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新疆阿克苏地区盐碱地土壤细菌多样性及菌株的分离鉴定

作 者: 郑贺云
导 师: 胡建伟; 朱红惠
学 校: 塔里木大学
专 业: 生物化学与分子生物学
关键词: 盐碱地土壤 DGGE 细菌多样性 纯培养 系统发育分析 多相分类
分类号: S154.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


本研究采用基于16S rDNA的变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)、克隆测序分析新疆阿克苏地区盐碱地土壤样品细菌类群多样性和优势种群以及微生物群落结构与环境因子的相关性;通过设计有利于分离回收盐碱地土壤细菌的培养基,分离培养菌株,对分离到的菌株采用16S rDNA分析其多样性,并对部分潜在的新分类单元的菌株进行了系统分类学研究。克隆测序优势条带结果表明:有29个序列属于未培养的微生物,其他43个序列分属细菌的9个目:粘球菌目(Myxococcales)、假单胞菌目(Pseudomonadales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、芽孢杆菌目(Bacillales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、放线菌目(Actinomycetales)、海洋螺菌目(Oceanospirillales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、交替单胞菌目(Alteromonadales),21个属,典型相关性分析(CCA)结果表明,盐碱土样中微生物群落结构与环境因子是密切相关的。DGGE方法评价各个培养基回收土壤微生物的能力,除了极少数的相似之外存在很大的差距,每个培养基各有所长,但是最终以16SrDNA序列结果可知添加生长因子的培养基获得的潜在新的分类单元较多。分离纯培养物的16S rDNA序列系统发育分析表明,些分离菌株有较高的类群多样性,101株菌分别属于细菌域3个大的系统发育类群(Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria)的31个属(Bacillus, Streptomyces, Kocuria, Micrococcus, Paracoccus, Paenibacillus, Halobacillus, Nesterenkonia, Planomicrobium, Roseomonas, Nocardiopsis, Exiguobacterium, Modestobacter, Enhydrobacter, Altererythrobacter, Georgenia, Desmospora, Porphyrobacter Pseudomonas, Pontibacillus, Brevibacterium, Palleronia, Erythrobacter, Devosia, Agrococcus, Kineococcus, Arthrobacter, Massilia, Dietzia, Micromonospora, Staphylococcus)。该环境中优势菌群是Bacillus、Streptomyces、Micrococcus、 Kocuria和Paracoccus,分别占总菌株数的36.27%、10.8%、6.9%、6.9%和3.9%。大多数菌株与其系统发育关系密切的已知物种的典型菌株之间存在一定的遗传差异(16S DNA基因序列相似性为97-100%),其中至少有8株菌的16S rDNA序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,为潜在的细菌新的分类单元。实验预期较全面的了解了新疆阿克苏地区盐碱地土壤样品中的优势菌群多样性以及与微生物群落结构与环境因子是密切相关的;可培养细菌的多样性。这些结果显示新疆阿克苏地区盐碱地中具有较为丰富的微生物资源,并且存在着许多未被认识的新物种,为深入开展新疆阿克苏地区盐碱地微生物资源的开发利用和保护奠定了基础。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章 前言  12-26
  1 盐碱地土壤微生物多样性研究目的和意义  12-14
    1.1 盐碱地土壤微生物研究的背景  12-13
    1.2 盐碱地土壤微生物多样性研究目的  13
    1.3 盐碱地土壤微生物多样性研究的意义  13-14
  2 盐碱环境微生物多样性研究现状(国内外)  14-16
    2.1 国外盐碱环境微生物多样性的研究  14
    2.2 国内盐碱环境微生物多样性的研究  14-16
  3 土壤微生物多样性国内外研究方法  16-24
    3.1 生物或化学方法  17-18
      3.1.1 直接观察法((microscopy)  17
      3.1.2 纯培养法(culture-dependent methods)  17
      3.1.3 Biolog微平板分析  17
      3.1.4 磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)谱图分析  17-18
    3.2 分子生物学方法  18-22
      3.2.1 基于分子杂交技术的分子标记法  18-19
      3.2.2 基于PCR技术扩增16S rDNA的分子生物学技术  19-22
    3.3 现代微生物多样性研究策略——传统方法和分子生物学方法相并论  22-24
  4 研究内容和技术路线  24-26
第二章 新疆盐碱地土壤细菌的多样性分析  26-51
  1 材料与方法  26-37
    1.1 样品的采集  26-29
    1.2 实验方法  29-37
      1.2.1 土壤样品理化指标的测定  29-30
      1.2.2 样品基因组总DNA的提取和PCR扩增  30-31
      1.2.3 土壤样品总DNA的16S rDNAV3区的扩增  31-32
      1.2.4 变形梯度凝胶电泳(DGGE)分析  32-34
      1.2.5 DGGE电泳图谱分析  34
      1.2.6 DGGE优势条带切胶测序分析  34-37
      1.2.7 土样中微生物多样性与环境因子的相关性分析  37
  2 结果与分析  37-49
    2.1 样品理化性质结果分析  37-38
    2.2 土壤样品总DNA提取分光光度计检测浓度结果  38-39
    2.3 土样样品16S rDNAV3区的检测结果  39-40
    2.4 DGGE指纹图谱分析  40-42
    2.5 部分细菌优势条带的序列比对分析结果  42-48
    2.6 土样中微生物群落结构与理化性质的相关性分析  48-49
  3 结论与讨论  49-51
第三章 新疆盐碱地可培养细菌的多样性研究以及利用DGGE方法评价各个培养基回收土壤细菌的能力  51-66
  1 实验材料  51
  2 实验方法  51-54
    2.1 培养基的设计和配制  51-52
    2.2 菌株分离  52
    2.3 菌株的形态观察  52
    2.4 菌株的纯化和保藏  52
    2.5 收集平板上所有的菌落  52-53
    2.6 菌株DNA的提取  53-54
    2.7 DGGE分析平板上总菌落的16S rDNA的V3区  54
    2.8 菌株16S rDNA的扩增  54
    2.9 菌株16S rDNA的测序  54
  3 实验结果  54-63
    3.1 盐碱地土壤样品培养物的纯化和保藏  54
    3.2 部分菌株的形态特征  54-56
    3.3 DGGE评价不同培养基回收细菌类群的能力  56-58
    3.4 可培养菌株16S rDNA测序以及系统发育研究  58-63
  4 结论与讨论  63-66
第四章 疑似新种的多相分类鉴定  66-92
  1 实验材料  66
  2 实验验方法  66-77
    2.1 形态鉴定  66-67
      2.1.1 革兰氏染色  66
      2.1.2 电镜观察  66-67
    2.2 生理生化鉴定  67-71
      2.2.1 耐盐性试验  67
      2.2.2 生长温度的测定  67
      2.2.3 耐pH值的测定  67
      2.2.4 硝酸盐还原的测定  67-68
      2.2.5 产H2S试验  68
      2.2.6 酪素水解试验(酪蛋白水解)  68
      2.2.7 明胶水解试验  68-69
      2.2.8 尿酶测定  69
      2.2.9 酪氨酸水解  69
      2.2.10 柠檬酸利用  69
      2.2.11 淀粉水解  69-70
      2.2.12 酯酶(Tween 80)  70
      2.2.13 卵磷脂酶  70
      2.2.14 接触酶  70
      2.2.15 吲哚  70-71
      2.2.16 七叶苷水解  71
      2.2.17 含碳化合物的利用  71
    2.3 核酸特征测定  71-72
      2.3.1 G+C%含量的测定  71-72
    2.4 细胞化学组分分析  72-77
      2.4.1 脂肪酸测定  72-74
      2.4.2 磷脂的测定  74-77
  3 实验结果  77-89
    3.1 菌株49(GIMN1.030)的多相分类  77-80
      3.1.1 菌株分离和培养  77
      3.1.2 形态和生理生化描述  77-78
      3.1.3 菌株49(GIMN1.030)G+C含量和系统发育分析  78-80
    3.2 菌株79(GIMN1.028)的多相分类  80-82
      3.2.1 菌株分离和培养  80
      3.2.2 形态生理生化和其它化学特征的描述  80-81
      3.2.3 实验菌株79(GIMN1.028)的G+C含量和系统发育分析  81-82
      3.2.4 细胞化学分类特征  82
    3.3 菌株133(GIMN1.031)的多相分类  82-84
      3.3.1 菌株的分离和培养  82
      3.3.2 形态生理生化和其它化学特征的描述  82-83
      3.3.3 实验菌株133(GIMN1.031)的G+C含量、系统发育分析  83-84
      3.3.4 细胞化学分类特征  84
    3.4 菌株251(GIMN1.032)的多相分类  84-87
      3.4.1 菌株的分离和培养  84
      3.4.2 形态生理生化和其它化学特征的描述  84-86
      3.4.3 实验菌株251(GIMN1.032)的G+C含量和系统发育分析  86-87
      3.4.4 细胞化学分类特性  87
    3.5 菌株261(GIMN1.029)的多相分类  87-89
      3.5.1 菌株的分离和培养  87
      3.5.2 形态生理生化和其它化学特征的描述  87-88
      3.5.3 实验菌株261(GIMN1.029)的G+C含量和系统发育分析  88-89
      3.5.4 细胞化学分类特性  89
  4 结论与讨论  89-92
参考文献  92-99
致谢  99-100
附录  100

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