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甲烷氧化菌的分离及氧化活性的影响因子研究

作　者: 周叶锋
导　师: 廖晓兰
学　校: 湖南农业大学
专　业: 农药学
关键词: 甲烷氧化菌甲烷氧化活性影响因子
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

甲烷是重要的温室效应气体之一,它们对温室效应的贡献仅次于CO₂,居第二。水稻是大气甲烷的重要生物源之一,每年约有60Tg甲烷从稻田排放到大气,占全球总排放12%。因此,控制和减少稻田土壤的甲烷排放量,也即在控制和减少稻田土壤甲烷形成量的同时,加强和促进土壤中的甲烷氧化速率,对降低温室效应的贡献是极其重要的。在目前尚无更好的措施减少甲烷形成量的前提下,进行了以下研究:本研究目的之一旨在从稻土壤中选育出甲烷氧化菌的优势菌株,测定其最佳生长温度,pH以及对碳源的利用情况,通过改善甲烷氧化菌生存和氧化活性的环境条件等是减少温室效应的有效途径。稻田甲烷的生物学氧化是由甲烷氧化菌种群推动的,因此影响甲烷氧化菌的环境因子必然影响稻田土壤的甲烷氧化。本研究目的之二旨在研究环境因子与稻田土壤氧化甲烷活性之间的关系,为提高稻田土壤氧化甲烷活性和控制稻田甲烷释放量提供理论依据。目前有关三唑磷和乙草胺在土壤中的吸附、解吸、残留动态、降解及其迁移规律等环境行为已有较为广泛的研究,但对这两种农药对土壤微生物特别是对甲烷氧化菌种群数量和氧化活性的研究较少。本研究目的之三旨在通过对三唑磷和乙草胺对稻田土壤甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响研究,揭示农药污染对稻田土壤甲烷氧化菌种群数量及其活性的生物效应,为合理施用这两种农药提供微生物学和环境毒理学基础。试验结果分述如下:1.从土壤中分离出一株甲烷氧化能力较强的甲烷氧化菌菌株(MOB₀₀₁),该菌株为粉红色,不透明,显微镜观察菌株为杆状,革兰氏染色阴性,初步鉴定为甲基单胞菌属,其形态特征与甲基单胞菌属的甲烷甲基单胞菌相似,但确切的分类地位有待于进一步研究后确定。通过对甲烷氧化菌菌株(MOB₀₀₁)研究表明该菌株氧化甲烷的最适pH为7,温度范围为25～35℃,最适温度为30℃,在无甲烷的低浓度甲醇培养环境中该菌株也能生长,说明MOB₀₀₁是兼性营养的甲烷氧化菌。2.土壤甲烷氧化的影响因子的研究结果表明:土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群,不同土壤对甲烷的氧化能力各异,这可能是与土壤的理化性质有关;土壤含水量对土壤甲烷氧化活性有明显影响（最适含水量为25%）,过高或过低对甲烷氧化活性均有抑制作用;温度范围25℃～30℃在对土壤甲烷氧化活性最高;氮肥对甲烷氧化活性均有抑制作用,三种氮肥抑制作用从大到小依次是:硝酸钾＞尿素＞硫酸铵;不同碳源对甲烷氧化的影响各异,高浓度的甲醇、葡萄糖对甲烷氧化活性具有强烈抑制作用;而适当浓度的甲醇可促进土壤对甲烷的氧化;土壤pH在6.5～7时甲烷氧化活性最大。3.三唑磷和乙草胺对稻田土壤甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响研究表明:三唑磷对甲烷氧化菌的生长繁殖和氧化活性都具有促进作用,且都随着药剂浓度的增加,促进作用逐渐增强,但是这种促进作用随着药后时间的延长而逐渐减弱;乙草胺能够抑制甲烷氧化菌的生长繁殖和氧化活性,并且这种现象随着药剂浓度的增加而趋于明显,但随着药后时间的延长,这种抑制作用逐渐减弱,两种农药对甲烷氧化菌氧化活性的作用主要是通过影响甲烷氧化菌的生长繁殖引起的。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章文献综述  12-22
  1 甲烷氧化菌研究进展  13-17
    1.1 甲烷氧化菌形态与分类  13-14
    1.2 甲烷氧化菌的生理特征  14
    1.3 甲烷氧化菌的特征酶  14-16
    1.4 甲烷氧化的途径  16
    1.5 甲烷氧化菌的生态分布  16-17
  2 土壤氧化甲烷的影响因素  17-20
    2.1 土壤含水量  17-18
    2.2 土壤温度  18
    2.3 施肥  18-19
    2.4 土壤中 CO_2浓度  19
    2.5 土壤质地  19
    2.6 土壤中 O_2含量  19
    2.7 CH_4的供应  19-20
  3 研究意义及主要工作  20-22
    3.1 研究意义  20-21
    3.2 主要工作  21-22
第二章土壤甲烷氧化菌的影响因素研究  22-35
  1 材料与方法  22-24
    1.1 供试土样  22
    1.2 土壤微生物对土壤甲烷氧化的贡献研究  22
    1.3 土壤甲烷氧化菌的影响因素研究  22-23
      1.3.1 土壤水分含量对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  22
      1.3.2 温度对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  22-23
      1.3.3 氮源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  23
      1.3.4 碳源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  23
      1.3.5 不同甲醇浓度对对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  23
      1.3.6 pH对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  23
      1.3.7 不同水稻土壤对甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  23
    1.4 甲烷气体分析方法  23-24
    1.5 标准曲线的制作  24
  2 结果与讨论  24-35
    2.1 土壤微生物对甲烷的氧化作用  24-25
    2.2 土壤水分含量对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  25-27
    2.3 温度对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  27-29
    2.4 氮源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  29-30
    2.5 碳源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  30-31
    2.6 不同甲醇浓度对对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  31-32
    2.7 pH对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  32-33
    2.8 不同水稻土壤对甲烷氧化菌氧化甲烷的影响  33-35
第三章三唑磷和乙草胺对甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响  35-42
  1 材料与方法  35-36
    1.1 材料  35
      1.1.1 供试土壤  35
      1.1.2 供试农药  35
    1.2 试验方法  35-36
      1.2.1 土壤取样方法  35-36
      1.2.2 培养基  36
      1.2.3 2种农药对甲烷氧化菌的影响  36
      1.2.4 甲烷氧化菌计数方法  36
      1.2.5 气体分析方法  36
      1.2.6 甲烷氧化菌活性的测定  36
  2 结果与分析  36-41
    2.1 三唑磷对甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响  36-38
      2.1.1 三唑磷对甲烷氧化菌种群数量的影响  36-37
      2.1.2 三唑磷对甲烷氧化菌活性的影响  37-38
    2.2 乙草胺对甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响  38-40
      2.2.1 乙草胺对甲烷氧化菌种群数量的影响  38-39
      2.2.2 乙草胺对甲烷氧化菌活性的影响  39-40
    2.3 甲烷氧化菌种群数量及其氧化活性的相关性  40-41
  3 讨论  41-42
第四章甲烷氧化菌优势菌株的分离  42-49
  1 材料与方法  42-44
    1.1 供试土样  42
    1.2 试验方法  42-44
      1.2.1 培养基  42
      1.2.2 气体分析方法  42
      1.2.3 甲烷氧化菌的分离与纯化  42
      1.2.4 分离物利用甲烷能力检测  42-43
      1.2.5 甲烷细菌的部分生理特性试验  43-44
        1.2.5.1 碳源试验  43
        1.2.5.2 pH试验  43
        1.2.5.3 温度试验  43
        1.2.5.4 菌数倍增时间的测定  43
        1.2.5.5 电镜样品制备  43-44
  2 结果与分析  44-48
    2.1 分离物的菌落形态特征  44
    2.2 分离物活性测定结果分析  44-48
      2.2.1 菌株 MOB_(001)对碳源的利用情况  44-45
      2.2.2 菌株 MOB_(001)氧化甲烷的最适pH值  45-46
      2.2.3 菌株 MOB_(001)氧化甲烷的最适温度  46-47
      2.2.4 菌数倍增时间的测定  47-48
  3 讨论  48-49
第五章结论  49-50
参考文献  50-59
附录  59-62
致谢  62-63
作者简历  63

甲烷氧化菌的分离及氧化活性的影响因子研究

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