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京杭大运河杭州段水体中微生物结构与功能的研究

作　者: 万欢
导　师: 吴根福
学　校: 浙江大学
专　业: 遗传学
关键词: 京杭大运河异养细菌氮利用细菌磷细菌纤维素分解菌 16S rDNA 磷释放
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

微生物的群落结构与功能是微生物生态学的研究主题之一。水体中微生物与区域环境有着密切的联系，在物质循环与能量流动中发挥着非常重要的作用，研究微生物群落结构与功能有助于了解水环境污染现状及水域中C、N、P循环方式。为了对运河水环境的综合评价及进一步治理提供参考，本实验室于2004—2005年对京杭大运河杭州段水体中可培养微生物的结构与功能进行了研究。我们按季节采集水样，通过稀释涂平板(CFU)法和最大或然数(MPN)法进行功能菌群的计数，用统计学的方法分析各功能微生物菌群的数量变化特征：根据菌落特征，挑选优势菌，分离纯化后测定和比对其16S rDNA的部分序列，进行分子鉴定和系统分类研究。结果表明，水体中可培养异养细菌(氨化细菌)年平均值高达1.64×10~5CFU／mL，固氮菌1.39x10~4CFU／mL，氨氧化细菌、亚硝酸氧化细菌分别为143MPN／mL和1925MPN／mL，脱氮菌、硝酸还原菌分别为9.35×10~3MPN／mL和7.95x10~4MPN／mL，好氧性纤维素分解菌和厌氧性纤维素分解菌分别为175MPN／mL和5MPN／mL，无机磷分解菌和有机磷分解菌分别是2.75×10~4CFU／mL和5.72x10~3MPN／mL。水体中较高的异养微生物数量说明运河还遭受着严重的污染。从空间分布看，远离杭州市区的义桥和塘栖大桥的微生物指标相对较好，而在市区的几个位点，特别是拱宸桥的微生物指标较差；回归分析显示各类功能微生物类群数量季节间差异并不显著。对分离纯化得到的优势菌进行了分子鉴定和系统分类，结果表明，7个优势氨化细菌菌株中有6株属于γ-变形菌亚纲，分别为Acinetobacter baumannii，Aeromonas hydrophila，Klebsiella pneumonia，Pseudomonas reactans，Yersinia kristensenii，Escherichia coli：1株疑似α-变形菌亚纲的Brevundimonas terrae，但两者序列相似仅为93.61％，需进行进一步研究。6株固氮菌中5株属于γ-变形菌亚纲，分别为Citrobacter freundii，Pseudomonas synxantha，Enterobacter asburiae，Acinetobacter johnsonii，Klebsiella pneumonia，另外一株为α-变形菌亚纲的Agrobacterium tumefaciens。5株硝酸盐还原菌中4株Citrobacter freundii，Aeromonas salmonicida，Acinetobacter junii，Pseudomonas libanensis属于γ-变形

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
前言  9-12
材料与方法  12-21
  1.样品采集  12-13
  2.培养基和试剂  13-16
    2.1 计数用培养基  13-15
    2.2 生理生化特性测定用培养基  15
    2.3 微生物生理群计数用试剂  15
    2.4 生理生化特性测定用试剂  15-16
    2.5 分子鉴定用试剂  16
  3.主要仪器设备  16
  4.各功能菌群的计数  16-18
    4.1 氨利用菌的计数  16-17
    4.2 磷分解菌的计数  17-18
    4.3 纤维素分解菌的计数  18
  5.优势菌的分离  18-19
    5.1 氨化细菌和固氮细菌的分离  18
    5.2 硝酸盐还原菌和脱氮菌的分离  18
    5.3 磷细菌的分离  18-19
  6.菌株的菌种鉴定  19
    6.1 菌株细胞形态观察  19
    6.2 菌株生理生化特性的测定  19
    6.3 基于16S rDNA序列比较的系统发育分析  19
  7.统计分析  19-20
    7.1 异养细菌群落多样性分析  19-20
    7.2 方差分析  20
  8.磷分解菌释磷能力的测定  20-21
结果  21-41
  1.运河水体中功能微生物的时空变化  21-29
    1.1 水体中氮利用菌的时空分布  21-26
    1.2 水体中磷分解菌的时空分布  26-27
    1.3 水体中纤维素分解菌的时空分布  27-29
  2.优势异养菌群的鉴定  29-32
    2.1 异养细菌的形态特征  29-30
    2.2 异养细菌的生理生化特征  30
    2.3 异养细菌的分子鉴定  30-32
    2.4 异养细菌的群落多样性  32
  3.其他优势菌的分子鉴定  32-36
    3.1 固氮菌的分子鉴定  32-34
    3.2 硝酸盐还原菌的分子鉴定  34
    3.3 磷分解菌的分子鉴定  34-36
  4.优势菌的系统发育分析  36-39
    4.1 异养细菌的系统发育分析  36
    4.2 固氮菌和硝酸盐还原菌的系统发育分析  36-37
    4.3 磷分解菌的系统发育分析  37-39
  5.磷分解菌的释磷能力  39-41
讨论  41-47
  1.运河杭州段水污染的特征及治理概况  41-42
  2.功能微生物菌群的结构和功能研究  42
  3.运河的氮素循环和氮利用菌  42-44
  4.运河的富营养化和磷分解菌  44-45
  5.运河的碳素循环和纤维素分解菌  45-46
  6.功能微生物菌群的多样性  46-47
综述  47-56
参考文献  56-63
致谢  63

京杭大运河杭州段水体中微生物结构与功能的研究

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