模拟增温及氮沉降对加拿大一枝黄花根系不同微生境细菌群落的影响

论文摘要

随着经济贸易和社会全球化进程的加快,人类活动的强度及频度与日俱增,使得全球范围内的外来生物入侵和全球变化所带来的危害亦急剧增加,已成为当今主要全球性环境问题的重要组成及生态学领域的研究热点,因而受到生态学家的广泛关注。尽管已有许多研究报道了作为全球变化重要组成的全球变暖和氮沉降可以直接或间接地影响外来植物的入侵,但在二者对入侵植物根部不同微生境微生物的影响的研究却极其匮乏。因而,本研究选取了恶名昭彰的入侵植物加拿大一枝黄花及其根系不同微生境中的细菌群落作为研究对象,利用高通量测序技术和宏基因组分析方法对模拟变暖(即增温)与氮沉降(即增氮)作用下不同入侵程度加拿大一枝黄花入侵根部的根际、根表和内生三个微生境的细菌群落结构进行了深度解析,以期揭示外来入侵植物不同微生境根部微生物对全球变暖和氮沉降的响应,阐明全球变暖和氮沉降影响外来植物入侵的微生物学机制。具体研究结果如下:(1)增温及增氮改变了加拿大一枝黄花根系细菌种类丰度及其多样性,具体表现为:(1)自然条件下,加拿大一枝黄花根系细菌种类丰度依次为根际>内生>根表;当处于增温、增氮及二者共同作用下,加拿大一枝黄花根系细菌种类丰度发生了较明显变化,依次为根际>根表>内生。(2)加拿大一枝黄花入侵中植物根系细菌的Shannon多样性指数依次从从根际、根表和内生呈递减的趋势。而且加拿大一枝黄花根际和根表细菌的Shannon多样性指数对环境变化的响应不敏感,其内生细菌的Shannon多样性指数对环境变化的响应较为敏感。(2)增温及增氮显著改变了加拿大一枝黄花根系细菌群落组成,具体表现为:(1)加拿大一枝黄花根际细菌群落主要由Proteobacteria、Actinobacteria和Acidobacteria组成,根表细菌群落主要由Proteobacteria、Actinobacteria和和Firmicutes组成,内生细菌群落主要由Cyanobacteria、Proteobacteria和Firmicutes组成。可以看出不同的环境处理下各优势菌门存在很大差异,而且植物各根系微生境的细菌群落种类及组成在属水平上亦相应有很大变化。(2)随着加拿大一枝黄花入侵程度的增加,增温和增氮使植物根际和根表细菌群落结构趋异化,而植物内生细菌群落结构趋同化。(3)加拿大一枝黄花入侵地中,增氮和增温使植物根际和根表细菌群落结构趋异化,而植物内生细菌群落结构趋同化。(3)加拿大一枝黄花根系促生细菌对增温和增氮的响应较为敏感,具体表现为:(1)增温会显著促进加拿大一枝黄花根际微生境中植物促生细菌的生长,但增氮则会显著抑制植物根际微生境中植物促生细菌的生长;而这一情况在加拿大一枝黄花根表微生境中则完全相反。(2)增温和增氮显著抑制了加拿大一枝黄花内生微生境中植物促生细菌的生长。(4)加拿大一枝黄花根系富营养生物组和寡营养生物组的变化比较复杂,具体表现为:(1)植加拿大一枝黄花根系的富营养生物组对环境变化较为敏感,而植物根际和根表的寡营养生物组表现出相反的趋势。(2)单独的增温或增氮促进了加拿大一枝黄花根表的富营养生物组的生长,而温氮交互则抑制了加拿大一枝黄花根表的富营养生物组的生长。以上研究结果表明:本实验进一步证实了加拿大一枝黄花的入侵会改变植物根系细菌的群落组成及结构,并且不同微生境内的细菌对其响应不尽相同,使其根系细菌群落朝趋同方向变化,增温和增氮则在一定程度上进一步加大或缩小了不同根系不同微生境中细菌的群落组成间的差异。另外,本论文对植物根系微生境(根际、根表和内生)的精细划分,深化了根系细菌群落与入侵植物间相互作用的研究,为今后植物入侵的研究提供了一种新的思路。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 全球气候变暖
•     1.1.1 全球气候变暖对生态系统的影响
•     1.1.2 全球气候变暖对植物的影响
•     1.1.3 全球变暖对土壤微生物的影响
•   1.2 氮沉降
•     1.2.1 氮沉降对生态系统的影响
•     1.2.2 氮沉降对植物的影响
•     1.2.3 氮沉降对土壤微生物的影响
•   1.3 外来植物入侵
•   1.4 植物根系微生物的研究进展
•   1.5 研究对象——加拿大一枝黄花
•   1.6 本课题研究的内容
•   1.7 本课题研究的意义
• 第二章 试验材料与方法
•   2.1 试验区与试验材料
•     2.1.1 土壤及种子来源
•     2.1.2 盆栽实验用土的前处理
•   2.2 盆栽实验设计
•   2.3 样品采集
•   2.4 实验方法
•     2.4.1 根际、根表和内生细菌的收集
•     2.4.2 根系细菌群落结构的测定
•   2.5 数据分析
•   2.6 温室增温效果检验
• 第三章 结果与分析
•   3.1 模拟增温及氮沉降对加拿大一枝黄花根际细菌群落的影响
•   3.2 模拟增温及氮沉降对加拿大一枝黄花根表细菌群落的影响
•   3.3 模拟增温及氮沉降对加拿大一枝黄花内生细菌群落的影响
• 第四章 结论与展望
•   4.1 结论
•   4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文及其他科研成果
• 附录A 试剂药品
• 附录B 仪器设备

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 庞芳

导师: 杜道林

关键词: 全球变暖,氮沉降,入侵植物,根际细菌,根表细菌,内生细菌

来源: 江苏大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 江苏大学

分类号: Q948.122.3

总页数: 80

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