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苏北海滨盐土对3种耐盐植物种植的响应研究及其微生物资源化利用探索

作　者: 吴向华
导　师: 钦佩
学　校: 南京大学
专　业: 生态学
关键词: 耐盐植物 海滨盐土 土壤性质 微生物 根际分泌物 蓝色素 假单胞菌
分类号: S184
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


人口和经济的快速增长,使资源短缺问题成为一个全球关注的热点,中国的发展正面临资源短缺的瓶颈。如何开发新资源,为中国快速增长的经济提供资源保障,是实现可持续性发展的关键。从极端环境中开发新土壤资源、种质资源和能源成为焦点研究领域,海滨滩涂不仅是一种重要的土地资源,还是珍贵的生物资源宝库,具有大量尚未被开发的潜在药物、食品和工农业产品。盐生生物由于其特殊的生长环境,以特定的生理代谢途径,产生具有特殊生理功能的次生代谢产物,如酶、色素、抗生素等。因此,在海滨盐土上种植耐盐植物,发展盐生农业,开发盐生生物资源,成为新资源开发的一个热点和亮点。本文通过研究种植耐盐植物前后,盐土养分、生物化学活性和微生物群落结构变化,找出不同耐盐种植过程中各元素的变化规律,为发展盐土农业,种植耐盐植物提供理论依据。本文还对从盐土中筛选获得的一株产蓝色素的耐盐微生物,从菌种鉴定、培养条件、色素组分、色素稳定性和安全性等方面进行研究,考查该菌种能否用于工业化微生物产天然蓝色素的生产。本文的主要研究内容和结果如下：(1)蓖麻,海滨锦葵和野大豆种植后,盐土性质得到了很大的改善,土壤肥力增加,微生物数量增加,生化活性增强。耐盐植物种植后,土壤的pH有所增加,电导率都显著下降,土壤环境改良,盐胁迫降低,更适合微生物生长,土壤中各类微生物数量增加。比较3种耐盐植物种植后盐土的肥力,种植海滨锦葵土壤的改良效果最明显,其导电率最低,阳离子交换量最大,有机质、全氮、全磷含量最高,说明海滨锦葵是一种适合盐土生长的先锋耐盐植物。(2)蓖麻种植可以改良土壤,使土壤的电导率显著下降,交换量增加,全氮含量升高。但随着种植时间的加长,受蓖麻根际所分泌的大量酚酸类化感物质的影响,土壤肥力下降,电导率上升,交换量、有机质、全氮、速效磷和速效钾等下降。蓖麻具有发达的根系,在种植中根际分泌的大量有机酸,能分泌土壤中的矿物质,提供微生物生长所需矿质元素,促进根际微生物数量的增加,使得土壤微生物的活性和多样性增加,各种细菌、放线菌和各功能微生物数量显著增加。(3)从金海农场筛选到一株产蓝色素菌株NJYS-02,研究发现该菌株为革兰氏阴性菌,微好氧,短杆状,无鞭毛、芽孢和荚膜。在PDA固体培养基上,菌落形态为蓝色,圆形凸起,有光泽,不透明,直径1.2mm；在营养琼脂培养基、高氏培养基和孟加拉红培养基上不生长。菌株可在28℃下PDA培养基上生长并产生蓝色素。在8%以下盐度菌体生长,在4%以下盐度产生色素。通过16S rDNA克隆测序,得到了1430bp左右的碱基序列,Blast比对显示该菌在分类学上属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。(4)对NJYS-02菌株产蓝色素的最佳发酵条件研究表明,该菌株产蓝色素的最适发酵条件是在20%的马铃薯汁中添加2.5%的葡萄糖,pH6.0,28℃静置培养3d。发酵液离心后,用超声破碎法和中性盐沉淀法协调作用,在室温下,中性pH,以乙醇溶液抽提7h,色素的得率最高。用薄层层析、纸层析、柱层析、高效液相色谱法分离色素表明,NJYS-02所产蓝色素粗提取物含有两个组分,且含量差别较大,蓝色素Ⅰ约占83%,,蓝色素Ⅱ约占15%。(5)对NJYS-02所产蓝色素的稳定性研究表明,该色素有较强的耐光、耐高温特性；还原剂、柠檬酸钠和维生素B1对其影响不大；在中低浓度的糖溶液中,该色素也有较好的稳定性；但是氧化剂和防腐剂对其破坏较大。但本文实验显示NJYS-02菌株产生的蓝色素无抗菌性。小鼠毒性试验也研究表明,NJYS-02发酵所产生的蓝色素,是一种可应用于食品、化妆品和饲料添加剂的一种有极高开发前景和应用前途的微生物天然蓝色素。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-37
  1.1 盐土资源  11-15
    1.1.1 盐碱土的定义和分布  11-12
    1.1.2 盐土开发的背景  12-13
    1.1.3 盐碱土的资源化利用  13-15
  1.2 盐土农业  15-21
    1.2.1 耐盐植物  16-19
    1.2.2 盐土农业种植对盐土生态环境的影响  19-21
  1.3 盐土微生物资源  21-35
    1.3.1 极端微生物  21-24
    1.3.2 极端嗜盐微生物  24-28
    1.3.3 微生物色素  28-35
  1.4 本文研究的目的和内容  35-37
    1.4.1 本文的研究目的和意义  35-36
    1.4.2 本文的研究内容  36-37
第二章 不同耐盐植物对盐土理化性质和微生物类群组成的影响  37-51
  2.1 材料与方法  37-41
    2.1.1 采样地点  37-38
    2.1.2 土样  38
    2.1.3 培养基  38-39
    2.1.4 实验方法  39-41
  2.2 结果与分析  41-50
    2.2.1 不同生态种植土壤的理化性质  41-45
    2.2.2 细菌计数  45-46
    2.2.3 嗜盐放线菌计数  46
    2.2.4 嗜盐真菌计数  46-47
    2.2.5 土壤微生物的固氮强度和固氮菌的数量  47-48
    2.2.6 土壤微生物的氨化作用和氨化细菌  48
    2.2.8 土壤纤维素分解作用  48-49
    2.2.9 解磷菌  49-50
    2.2.10 解钾菌计数  50
  2.3 结论  50-51
第三章 蓖麻连作对盐土理化性质和微生物类群组成的影响  51-68
  3.1 材料与方法  52-57
    3.1.1 土样  52
    3.1.2 培养基  52-53
    3.1.3 实验方法  53-57
  3.2 结果与分析  57-67
    3.2.1 土壤理化性质的测定  57
    3.2.2 细菌计数  57-59
    3.2.3 放线菌和真菌计数  59-60
    3.2.4 纤维素分解作用  60
    3.2.5 固氮菌  60-61
    3.2.6 氨化细菌和反硝化细菌  61-62
    3.2.7 解磷菌  62-63
    3.2.8 解钾菌  63
    3.2.9 蓖麻种植对土壤微生物多样性的影响  63-64
    3.2.10 蓖麻的砂培图片  64-65
    3.2.11 蓖麻根际分泌物的检测  65-67
  3.3 结论  67-68
第四章 产蓝色素菌种的筛选和初步鉴定  68-76
  4.1 材料与方法  68-71
    4.1.1 样品来源  68-69
    4.1.2 主要试剂  69
    4.1.3 主要仪器  69
    4.1.4 培养基  69
    4.1.5 实验方法  69-71
  4.2 结果与分析  71-74
    4.2.1 菌株的形态观察  71-72
    4.2.2 菌株的耐盐性试验  72-73
    4.2.3 菌种16S rDNA测序  73-74
  4.3 结论  74-76
第五章 产蓝色素发酵条件的优化  76-85
  5.1 材料与方法  76-78
    5.1.1 菌株  76
    5.1.2 培养基  76
    5.1.3 实验方法  76-78
  5.2 结果与分析  78-84
    5.2.1 培养时间对蓝色素合成的影响  78
    5.2.2 最适碳源的选择  78-79
    5.2.3 最适氮源的选择  79-80
    5.2.4 最适温度的选择  80
    5.2.5 最适pH的选择  80-81
    5.2.6 最适氧浓度的选择  81-82
    5.2.7 正交实验  82-84
  5.3 结论  84-85
第六章 发酵液蓝色素的提取及其稳定性研究  85-96
  6.1 材料与方法  85-88
    6.1.1 菌株  85
    6.1.2 培养基  85-86
    6.1.3 实验方法  86-87
    6.1.4 蓝色素提取  87
    6.1.5 色素吸收光谱的测定方法  87-88
    6.1.6 色素的稳定性实验  88
  6.2 结果与分析  88-94
    6.2.1 色素吸收光谱测定  88-89
    6.2.2 不同破壁方法对色素提取的影响  89-90
    6.2.3 溶剂对色素提取的影响  90-91
    6.2.4 不同温度对提取的影响  91
    6.2.5 抽提时间对色素提取的影响  91
    6.2.6 不同pH对色素提取的影响效果  91-92
    6.2.7 色素稳定性试验  92-94
  6.3 结论  94-96
第七章 蓝色素的分离及其毒性实验  96-104
  7.1 材料与方法  97-100
    7.1.1 菌种  97
    7.1.2 培养基  97-98
    7.1.3 实验方法  98-100
  7.2 结果与分析  100-103
    7.2.1 蓝色素组分分离  100-101
    7.2.2 蓝色素抑菌活性测定方法  101-102
    7.2.3 色素急性毒性实验的测定结果  102-103
  7.3 结论  103-104
第八章 结论与展望  104-106
  8.1 结论  104-105
    8.1.1 不同盐生植物对盐土生态系统的影响  104
    8.1.2 蓖麻连续种植对盐土的影响  104
    8.1.3 产蓝色素菌株的筛选、鉴定  104
    8.1.4 蓝色素的发酵条件优化  104-105
    8.1.5 色素的提取及组分分析  105
    8.1.6 色素的实用性分析  105
  8.2 展望  105-106
创新与不足  106-107
参考文献  107-121
博士期间主要成果  121-122
致谢  122-123

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 农业生物学 > 农业植物学
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