随时间变化高于低海拔地区微生物。暗示高海拔地区微生物更易受外界环境条件干扰。 本实验得到芨芨草根际与非根际微生物群落存在显著差异。数量方面，除个别土样外，所有微生物种类都是根际显著高于非根际。多样性方面，根际微生物种类高于非根际，从香浓指数来看，根际平均值高于非根际，定量PCR也得到相同的结果，细菌、真菌都是根际高于非根际。Biolog实验结果得到高海拔地区微生物平均吸光值变化趋势更大，特别是在培养后期，一直呈上升趋势，暗示高海拔地区存在大量潜在未开发的微生物资源。pH及土壤全氮是影响疏勒河上游微生物数量十分重要的因素，此外，海拔对微生物群落结构的影响也不可忽视。 |
| 英文摘要 | The structure and function of microorganism were influenced by many biotic and abiotic elements, such as soil type, climate condition, species and forms of vegetation as well as the interaction with other soil organism. Microorganism played an important role in the carbon and nitrogen circle in desert ecosystem, especially in soil which were lack of nitrogen, nutrition that plant needed were more than the supply of soil, therefore, bacteria played a major role in the gather of nutrients from the soil to the plant roots. Besides, there was an intimate relationship between soil nutrients migrate and soil water content, in desert ecosystem, soil water content is an critical factor. Soil microorganism played a major role in whether the vegetation can grow healthy. There was no doubt that selected plant growth - promoting rhizobacterias were good for vegetation recover. Microorganism could produce much secondary metabolite which were benefical to vegetation absorption. So far, there had so much research about soil microorganism in China, but there was little report about the relationship between microorganism and altitude. |
| 中文关键词 | 疏勒河上游 ; 芨芨草 ; 根际微生物 ; 群落结构 ; 影响机理 |
| 英文关键词 | The upper reach of Shule river |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 自然地理学 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287236 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张宝贵. 疏勒河上游芨芨草根际与非根际微生物群落结构特征及其影响因素分析[D]. 中国科学院大学,2013. |
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