植物材料种类对黑翅土白蚁取食和培养共生微生物的影响研究

论文摘要

白蚁作为一种完全社会性昆虫,其巢群内不同品级个体通过分工协作成为自然界中降解木质纤维素最为高效的生物。而培菌白蚁能够专一性培植体外共生真菌蚁巢伞,凭借白蚁-真菌-细菌所形成的共生系统,成为热带地区植物残体的主要降解者。本文以黑翅土白蚁共生系统为研究对象,在比较黑翅土白蚁对不同植物材料的取食偏好性和菌圃成分对蚁巢伞生长的影响的基础之上,探索黑翅土白蚁共生蚁巢伞对木质纤维素的降解能力,以及植物材料对其构建菌圃的影响。主要研究内容包括:（1）利用10种单一植物材料（堆积1个月橡树叶、堆积2个月橡树叶、堆积3个月橡树叶、榆树木屑、马尾松木屑、杨树木屑、橡树木屑、桑树木屑、洋槐木屑、泡桐木屑）作为饵料,比较黑翅土白蚁对其取食情况。结果表明,黑翅土白蚁对各单一饵料的开始取食时间并无显著差异,但对榆树木屑的取食量和取食率显著高于其他饵料,对各单一饵料取食偏好性由高到低依次为榆树木屑、堆积3个月橡树叶、堆积2个月橡树叶、堆积1个月橡树叶、桑树木屑、洋槐木屑、橡树木屑,而几乎不取食泡桐木屑、马尾松木屑和杨树木屑。在单一饵料试验的基础上,利用取食偏好性最高的榆树木屑和橡树叶以不同质量比进行混配作为饵料,结果表明,黑翅土白蚁对各饵料取食偏好并无显著差异,且对单一榆树木屑的偏好性略高于混合饵料。（2）利用去离子水和正戊烷浸提黑翅土白蚁菌圃不同成分,并作为添加剂加入改良马丁培养基中,比较不同成分对蚁巢伞生长的影响。结果表明,在改良马丁培养基中添加不同成分后,并不能促进蚁巢伞生长面积的增加,甚至部分出现抑制效果;但在部分处理中,蚁巢伞生物量显著增加。此外,本研究也以等量干燥菌圃粉末替代改良马丁培养基中不同成分,测量不同培养基上蚁巢伞生长面积和生物量。结果表明,各处理蚁巢伞生长面积并无显著差异,但以菌圃替代葡萄糖时,蚁巢伞生物量极显著高于对照组;以菌圃替代蛋白胨或MgSO4 · 7H20时,蚁巢伞生物量也显著高于对照组。（3）利用不同状态蚁巢伞（黑翅土白蚁菌圃、固体培养蚁巢伞、液体培养蚁巢伞）作为木质纤维素降解菌,分别接种到未经预处理和经密褐褶孔菌预处理的植物材料中,测量其对木质纤维素的降解效果。结果表明,3种状态蚁巢伞对未经预处理和经密褐褶孔菌预处理材料木质纤维素均有一定的降解能力,且对经预处理材料木质纤维素降解能力强于未经预处理材料。对纤维素和半纤维素的降解能力均为菌圃>固体培养蚁巢伞>液体培养蚁巢伞,对木质素的降解能力均为固体培养蚁巢伞>菌圃>液体培养蚁巢伞。（4）利用3种农业废弃物（水稻秸秆、玉米秸秆、牛粪）和3种林业废弃物（榆树木屑、杉树木屑、桑树木屑）经过不同的预处理后,作为食物供黑翅土白蚁取食,比较其新建菌圃pH、水分含量、粗蛋白含量、半纤维素含量、纤维素含量、木质素含量和灰分含量。结果表明,黑翅土白蚁对不同种类食物的取食存在差异,且取食部分食物后并不能建成新的菌圃。整体而言,取食农业废弃物新建菌圃的pH值、半纤维素、灰分含量明显高于取食林业废弃物新建菌圃,但取食农业废弃物新建菌圃木质素含量明显低于取食林业废弃物新建菌圃。（5）利用高通量测序比较黑翅土白蚁取食不同食物（橡树枝、橡树叶、混合食物）后,新建各层菌圃细菌多样性差异。结果表明,取食不同食物新建菌圃细菌丰富度均为中层最高,上层和下层较低;而细菌多样性则因食物种类而存在差异,但上层菌圃和中层菌圃均高于下层菌圃。并且,在菌圃成熟的过程中,菌圃优势细菌由拟杆菌门逐渐变为变形菌门,螺旋菌门和互养菌门细菌则随着菌圃的成熟而消失。此外,螺旋菌门细菌在黑翅土白蚁肠道中并不存在,而本研究在菌圃中检测到了具有固氮和降解木质材料能力的密螺旋体属细菌。同时也检测到了具有解毒作用的伯克氏菌属和苍白杆菌属细菌,可能具有木质纤维素降解能力的厚壁菌门和拟杆菌门营发酵单胞菌属细菌,以及能够产酸的乳球菌属细菌等。综上所述,本研究筛选出了黑翅土白蚁偏好取食的植物材料,发现了黑翅土白蚁菌圃对蚁巢伞生物量生长的促进作用,验证了蚁巢伞对木质纤维素的降解能力,比较了植物材料对黑翅土白蚁构建菌圃的影响。通过本文的研究,不仅为黑翅土白蚁饵料研发提供新的原材料,也为加快培养基上蚁巢伞菌丝体生长提供了新的方法,更为将蚁巢伞应用于生物质能源领域和蚁巢伞作为食用菌的人工栽培提供理论基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
•   1.1 生物质能源研究进展
•     1.1.1 我国生物质能源现状
•     1.1.2 生物质能源特点及应用前景
•   1.2 木质纤维素生物降解研究进展
•     1.2.1 木质纤维素组成及结构特点
•     1.2.2 木质纤维素预处理研究现状
•   1.3 培菌白蚁研究进展
•     1.3.1 白蚁分类概述
•     1.3.2 培菌白蚁与共生蚁巢伞研究现状
•   1.4 研究的目的与意义
• 2 黑翅土白蚁对不同植物材料的取食情况研究
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 黑翅土白蚁的饲养
•     2.1.2 植物材料的准备
•     2.1.3 饵料含水量的测量
•     2.1.4 黑翅土白蚁对不同饵料的取食试验
•       2.1.4.1 单一饵料试验
•       2.1.4.2 混合饵料试验
•     2.1.5 数据处理
•   2.2 结果与分析
•     2.2.1 单一饵料取食量与取食率比较分析
•     2.2.2 单一饵料开始取食时间比较分析
•     2.2.3 混合饵料取食量与取食率比较分析
•     2.2.4 混合饵料开始取食时间比较分析
•   2.3 讨论
• 3 黑翅土白蚁菌圃成分对其共生蚁巢伞生长的影响研究
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 菌圃与蚁巢伞的获取
•     3.1.2 菌圃成分分离
•     3.1.3 菌圃不同成分对蚁巢伞生长的影响试验
•     3.1.4 菌圃对改良马丁培养基不同成分的替代作用试验
•     3.1.5 数据处理
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 菌圃不同成分对蚁巢伞生长的影响
•     3.2.2 菌圃对改良马丁培养基不同成分的替代作用
•   3.3 讨论
• 4 蚁巢伞对木质纤维素的降解作用研究
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 蚁巢伞的准备
•     4.1.2 蚁巢伞对未经预处理材料木质纤维素的降解试验
•     4.1.3 蚁巢伞对经褐腐菌预处理材料木质纤维素的降解试验
•     4.1.4 木质纤维素组分含量的测量
•     4.1.5 数据处理
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 蚁巢伞对未经预处理材料木质纤维素的降解效果
•     4.2.2 蚁巢伞对经褐腐菌预处理材料木质纤维素的降解效果
•   4.3 讨论
• 5 农林废弃物对黑翅土白蚁构建菌圃的影响研究
•   5.1 材料与方法
•     5.1.1 农林废弃物的准备
•       5.1.1.1 未经预处理农林废弃物的准备
•       5.1.1.2 经过预处理农林废弃物的准备
•     5.1.2 取食不同农林废弃物菌圃的构建
•     5.1.3 不同农林废弃物构建菌圃成分分析
•       5.1.3.1 含水量的测量
•       5.1.3.2 pH值的测量
•       5.1.3.3 粗蛋白含量的测量
•       5.1.3.4 木质纤维素和灰分含量的测量
•     5.1.4 数据处理
•   5.2 结果与分析
•     5.2.1 菌圃构建情况
•     5.2.2 菌圃不同成分含量比较
•   5.3 讨论
• 6 食物种类对黑翅土白蚁菌圃细菌多样性的影响研究
•   6.1 材料与方法
•     6.1.1 黑翅土白蚁的饲养与处理
•     6.1.2 菌圃细菌多样性的测定
•     6.1.3 测序数据处理与优化
•     6.1.4 生物信息分析
•   6.2 结果与分析
•     6.2.1 OTU划分和分类鉴定
•     6.2.2 共有OTU分析
•     6.2.3 菌圃微生物多样性分析
•     6.2.4 菌圃细菌分类水平差异
•   6.3 讨论
• 7 研究总结与展望
•   7.1 研究总结
•   7.2 本研究的创新之处
•   7.3 本研究存在的问题与不足之处
•   7.4 研究展望
• 参考文献
• 研究论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王成盼

导师: 莫建初

关键词: 黑翅土白蚁,菌圃,蚁巢伞,木质纤维素,植物材料

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 浙江大学

分类号: Q968

总页数: 105

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