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不同土壤环境氨氧化古菌的分布及多样性研究

陈春宏  
【摘要】:氨氧化古菌(AOA)能够在一些氧含量极低的环境条件下进行氨氧化作用,并且AOA amoA基因在环境宏基因组中有着远远高于AOB amoA基因的考贝数,这引起了越来越多的关注。本课题应用分子生学物手段,结合生物信息分析软件,研究了东北平原地区冬季不同土壤环境下,氨氧化古菌和氨氧化细菌的amoA基因的多样性、群落结构、及系统发育关系,比较了不同的环境因子影响下氨氧化微生物的丰富程度和分布规律,探索了影响AOA分布的生态因子条件,为探明氨氧化古菌的生理机制提供了实验证据,同时对印证氨氧化古菌在全球氮循环中的地位提供了进一步的理论支持。 本课题应用分子生物学技术从湿地、旱土、河流沉积物样品中提取微生物全基因组,分别应用针对AOA和AOB amoA基因特异性引物扩增目的基因,进而构建克隆文库。测序结果应用生物信息学软件Mothur和MEGA进行OTU分类分析,计算不同环境样品内部克隆子之间和各分组间的物种丰度、分布差异、生物多样性差别,构建系统发生树。将统计结果与环境因子结合进行分析。 研究结果表明,AOA在平原陆生环境中广泛存在,对生态因子的改变具有良好的适应性。在本研究中,湿地环境和旱地环境中的AOA各有其不同的优势物种。由于一些在湿地环境中广泛存在的AOA在旱地土壤中也有分布,这些湿地环境中的AOA对环境因子的耐受性显然更强。在以后的研究中应针对应用目的的不同,采集不同的环境样品作为研究对象。不同生境中,AOA的多样性截然不同,不同环境的AOA,在系统发生分类上也大多分属不同类群(group)。在有人工施加肥料等营养物质的操作条件下,氨氧化微生物的物种多样性更为丰富。显示了氨氧化古菌对于氮元素添加的响应。AOB在土壤中的丰度要低于AOA,在系统发生分类上只分属于几个属。AOB对于人工施肥的响应也与AOA不尽相同,似乎营养元素的加入改变了生态因子的多样性,使AOB群落向着形成几个优势物种的方向发展。


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