甘南地区湿地植被演替过程中土壤细菌多样性研究

论文摘要

土壤细菌是土壤微生物的重要组成部分之一,在促进土壤碳氮循环过程中发挥着重要作用,也是监测生态系统结构与功能变化的主要生物指示物。甘南地区位于青藏高原东部,是多年冻土区,该地区对于气候变化十分敏感。近年来受全球变暖的影响,地上植被演替进程发生改变,但土壤微生物群落,尤其是细菌群落组成与结构对冻融条件下环境因子变化的响应很少被关注。本研究以多年积水区为中心,首先根据水分梯度,结合典型植被类型确定研究区地上植被演替序列为典型湿地（A1）、沼泽化草甸1（A2）、沼泽化草甸2（A3）和成熟草甸（A4）。其次利用Illumina MiSeq技术对0-20cm冻融状况下土壤细菌16S rRNA部分片段进行测序,并在此基础上解析了土壤细菌群落的组成和结构。第三探究土壤细菌群落与土壤温度、pH、土壤含水量以及地上生物量之间的关系。最后分析了细菌群落物种相关性网络并预测了其功能特征。研究结果表明:（1）土壤细菌多样性随着演替阶段发生变化,在A4阶段表现出最高的多样性;各阶段的土壤细菌组成在门水平相似,主要优势类群为酸杆菌门（Acidobacteria）,变形菌门（Proteobacteria）,绿弯菌门（Chloroflexi）,放线菌门（Actinobacteria）等,而在属分类水平表现出显著的差异;多级物种差异判别分析（LEfSe）发现,一些具有显著丰度差异的群体在塑造群落特征时发挥着重要作用,例如,具有最高LDA得分（4.74）的酸杆菌科（Blastocatellaceae）可以很好地适应A4的环境,因此在A4中具有最高的丰度;（2）土壤水分对细菌群落组成和结构的影响最大,其次是地下温度和土壤pH,而地上生物量对其影响最小;（3）物种相关性网络分析发现四个阶段的网络图显示出不同的模式,其中某些关键的细菌群落（如Proteobacteria和Acidobacteria等）可以适应四个演替阶段的环境并与其他相关物种形成紧密的关系网,这表明这些细菌群落在生态过程中发挥着不可替代的作用;（4）通过土壤细菌功能特征分析表明该区域土壤细菌群落代谢功能丰富并且各组间的功能结构相似。本论文首次揭示了冻融土壤细菌多样性组成及结构,为深入理解该地区对气候变化响应及揭示地上-地下相互作用提供了基础。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 植被演替与植物群落多样性
•     1.2.2 土壤微生物研究进展
•     1.2.3 地上植物与地下微生物多样性的相关性研究进展
•     1.2.4 环境因子与地下微生物多样性的相关性研究进展
•   1.3 研究的目的与意义
•   1.4 研究内容与技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
•     1.4.3 创新点
• 2 材料和方法
•   2.1 研究区域
•     2.1.1 自然概况
•   2.2 样方设置和样品采集
•     2.2.1 样方设置
•     2.2.2 土壤样品采集
•     2.2.3 地上生物量
•   2.3 主要环境因子测定
•   2.4 土壤细菌物种信息获取
•     2.4.1 DNA提取和PCR
•     2.4.2 测序文库的构建
•     2.4.3 Illumina MiSeq测序
•     2.4.4 序列处理
•   2.5 数据分析
• 3 结果和讨论
•   3.1 结果
•     3.1.1 土壤细菌群落组成
•     3.1.2 土壤细菌群落α多样性分析
•     3.1.3 土壤细菌群落β多样性分析
•     3.1.4 环境因子和植被因子相关性分析
•     3.1.5 细菌物种相关性网络及功能特征分析
•   3.2 讨论
•     3.2.1 细菌群落组成与多样性
•     3.2.2 细菌群落对环境因子和植被因子的响应
•     3.2.3 细菌群落物种相关性及功能特征
• 4 结论与展望
•   4.1 结论
•   4.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 校内导师简介
• 校外导师简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王瑞

导师: 杜芳,林英华

关键词: 青藏高原,植被演替,细菌多样性,物种相关性,细菌功能特征

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农艺学

单位: 北京林业大学

分类号: S154.3

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.001290

总页数: 71

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