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铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮细菌多样性研究

作　者: 阳贵德
导　师: 孙庆业
学　校: 安徽大学
专　业: 生态学
关键词: 铜尾矿废弃地原生演替生物土壤结皮蓝细菌固氮菌光合细菌 PCR-DGGE
分类号: S154.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 120次
引　用: 3次
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内容摘要

矿山开采和浮选形成的尾矿废弃地不仅占用大片土地,而且还对周边的生态景观和环境造成影响。铜陵是我国六大铜业基地之一,区内形成多处铜尾矿废弃地,多数尾矿废弃地处于自然生态恢复状态。尾矿废弃地的自然生态恢复过程表现为典型的生态系统原生演替过程：弃置后的尾矿裸地表面首先形成以藻类、藓类占优势的生物土壤结皮,而后草本维管植物定居并逐渐形成自然植物群落。生物土壤结皮是由细菌、真菌、藻类、地衣和藓类植物等有机体与很薄的土壤共同形成的一个复合的生物土壤层,对生态系统的稳定和恢复具有重要意义。在铜陵的2处铜尾矿废弃地上,生长着3种类型生物土壤结皮(即：藻类结皮、藓类结皮和藓-藻混合结皮)。本研究以铜尾矿废弃地上自然生长的生物土壤结皮为对象,分析了生物土壤结皮下层的尾矿理化性质及生物学性质；通过PCR-DGGE和测序相结合方法分析铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮的蓝细菌、固氮菌和不产氧光合细菌的种类组成及多样性；同时对生物土壤结皮在尾矿废弃地生态恢复中的作用进行探讨,结果表明：1)铜陵铜尾矿上的生物土壤结皮能够显著增加下层尾矿含水量、有机质、总氮、碱解氮、总磷、有效态磷含量；同时导致pH降低；2)铜陵铜尾矿上的生物土壤结皮能显著提高下层尾矿的微生物量碳、氮,增加尾矿中脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶及碱性磷酸酶活性；3)16S rRNA特异基因测序比对结果表明,铜陵铜尾矿废弃地上的生物土壤结皮中的优势蓝细菌主要为微鞘藻属(Microcoleus)和细鞘丝藻(Leptolyngbya)种类；4)nifH基因测序比对结果表明,铜陵铜尾矿废弃地上的生物土壤结皮中固氮蓝藻是构成自由固氮细菌的主要类群；5)16S rRNA特异基因测序比对结果表明,铜陵铜尾矿废弃地上的生物土壤结皮中的不产氧光合细菌主要是鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)的Kaistobacter属；根瘤菌目(Rhizobiales)的叶杆菌属(Phyllobacterium)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章引言  10-20
  1 生物土壤结皮的定义、类型、分布、作用及国内外研究进展  10-12
    1.1 生物土壤结皮的定义  10
    1.2 生物土壤结皮的类型  10
    1.3 生物土壤结皮的分布  10-11
    1.4 生物土壤结皮的生态作用  11-12
    1.5 生物土壤结皮的研究进展  12
  2 尾矿废弃地的定义、危害及治理  12-14
    2.1 尾矿废弃地的定义  12-13
    2.2 尾矿废弃地的危害  13
    2.3 尾矿废弃地的治理  13-14
  3 微生物在土壤碳氮循环中的作用  14-15
    3.1 蓝细菌在土壤碳氮循环中的作用  14
    3.2 固氮菌在土壤碳氮循环中的作用  14-15
    3.3 光合细菌在土壤碳氮循环中的作用  15
  4 土壤微生物多样性的研究方法  15-17
    4.1 土壤微生物多样性及其主要研究方法  15
    4.2 土壤微生物多样性的分子生态学研究方法简介  15-17
    4.3 PCR-DGGE的应用及其进展  17
  5 本研究的对象内容、目的和意义  17-20
    5.1 本研究区域概况  17-18
    5.2 生物土壤结皮在研究区域的分布  18
    5.3 研究内容和技术路线  18-19
    5.4 本研究目的和意义  19-20
第二章生物土壤结皮下的尾矿理化性质及生物学性质  20-30
  1 尾矿样品的采集与保存  20-21
  2 尾矿样品理化分析  21-24
  3 生物土壤结皮下尾矿的土壤酶活性及微生物量  24-27
  4 讨论  27-30
第三章尾矿废弃地上的生物土壤结皮中的蓝细菌多样性研究  30-44
  1 材料与方法  30-36
    1.1 生物土壤结皮的采集及保存  30
    1.2 生物土壤结皮DNA的提取的试剂与仪器  30-31
    1.3 生物土壤结皮总DNA的提取方法  31-32
    1.4 生物结皮中蓝细菌16S rDNA特异片段的PCR扩增  32-33
      1.4.1 PCR最佳反应体系  32
      1.4.2 PCR反应参数  32-33
      1.4.3 PCR产物的电泳检测  33
    1.5 PCR扩增的试剂及仪器  33
    1.6 扩增产物的DGGE分析  33-35
      1.6.1 DGGE分析的试剂、仪器及条件  33-34
      1.6.2 DGGE胶的制备及照胶检验  34-35
    1.7 DGGE条带的回收、扩增和测序  35-36
  2 结果与分析  36-41
    2.1 结皮中总DNA的提取  36
    2.2 蓝细菌16S rDNA的PCR扩增  36-37
    2.3 蓝细菌DGGE指纹图谱  37-38
    2.4 蓝细菌多样性分析  38-39
    2.5 测序结果的比对与系统树  39-41
  3 讨论  41-44
    3.1 铜陵铜尾矿废弃地中蓝细菌的区系  41-42
    3.2 植物群落对尾矿上生物土壤结皮中蓝细菌多样性的影响  42
    3.3 不同类型生物土壤结皮中蓝细菌与尾矿理化的关系  42-44
第四章尾矿废弃地上的生物土壤结皮中的固氮菌多样性研究  44-54
  1 材料与方法  44-47
    1.1 生物结皮中自由固氮菌nifH基因的PCR扩增体系及条件  44-45
    1.2 PCR扩增的试剂及仪器  45-46
    1.3 扩增产物的DGGE分析的试剂、仪器及条件  46
    1.4 DGGE条带的回收和扩增  46
    1.5 回收条带的载体克隆与测序  46-47
  2 结果与分析  47-52
    2.1 自由固氮菌nifH基因片段的PCR扩增  47-48
    2.2 自由固氮菌nifH基因的DGGE指纹图谱  48-49
    2.3 自由固氮菌nifH基因多样性  49-50
    2.4 自由固氮菌nifH基因系统树分析  50-52
  3 讨论  52-54
    3.1 铜陵铜尾矿废弃地中自由固氮菌的多样性  52
    3.2 植物群落对生物土壤结皮中自由固氮菌多样性的影响  52-53
    3.3 尾矿理化性质对生物土壤结皮中自由固氮菌多样性的影响  53-54
第五章尾矿废弃地上的生物土壤结皮中的不产氧光合细菌多样性研究  54-62
  1 材料与方法  54-57
    1.1 生物结皮中不产氧光合细菌特异基因片段选择  54
    1.2 PCR扩增的试剂、仪器、扩增体系及条件  54-55
    1.3 扩增产物的DGGE分析的试剂、仪器及条件  55-56
    1.4 DGGE条带的回收和扩增  56
    1.5 回收条带的载体克隆与测序  56-57
  2 结果与分析  57-60
    2.1 不产氧光合细菌特异基因片段的PCR扩增  57
    2.2 DGGE指纹图谱  57-58
    2.3 Shannon Wiener指数分析  58
    2.4 不产氧光合细菌基因序列的比对与系统树  58-60
  3 讨论  60-62
    3.1 铜陵铜尾矿废弃地中不产氧光合细菌多样性  60-62
第六章结论  62-63
第七章存在问题与展望  63-65
  1 存在的问题  63
  2 展望  63-65
参考文献  65-72
致谢  72-73
攻读学位期间发表的论文目录  73-74

铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮细菌多样性研究

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