收藏本站
《中南大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

在铜矿矿坑水微生物群落结构与功能研究中基因芯片技术的发展和应用

尹华群  
【摘要】: 金属硫化矿的生物氧化作用导致了大量酸性浸矿水(AMD)的产生,并造成了无数的环境污染。同时,在AMD环境中生存着各种各样的嗜酸性微生物,这些微生物不仅参与了AMD的形成,同时也对金属的生物浸出及环境的生物治理具有重要的意义。本文从微生物群落的多样性及群落功能等方面对德兴铜矿酸性浸矿水进行了系统的研究。 本研究首先采用16S rRNA和gyrB基因作为分子标尺对来自德兴铜矿6个酸性浸矿水样品中微生物群落的多样性进行了研究。其结果显示,在德兴铜矿中的微生物主要属于Proteobacteria,Acidobacteria,Actinobacteria,Nitospira,Firmicute和Chlorella。通过主成分分析(PCA)发现,样品的地理化学变量对微生物群落的结构产生重要的影响。物理化学变量相似的样品中,其微生物群落结构更相似。通过典范相关分析(CCA)表明,其影响微生物群落结构变化的两个主要因素是铁和硫的浓度。但是,对微生物群落结构产生强烈影响的环境变量在不同的样点也各有不同。 通过比较16S rRNA和gyrB基因对微生物群落多样性的分析,揭示了gyrB基因在微生物群落结构研究中能够提供比16S rRNA更精确的信息,其更能反映微生物群落的本质。首先,我们利用两个不同矿区的酸性矿坑水样品对16S rRNA和gyrB基因在微生物群落多样性的应用进行了评估,其结果表明,两个分子标尺所显示的微生物群落组成基本相似。但就Shannon多样性指数而言,利用gyrB基因分析的微生物群落的多样性远远高于利用16S rRNA分析所得到的微生物群落丰度。在系统发育树分析上,gyrB基因能够很清楚地辨别那些关系很近的近亲菌株,这一点在纯培养A.ferrooxidans的分析中得到了进一步的验证。在以上分析的基础上,我们利用16S rRNA和gyrB基因对德兴铜矿4个AMD样品进行了分析,其结果也证明了上述观点。此外,我们也发现,在微生物群落的组成与地理化学变量相关性分析上,gyrB基因显示出更好的分析能力。 基因芯片技术因其独特的优势已被广泛应用于微生物群落结构与功能的研究中,但是,到目前为止,还没有有关基因芯片技术应用于酸性环境中的报道。为了有效的监控酸性环境和生物浸出系统中的微生物群落活动,基于已知的嗜酸细菌的基因序列我们开发了一种50mer寡核苷酸芯片,这一芯片包含了1072中独特的探针,其中包括571个16S rRNA探针和501个功能基因探针。这个芯片中的功能基因分别涉及到碳代谢(158),氮代谢(72),硫代谢(39),铁代谢(68),遗传(97),金属抗性(27),膜相关基因(16),转座子(13)和IST序列(11)。并对其特异性、灵敏度及定量性能进行了评估。芯片杂交的结果显示,探针对于特定基因的PCR产物具有很强的特异性,在没有背景DNA存在的条件下,芯片对于基因组DNA的检测极限为5ng,芯片的信号强度和模板DNA的浓度之间存在着很强的线性关系(r~2=0.98)。此外,芯片与自然酸性环境和生物浸出系统中样品的杂交结果显示这种芯片能够有效的分辨酸性生态系统中微生物群落结构与功能的差异性。 利用构建的基因芯片,我们对德兴铜矿酸性浸矿水样品进行了分析。其芯片上有关16S rRNA的结果与通过传统的16S rRNA PCR方法得到的结果保持一致。如,在SLS和YTW样品中,其优势种群主要为A.ferrooxidans;在芯片上,有关A.ferrooxidans菌的探针有很强的杂交信号。建立在16S rRNA的聚类分析显示,SLS和YTW聚在一块,两者有相似的微生物群落结构。这一结果与前面传统分子方法分析的结果也保持一致。通过功能基因进行聚类分析发现,一些与微生物能量代谢相关的基因聚在一块,有较强的杂交信号,这说明在AMD环境中微生物的能量代谢活动活跃,这与在这一环境中的微生物主要是利用亚铁或者硫作为能源有关,与此有关能量代谢的基因必然丰度很高。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q93-3;Q789

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 高健;邓先余;许爱清;康健;;湘江长沙段污染沉积物中微生物群落结构与污染物关联性的研究[J];海洋与湖沼;2011年02期
2 于皓;王爱杰;陈川;;反硝化脱硫工艺中微生物群落结构及动态分析[J];环境科学;2013年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 肖升木;分子生态学技术在环境微生物群落与功能基因中的应用研究[D];东华大学;2010年
2 王军;低品位复杂硫化铜矿生物浸出的研究与应用[D];中南大学;2011年
3 申丽;基于基因芯片对浸矿微生物群落结构及功能的定量化研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 汤露;中温菌混合浸出黄铜矿过程中群落结构变化及矿物表面硫形态转化的研究[D];中南大学;2011年
2 陈棋炯;浸矿微生物群落基因组芯片的构建与评估及其在酸性环境中的应用[D];中南大学;2008年
3 谢明;9株嗜酸氧化亚铁硫杆菌的分离筛选及分子多样性研究[D];中南大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴窈画;彭惠;邵蔚蓝;;结晶纤维素降解酶的研究进展[J];安徽农业科学;2007年09期
2 韩丰敏;赵庆新;袁生;蔡信之;;1株产耐盐碱高温淀粉酶嗜盐菌的筛选和鉴定[J];安徽农业科学;2008年15期
3 刘琳;杨春华;李昕;;季节性雪被对高寒草甸土壤微生物量碳、氮动态的影响[J];安徽农业科学;2011年21期
4 张秀敏,徐金娥,王海祥;从土壤样品中提取和纯化微生物DNA方法研究进展[J];保定师范专科学校学报;2005年02期
5 梁宁;王敦球;魏彩春;;基于人工湿地系统中的微生物研究[J];环境科学与管理;2010年02期
6 董颖博;林海;傅开彬;莫晓兰;汪涵;;细菌化学诱变对低品位铜尾矿微生物浸出的影响[J];北京科技大学学报;2011年05期
7 E.Darezereshki;M.Schaffie;M.Lotfalian;S.A.Seiedbaghery;M. Ranjbar;;Use of mesophilic and thermophilic bacteria for the improvement of copper extraction from a low-grade ore[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2011年02期
8 黄春晓;;极端微生物在环境保护中的应用[J];长春师范学院学报;2007年06期
9 黄剑宇;信艳娟;张卫;;海绵中氯丙酸脱氯微生物的分离及其初步研究[J];水产科学;2010年03期
10 苏贵珍;陆建军;陆现彩;李娟;韩晓冬;王睿勇;王汝成;;微生物-矿物接触作用对金属硫化物溶解的影响——氧化亚铁硫杆菌参与黄铜矿溶解的初步研究[J];地学前缘;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 王淀佐;李宏煦;阮仁满;;硫化矿的生物冶金及其研究进展[A];西部矿产资源开发利用与保护学术会议论文集[C];2002年
2 张景红;李红玉;;雄黄的微生物炮制及其药效、毒性的重新评价[A];中华中医药学会中药炮制分会2008年学术研讨会论文集[C];2008年
3 王永东;李广悦;丁德馨;胡南;;黑曲霉代谢产物浸铀研究[A];中国核科学技术进展报告(第二卷)——中国核学会2011年学术年会论文集第2册(铀矿冶分卷、核能动力分卷(上))[C];2011年
4 董颖博;林海;许晓芳;周闪闪;;浸矿细菌的复合诱变选育及浸出含铜尾矿的研究[A];中国采选技术十年回顾与展望[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋健;金属硫化矿微生物浸出及浸出机理数学模型研究[D];山东大学;2010年
2 刘玮;具有高的亚铁氧化活性的氧化亚铁硫杆菌基因工程菌构建[D];山东大学;2010年
3 肖升木;分子生态学技术在环境微生物群落与功能基因中的应用研究[D];东华大学;2010年
4 李奇;青藏高原东缘植物群落构建机制研究[D];兰州大学;2011年
5 王国增;不同环境中木聚糖酶基因多样性分析及宏基因组来源的新基因克隆与表达[D];中国农业科学院;2011年
6 王军;低品位复杂硫化铜矿生物浸出的研究与应用[D];中南大学;2011年
7 曾伟民;黄铜矿生物浸出过程中钝化膜的形成机制及其消除方法探讨[D];中南大学;2011年
8 梁长利;黄铜矿高温生物浸出机理和硫形态转化研究[D];中南大学;2011年
9 申丽;基于基因芯片对浸矿微生物群落结构及功能的定量化研究[D];中南大学;2011年
10 修海峰;水平潜流人工湿地氮循环微生物效应及生态模型研究[D];内蒙古农业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨砚;中度嗜盐菌新种Pontibacillus yanchengensis sp. nov.的鉴定与多相分类学研究[D];华中农业大学;2010年
2 王方;硫酸盐还原菌对酸性废水中重金属的生物沉淀作用研究[D];中国海洋大学;2010年
3 汪银梅;固定化细胞移动床浸出高硫高铁低铜难选铜矿中铜的研究[D];江西理工大学;2010年
4 关海燕;嗜酸氧化硫硫杆菌浸出低品位磷矿及其机理[D];武汉科技大学;2010年
5 熊学权;硫化镍铜矿浸出体系中菌群组成及浸出效果研究[D];昆明理工大学;2010年
6 张兰兰;三种不同浸矿体系中细菌种群结构的DGGE分析[D];昆明理工大学;2009年
7 康文亮;嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿研究[D];江南大学;2010年
8 杨龙;氡温泉耐辐射嗜热微生物的分类鉴定及其耐辐射机制的初步研究[D];浙江工商大学;2011年
9 陈超;新疆七角井盐湖可培养细菌多样性及其功能酶筛选[D];塔里木大学;2011年
10 赵强;除草剂废水处理技术研究[D];河北科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖梦霞,邓天龙;硫化矿生物湿法冶金技术现状与展望[J];四川有色金属;2003年03期
2 余光辉;陶建军;李博超;;湖南省湘江流域环境污染的安全性研究[J];环境科学与管理;2010年05期
3 丁凯,郭泗涌;利用微生物技术治理城市河湖水质[J];北京水利;2005年05期
4 罗晓玲;国内外铜矿资源分析[J];世界有色金属;2000年04期
5 郭逍宇,张金屯,宫辉力,董志;安太堡矿区植被恢复过程主要种生态位梯度变化研究[J];西北植物学报;2004年12期
6 张在海;王淀佐;邓吉牛;林大泽;;黄铜矿细菌转化与浸出机理探讨[J];中国工程科学;2005年S1期
7 刘斯仁;;我国铜资源现状与“走出去”战略思考[J];国际经济合作;2006年07期
8 王秋衡,王淑云,刘美英;湖南湘江流域污染的安全评价[J];中国给水排水;2004年08期
9 刁维萍,倪吾钟,倪天华,杨肖娥;水体重金属污染的生态效应与防治对策[J];广东微量元素科学;2003年03期
10 肖伟;王磊;张思维;乔文杰;付小花;任大明;;六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4的筛选鉴定及还原特性研究[J];工业微生物;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李宏煦;硫化矿细菌浸出过程的电化学机理及工艺研究[D];中南大学;2001年
2 张在海;铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理[D];中南大学;2002年
3 赵勇;应用分子生物学技术解析不同处理状况下土壤微生物群落结构的变化[D];南京农业大学;2005年
4 吴学玲;抗性浸矿细菌的选育及抗性机理研究[D];中南大学;2007年
5 杨朝晖;基于分子生态学技术的环境微生物群落结构与功能的研究[D];湖南大学;2007年
6 康健;诱变前后混合微生物对铜、锌硫化矿浸出能力比较及其纯种分离研究[D];中南大学;2007年
7 丁建南;几种高温浸矿菌的分离鉴定及其应用基础与浸矿潜力研究[D];中南大学;2008年
8 何环;典型嗜酸硫氧化菌作用下元素硫的形态及其转化的研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 肖升木;三种硫化矿酸性矿水中微生物多样性及其界面作用[D];中南大学;2007年
2 王莹;污染河流中微生物群落结构的空间变化解析[D];东北师范大学;2008年
3 杨益;极端嗜热菌Sulfolobus metallicus介导下硫元素形态与转化研究[D];中南大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 孙芳;郑忠明;陆开宏;翟海佳;邵路路;;铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)生物扰动对藻华水体沉积物微生物群落结构的影响[J];海洋与湖沼;2012年02期
2 李越蜀;郑忠明;翟海佳;华建权;周朝生;陈辉煌;;不同模式凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖池塘沉积物酶活性及其微生物群落结构分析[J];海洋与湖沼;2012年06期
3 曾伟民;周丹;石丽娟;周洪波;余润兰;邱冠周;;功能基因芯片技术在生物冶金研究中的应用进展[J];有色金属科学与工程;2013年06期
4 陈圣军;孔繁德;徐淑菲;彭小莉;黄标敏;;基因芯片技术在微生物检测中的应用研究进展[J];中国畜牧兽医文摘;2013年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张小平;枯草芽孢杆菌SC02和施氏假单胞菌F1M对草鱼养殖水体水质的影响及机理研究[D];浙江大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 罗丽丽;选矿废水处理系统中微生物群落结构分析[D];广东工业大学;2011年
2 何金妹;反硝化除磷过程微生物群落演替分析[D];广州大学;2013年
3 许传荣;光辅助厌氧反应器的运行特性及微生态结构研究[D];华中科技大学;2013年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李华芝;李秀艳;徐亚同;;荧光原位杂交技术在微生物群落结构研究中的应用[J];净水技术;2006年01期
2 张晶;张惠文;李新宇;苏振成;张成刚;;土壤微生物生态过程与微生物功能基因多样性[J];应用生态学报;2006年06期
3 余素林;吴晓磊;钱易;;环境微生物群落分析的T-RFLP技术及其优化措施[J];应用与环境生物学报;2006年06期
4 李正堂;李柏林;赵勇;欧杰;;两种包装市售冷却牛肉中微生物多样性的比较分析[J];微生物学通报;2009年01期
5 丁福华;张有利;;除臭生物反应器中微生物群落磷脂脂肪酸生物标记多样性分析[J];内蒙古科技与经济;2009年23期
6 李红;;末端限制性酶切片段长度多态性分析技术进展[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年06期
7 谷峻;石成芳;吴晓磊;赵俊义;;油藏微生物群落研究的方法学[J];生态学报;2007年01期
8 彭科峰;曹立群;吴韶平;张晓东;张传富;王立群;;DGGE和T-RFLP在堆肥微生物群落结构研究中的应用[J];生物信息学;2007年01期
9 李辉;牟伯中;;油藏微生物多样性的分子生态学研究进展[J];微生物学通报;2008年05期
10 郑金伟;李辉信;胡锋;;不同处理方式对奶牛粪细菌群落多样性及群落结构的影响[J];农业环境科学学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范艳君;朱玲;;珠江口颗粒附着微生物群落结构的研究[A];2010年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
2 朱玲;张锐;钱培元;;南海海盆微生物群落的空间结构特征[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年
3 焦少俊;单正军;葛峰;;四环素对土壤微生物群落结构的影响[A];中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集[C];2011年
4 赵立平;;微生物群落结构多样性的分子解析与种群动态分子监控研究进展[A];2006中国微生物学会第九次全国会员代表大会暨学术年会论文摘要集[C];2006年
5 熊桂林;陈怀谷;李伟;张爱香;于汉寿;;施肥对小麦纹枯病发生及根际微生物群落结构的影响[A];中国植物病理学会2008年学术年会论文集[C];2008年
6 周先治;张青文;郑雪芳;蓝江林;刘国红;刘波;;生防菌Bs-8093对番茄青枯病的防治作用及其对土壤微生物群落结构的影响[A];中国微生物学会《第二届全国农业微生物研究及产业化研讨会》和《第十一届全国杀虫微生物学术研讨会》暨《湖北省暨武汉市微生物学会和内蒙古微生物学会2008年会》论文摘要[C];2008年
7 赵林多;朱亮;刘钢;;河湖水体沉积物微生物群落结构特征分析研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
8 戴淑萍;谢冰;;处理渗滤液的不同填料生物滤池微生物群落结构分析[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 李素娟;张伟武;苏长城;虞慧芳;王欣;王靖;;微生态制剂对雏鸡肠道菌群结构影响的分子生态学分析[A];第三届第八次全国学术研讨会暨动物微生态企业发展战略论坛论文集[C];2006年
10 王爱杰;阚洪晶;于振国;任南琪;刘春爽;张运晴;;自养脱硫反硝化工艺微生物群落诊断的SSCP技术优化[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 华南农大资环学院新肥料研究中心 刘可星 廖宗文;基于土壤生态调控的施肥防病新技术[N];农资导报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董逸;我国黄、东海典型海域微生物群落结构及其与环境变化的关系[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2013年
2 肖升木;分子生态学技术在环境微生物群落与功能基因中的应用研究[D];东华大学;2010年
3 刘敏;我国黄、东海典型生态过程中的微生物群落结构[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
4 蒋云霞;基于红树林土壤微生物资源研发的宏基因组学平台技术的建立与应用初探[D];厦门大学;2007年
5 刘永卓;重金属污染稻田土壤温室气体产生相关的微生物群落结构及活性变化[D];南京农业大学;2012年
6 林贵兵;丹参栽培土壤适宜性微生物群落结构研究[D];成都中医药大学;2010年
7 王秀国;杀菌剂多菌灵高频投入对土壤微生物群落的影响及其生物修复[D];浙江大学;2009年
8 路璐;生物质微生物电解池强化产氢及阳极群落结构环境响应[D];哈尔滨工业大学;2012年
9 刘慧杰;红树林湿地微生物对典型有机物污染的响应及其在生物修复中的作用研究[D];厦门大学;2008年
10 张斌;MBR和GSBR中微生物群落生态学研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈林;酱香型白酒发酵过程中微生物群落结构分析[D];北京林业大学;2012年
2 姚淑娣;微生物群落结构对自生动态膜反应器运行效能及膜演化形成影响的研究[D];山东大学;2012年
3 赵彦玲;洪湖沉积物中微生物群落结构的垂直分布[D];华中农业大学;2011年
4 李玉敏;油田采油废水处理系统中微生物群落结构的研究[D];扬州大学;2012年
5 魏曼曼;劳盆地深海热液喷口沉积物中微生物群落结构研究[D];中南大学;2010年
6 罗丽丽;选矿废水处理系统中微生物群落结构分析[D];广东工业大学;2011年
7 栗丰;高温季节微生物发酵床基质垫层微生物群落结构变化动态的研究[D];福建农林大学;2011年
8 唐媛;处理渗滤液生物滤池的微生物群落结构动力学研究[D];华东师范大学;2010年
9 张宏玉;MABR微生物群落结构的研究[D];天津大学;2012年
10 李琼;不同处理方式对酸性硫酸盐土中微生物群落结构的生态学研究[D];浙江大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026