克隆整合和石油污染对黄河三角洲芦苇湿地土壤微生物群落的影响

论文摘要

克隆整合是指克隆植物通过相连的横生结构实现分株之间的物质传递和资源共享。克隆整合不仅能提高分株对环境胁迫的耐受能力,而且可能对分株根系周围的土壤微生物群落组成和理化性质产生影响。然而,目前国内外有关克隆整合对土壤微生物群落组成和理化性质影响的研究仍然比较缺乏。石油污染是黄河三角洲湿地所面临的环境问题之一,可以显著影响其土壤微生物群落组成和理化性质。为探讨克隆整合和石油污染物输入对土壤微生物群落组成和理化性质的影响,并为石油污染的生物修复提供理论支撑,本文以黄河三角洲芦苇湿地为研究对象开展克隆整合和石油污染两因子的野外实验。每年将0、5或10 mm厚的原油添加到直径为60 cm的圆形芦苇群落样方内来模拟无污染、轻度或重度石油污染,并通过保留或切断样方内外芦苇根状茎的连接来实现克隆整合的有或无。实验开始于2014年,并于2016年10月采集样方内土壤样品,分别测定了土壤理化性质和微生物群落组成。主要结果如下:（1）石油污染显著增加了土壤粗大团聚体占比、pH值、有机碳、总氮和多酚氧化酶活性,降低了微团聚体占比和电导率。克隆整合显著提高了分株根围土壤的电导率和N/P,降低了 pH和过氧化氢酶活性。克隆整合和石油污染的交互作用对电导率有显著效应。土壤pH值大于8,电导率大于0.60 mS/cm,表明研究地为盐碱土壤。（2）高通量测序结果显示,不同处理的土壤微生物群落组成和优势菌群相似,主要分属于变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门等。变形菌门的丰度（36%-61%）随石油添加量的增加而增大,并且主要是γ-变形菌纲和p-变形菌纲丰度的增加;放线菌门丰度变化较小,其他大多数菌门丰度减小。石油污染显著提高了食烷菌属的丰度,亚硝化单胞菌科丰度呈先增大后减小的变化趋势。克隆整合显著降低了假单胞菌属、硝化螺菌属和亚硝化单胞菌科的丰度。克隆整合和石油污染的交互作用对各功能细菌均无显著效应。（3）石油污染显著影响了土壤微生物Alpha多样性指数。轻度石油污染能够增大微生物多样性,重度石油污染则会降低微生物多样性。土壤微生物Beta多样性表明,芦苇根状茎切断和保持连接处理的土壤微生物群落更相似,不同石油添加量的土壤微生物存在差异。（4）土壤微生物与粗大团聚体和微团聚体所占比重、总碳、有机碳、C/N、C/P以及多酚氧化酶活性等理化性质显著相关。粗大团聚体占比、总碳、有机碳、C/N、C/P以及多酚氧化酶活性的增大有利于变形菌门、拟杆菌门和食烷菌属细菌的生长,而不利于其他绝大多数微生物的生存。这表明石油污染物以及其进入环境导致的土壤理化性质改变有利于石油降解菌的生长和繁殖;而克隆整合和石油污染导致的土壤pH和电导率的变化对假单胞菌和亚硝化单胞菌科产生影响。克隆整合和石油污染能够影响黄河三角洲芦苇湿地土壤微生物群落组成和土壤理化性质。石油污染降低土壤微生物多样性,提高部分石油降解微生物的丰度。克隆整合有利于提高遭受石油污染胁迫的克隆植物的生长和耐受能力,进而改善土壤理化性质,提高石油降解微生物对石油烃的降解能力。同时,克隆整合对土壤养分的改变影响了氮素转化微生物的生长。因此,克隆整合对受胁迫分株周围土壤微生物和理化性质的影响可能进一步影响克隆植物的生态优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 选题背景与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 克隆植物和克隆整合研究进展
•     1.2.2 滨海湿地石油污染研究进展
•     1.2.3 湿地土壤微生物研究进展
•     1.2.4 湿地土壤微生物研究方法
•   1.3 研究内容和技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 材料与方法
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 目标物种
•   2.3 实验设计
•   2.4 土壤样品的采集及处理
•   2.5 数据测定
•     2.5.1 土壤理化指标测定
•     2.5.2 土壤酶活性的计算
•     2.5.3 土壤微生物高通量测序
•     2.5.4 数据处理与生物信息分析
• 3 克隆整合和石油污染对芦苇湿地土壤理化性质的影响
•   3.1 克隆整合和石油污染对土壤团聚体组成的影响
•   3.2 克隆整合和石油污染对土壤pH值和电导率的影响
•   3.3 克隆整合和石油污染对土壤碳、氮和磷含量的影响
•   3.4 克隆整合和石油污染对土壤酶活性的影响
•   3.5 讨论
• 4 克隆整合和石油污染对芦苇湿地土壤微生物的影响
•   4.1 芦苇湿地土壤微生物群落组成
•   4.2 芦苇湿地土壤微生物功能群组成
•   4.3 芦苇湿地土壤微生物群落Alpha多样性
•   4.4 芦苇湿地土壤微生物群落Beta多样性
•   4.5 讨论
• 5 克隆整合和石油污染下理化性质与微生物群落的关系
•   5.1 微生物群落特征与土壤理化性质的关系
•   5.2 微生物群落Alpha多样性与土壤理化性质的关系
•   5.3 功能微生物与土壤理化性质的关系
•   5.4 讨论
• 6 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介
• 获得成果目录清单
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王婉丽

导师: 于飞海

关键词: 克隆整合,石油污染,土壤微生物群落,高通量测序,黄河三角洲

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,农业基础科学,农艺学

单位: 北京林业大学

分类号: X53;S154.36

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000199

总页数: 66

文件大小: 4817K

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