收藏本站
收藏 | 论文排版

西藏米拉山高寒草甸土壤微生物多样性研究

芦晓飞  
【摘要】: 青藏高原是世界上海拔最高的高原,其平均海拔在4 000米以上,高寒、缺氧、降水少、日照长、辐射强,独特的自然地理环境使其富含特殊的微生物资源。但是由于全球气候的变化导致青藏高原气温不断升高,加之人类过度放牧的影响使得高寒草甸逐年退化,微生物生态系统被严重破坏。此外,由于能够利用培养技术获得的微生物种类不足自然环境中存在的1%,目前对该类型土壤的微生物多样性和资源调查存在很大的不足,阻碍了这些特殊微生物资源的开发应用。提取环境微生物宏基因组DNA及构建文库是研究未培养微生物的重要方法。因此,本研究利用宏基因组学技术首次对西藏米拉山高寒草甸土壤的微生物群落结构、功能微生物及微生物基因资源多样性进行了系统的研究,主要结果与结论如下: (1)针对高寒草甸土壤中腐植酸和有机质含量高、DNA提取非常困难的特点,首次选择和优化了适合该类型土壤样品不同分子量DNA提取及纯化的技术路线。通过对比不同DNA提取和纯化方法的研究表明:直接法提取的DNA片段小、杂质含量高,但是由于其提取效率高,结合操作简便的柱纯化方法,适合于微生物多样性研究;结合低速离心和Nycodenz密度梯度离心先分离出微生物细胞的间接法虽然DNA产率降低,但是纯度高、片段长,结合电泳纯化法更适合于构建大插入片段文库。 (2)分别以pUC19质粒载体和pCC2FOS?载体构建了西藏米拉山高寒草甸土壤微生物宏基因组文库,为进一步开发利用其微生物资源奠定了基础。其中两个pUC19质粒文库(ZMp-1和ZMp-2)的平均插入片段长度分别为1 kb和4 kb;Fosmid文库(ZMf-vsmfba)包含30 624个克隆,平均插入片段为35 kb左右,库容量超过1 Gb;部分文库克隆末端测序结果表明,尽管构建两种文库的DNA提取和纯化方法不同,但是文库插入片段序列多样性丰富,都含有大量的未知微生物物种。 (3)在直接提取宏基因组DNA的基础上,采用16S rRNA基因克隆文库技术研究表明:西藏米拉山高寒草甸土壤中细菌和古菌多样性具有一定特殊性;但是由于受到气候变化和人类活动的影响,退化草甸土壤的微生物群落结构发生了改变。古菌文库中与GenBank中序列相似性很低的未分类古菌类型占有很大比例,但是古菌类型非常单一,仅发现了嗜泉古菌界(Crenarchaeota)的未分类热变形菌纲门(Unclassified_Thermoprotei),其余为未分类古菌(Unclassified_Archaea),没有发现广域古菌界(Euryarchaeota)克隆;相比之下细菌类型丰富,基本涵盖了大部分土壤细菌基本类群。 (4)由于草甸的退化使储藏在土壤中的大量碳氮加速释放将造成严重的环境问题,本研究进一步以氨单加氧酶(ammonia monooxygenase, amoA)基因为分子标记比较了不同退化程度草甸土壤样品中的氨氧化微生物(ammonia-oxidizing microorganisms, AOM)多样性发现:氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)在伴随草甸退化的硝化作用增强过程中的作用高于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB),并且退化草甸土壤的硝化作用模式类似于温室保护地土壤。 (5)根据已报道许多微生物能够分泌胞外蛋白酶降解线虫体壁及卵鞘的原理,新型蛋白酶的开发和利用在植物病原线虫的生物防治中具有重要作用。本研究在西藏高寒草甸土壤微生物的宏基因组DNA和文库的基础上,以蛋白酶为靶标对其微生物基因资源进行了调查,结果根据同源克隆方法得到了75条新丝氨酸蛋白酶基因片段;通过pUC19质粒文库克隆末端测序分析得到了7条新的类蛋白酶基因片段;利用Fosmid文库的大插入片段表达特性筛选到了2个新蛋白酶基因序列,表明西藏高寒草甸中蕴含着丰富的可利用新基因资源,具有极高开发利用价值。 综合以上结果,本研究表明西藏高寒草甸土壤微生物群落的组成具有特殊性,其中有大量的未知微生物及其基因信息有待挖掘和开发利用。但是由受到环境和人为活动的影响,高寒草甸的退化导致微生物群落为适应环境压力而通过改变其活性、生物量和结构来进行调整。无论是从资源角度还是环境角度来看,对西藏高寒草甸的保护及恢复都至关重要。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 曹广民,张金霞,鲍新奎,周党卫;高寒草甸生态系统磷素循环[J];生态学报;1999年04期
2 易现峰,张晓爱,李来兴,李明财,赵亮;高寒草甸生态系统食物链结构分析——来自稳定性碳同位素的证据[J];动物学研究;2004年01期
3 张晓爱;高寒草甸十种雀形目鸟类繁殖生物学的研究[J];动物学报;1982年02期
4 易现峰,贲桂英;高寒草甸珠芽蓼抗氧化物质含量的季节变化及与太阳辐射的关系[J];西北植物学报;2000年02期
5 邱波,罗燕江;不同施肥梯度对甘南退化高寒草甸生产力和物种多样性的影响[J];兰州大学学报(自然科学版);2004年03期
6 周刊社;杜军;袁雷;马鹏飞;刘依兰;;西藏怒江流域高寒草甸气候生产潜力对气候变化的响应[J];草业学报;2010年05期
7 罗燕江,周九菊,王海洋,马建云,杜国祯;高寒草甸植物多样性与营养的关系(英文)[J];兰州大学学报(自然科学版);2004年02期
8 张超;宁应之;刘汉成;王娟;马正学;;甘南高寒草甸土壤纤毛虫物种多样性[J];西北师范大学学报(自然科学版);2008年06期
9 徐丽华;李梅;谢德体;;长江黄河源区高寒草甸退化研究进展[J];测绘与空间地理信息;2010年01期
10 王启兰;王溪;曹广民;王长庭;龙瑞军;;青海省海北州典型高寒草甸土壤质量评价[J];应用生态学报;2011年06期
11 陶燕铎,樊乃昌,景增春;高原鼢鼠对草场的危害及防治阈值的探讨[J];中国媒介生物学及控制杂志;1990年02期
12 李英年,曹广民,鲍新奎;高寒草甸植被生育期耗水量和耗水规律的分析[J];中国农业气象;1996年01期
13 张国胜,李林,汪青春,李希来,徐维新,董立新;青南高原气候变化及其对高寒草甸牧草生长影响的研究[J];草业学报;1999年03期
14 张堰铭,刘季科;高原鼢鼠对高寒草甸植被特征及生产力的影响(英文)[J];兽类学报;2002年03期
15 王军德;王根绪;陈玲;;高寒草甸土壤水分的影响因子及其空间变异研究[J];冰川冻土;2006年03期
16 邱成;;浅析四川省石渠县生物多样性的演替[J];玉溪师范学院学报;2007年08期
17 孙飞达;郭正刚;尚占环;龙瑞军;;高原鼠兔洞穴密度对高寒草甸土壤理化性质的影响[J];土壤学报;2010年02期
18 朱志红,王刚;群落结构特性的分析方法探讨──以高寒草甸和高寒灌丛为例[J];植物生态学报;1996年02期
19 张晓爱,赵亮,刘泽华;青海省海北地区高寒草甸雀形目鸟类的繁殖生产力[J];动物学报;2000年03期
20 易现峰,杨月琴,张晓爱,李来兴,赵亮;海北高寒草甸生态系统研究定位站没有发现C_4植物——来自于稳定性碳同位素的证据(英文)[J];Acta Botanica Sinica;2003年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李來興;易现峰;楊月琴;张嘵爱;;海北高寒草甸生態系统定位站若干雀形目鳥類穩定性碳同位素值及其食性(英文)[A];中国科学院西北高原生物研究会论文集[C];2002年
2 龙瑞军;尚占环;赵成章;曹广民;王长庭;丁路明;;三江源区高寒草甸退化分异过程及调控机理[A];青藏高原资源·环境·生态建设学术研讨会暨中国青藏高原研究会2007学术年会论文摘要汇编[C];2007年
3 李月梅;曹广民;;土地利用方式改变对高寒草甸土壤有机碳的影响的初步研究[A];2005青藏高原环境与变化研讨会论文摘要汇编[C];2005年
4 周华坤;周立;赵新全;刘伟;韩发;;高寒草甸退化对短穗兔耳草克隆生长特征的影响[A];三江源区生态保护与可持续发展高级学术研讨会论文摘要汇编[C];2005年
5 曹广民;杜岩功;梁东营;王长庭;王启兰;;高寒草甸两种类型植物对甲烷汇的影响[A];青藏高原资源·环境·生态建设学术研讨会暨中国青藏高原研究会2007学术年会论文摘要汇编[C];2007年
6 韩发;李以康;周华坤;吴兵;师生波;王学英;冉飞;;三江源区高寒草甸退化对土壤酶活性和土壤肥力影响的研究[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
7 陶贞;沈承德;孙彦敏;高全洲;易惟熙;李英年;;土地利用变化对高寒草甸土壤有机质更新的影响[A];中国地理学会2004年学术年会暨海峡两岸地理学术研讨会论文摘要集[C];2004年
8 赵亮;张晓爱;;青藏高原北部高寒草甸雀形目鸟类繁殖生态学[A];三江源区生态保护与可持续发展高级学术研讨会论文摘要汇编[C];2005年
9 张晓爱;赵亮;刘泽华;;高寒草甸雀形目鸟类繁殖方式的定量分析[A];中国鸟类学研究——第四届海峡两岸鸟类学术研讨会文集[C];2000年
10 李希来;张静;;青藏高原“黑土滩”形成的自然因素与生物学机制[A];草业与西部大开发——草业与西部大开发学术研讨会暨中国草原学会2000年学术年会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谈嫣蓉;青藏高原东北缘高寒草甸土壤酶活性及土壤养分的研究[D];兰州大学;2012年
2 陈懂懂;青藏高原东北缘高寒草甸土壤养分、微生物量碳氮及氮矿化潜力的研究[D];兰州大学;2010年
3 史小明;开垦、黄帚橐吾蔓延和禁牧对高寒草甸土壤碳氮过程的影响[D];兰州大学;2011年
4 李东;基于CENTURY模型的高寒草甸土壤有机碳动态模拟研究[D];南京农业大学;2011年
5 张世虎;青藏高原东部高寒草甸土壤氮的矿化和硝化及地上地下关系的研究[D];兰州大学;2011年
6 贾鹏;青藏高原东部高寒草甸物候研究:群落,功能特征与系统发育[D];兰州大学;2011年
7 王太春;高寒草甸鼢鼠土丘的植被恢复与边缘效应动态的研究[D];兰州大学;2007年
8 王辉;玛曲高寒草甸沙化特征及沙化驱动机制研究[D];兰州大学;2007年
9 马玉寿;三江源区“黑土型”退化草地形成机理与恢复模式研究[D];甘肃农业大学;2006年
10 勾昕;高寒草甸植物群落演替过程物种多样性和化学计量学动态分析[D];兰州大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范晓梅;长江源区植被覆盖变化对高寒草甸蒸散的影响及作物系数的确定[D];兰州大学;2011年
2 陈晓鹏;碳、氮添加对藏北高寒草甸碳、氮平衡的影响[D];兰州大学;2013年
3 林斌;当雄高寒草甸草原土壤生物学特性对不同放牧措施的响应[D];中国科学技术大学;2013年
4 胡文祥;基于植物性状的青藏高原高寒草甸常见物种对施肥的响应[D];兰州大学;2011年
5 周杰;青藏高原高寒草甸冻融退化过程中群落及化学计量特征的研究[D];兰州大学;2013年
6 王刘杰;高寒草甸豆科植物固氮作用及其对群落的影响[D];兰州大学;2010年
7 王苗苗;三江源区高寒草甸草产量遥感监测及植物碳汇动态研究[D];兰州大学;2011年
8 徐志伟;青海省海北高寒草甸退化原因及对策探讨[D];西北农林科技大学;2011年
9 余开亮;亚高寒草甸不同退化程度冠层截留容量及其与冠层特征的关系[D];兰州大学;2012年
10 张洪芝;若尔盖高寒草甸大型土壤动物群落时空特征[D];西南民族大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张目 朱国亮;丰腴的青藏高寒草甸草枯畜减[N];新华每日电讯;2003年
2 记者 肖涛 谢伟 赵书彬;羌塘扬鞭竞风流[N];那曲报;2009年
3 本报记者 章轲;“青藏铁路经济带”要环境规划先行[N];第一财经日报;2006年
4 ;2008年全国草原监测报告[N];农民日报;2009年
5 王雅琳;10年后青海湖将更迷人[N];西部时报;2010年
6 魏建方;高原植被保护、再造和恢复[N];科技日报;2004年
7 记者  钟昱 通讯员  陈立;“中华水塔”屹立高原之巅[N];中国财经报;2006年
8 ;世界十大草原之“最”(下)[N];兰州日报;2006年
9 张景华;冬虫夏草人工孕育难题被攻克[N];光明日报;2007年
10 自治区环保局监控处副处长 赵昆;青藏铁路没有对高原生态产生不良影响[N];西藏日报;2007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
  • 010-62982499
  • 010-62783978