内蒙古高原干涸湖泊湿地甲烷氧化菌群落的T-RFLP分析

【摘要】：甲烷不仅是重要的能源和化工原料,也是大气中仅次于二氧化碳的温室气体。甲烷氧化细菌作为甲烷的唯一生物汇,对减少温室气体释放及控制碳循环过程有着重要意义。湿地是主要的甲烷排放源,人类活动已导致湿地环境遭到严重破坏,研究湿地土壤甲烷氧化菌的生态分布,探索湿地干涸过程中生态环境的变化对其群落结构及多样性的影响,对温室效应和大气环境的生物学调控具有现实意义。目前运用现代分子生物学手段,对农田、森林、草地、湿地、海洋等各个环境中甲烷氧化菌的研究已有较多报道,但对退化的干涸湖泊湿地的研究很少。 本文以内蒙古高原辉腾锡勒草原退化干涸的湖泊湿地为研究对象,采用毛细管电泳方法,对甲烷氧化菌的特征性功能基因pmoA进行了T-RFLP分析,通过生物多样性分析、等级聚类分析和主成分分析,主要结果表明： 土壤甲烷氧化菌在湖心区(S1)、湖底区(S2)的多样性指数和均匀度指数相对较高,而在较早干涸的湖坡区(S3)以及相邻草原的对照区(S4)多样性指数和均匀性相对较低。 从湖心到岸上草原,甲烷氧化菌的群落相似度逐渐降低,群落处于动态演替中。其中：95bp为样点S1、S2、S3共有优势种类(T-RF), S2的另一优势种类为457bp,S3的另一个优势种类为131bp,82bp、89bp代表S4的优势种类。 根据多元统计分析,主成分分析(PCA)表明,该湖泊湿地中土壤铵态氮含量是影响甲烷氧化菌群落的主要因素,土壤含水量、碳氮比、有机质含量分别对样点S1、S2、S3的甲烷氧化菌群落影响显著。土壤微生物群落总体受到高pH值(8.5～9.7)的胁迫,而对甲烷氧化细菌未见影响。 利用T-RFLP技术,分析结果会受到几个重要因素的影响,包括：PCR引物的特异性、限制性内切酶的选择、样品DNA的浓度、峰值图的筛选等。 【关键词】：甲烷氧化菌 T-RFLP 多样性 群落结构 干涸湖泊
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X172
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 研究综述11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 甲烷氧化细菌与甲烷单加氧酶12-17
• 1.2.1 甲烷氧化菌的分类与代谢途径12-14
• 1.2.2 甲烷单加氧酶基因及其蛋白结构14-16
• 1.2.3 甲烷单加氧酶的调控16-17
• 1.2.4 甲烷氧化菌及甲烷单加氧酶的应用17
• 1.2.4.1 在甲烷排放控制中的应用17
• 1.2.4.2 在生物修复中的应用17
• 1.2.4.3 在工业生产中的应用17
• 1.3 甲烷氧化菌的分布特征17-19
• 1.3.1 甲烷氧化菌的生态分布17-18
• 1.3.2 与氨氧化菌、反硝化菌的关系18-19
• 1.4 甲烷氧化菌研究的分子生态学技术19-21
• 1.4.1 微生物分子生态技术19
• 1.4.2 末端限制性片段长度多态性19-21
• 1.5 研究内容和意义21-22
• 2 材料与方法22-30
• 2.1 研究区域概况及采样方法22-23
• 2.2 研究材料23-24
• 2.3 研究方法24-28
• 2.3.1 土壤微生物总DNA的提取24-25
• 2.3.2 甲烷氧化菌的功能基因pmoA的T-RFLP分析25-28
• 2.3.2.1 功能基因pmoA的PCR扩增25
• 2.3.2.2 基因组DNA和pmoA基因扩增产物的琼脂糖凝胶电泳25-26
• 2.3.2.3 pmoA基因扩增产物的纯化26
• 2.3.2.4 pmoA基因扩增产物的酶切及酶切产物的纯化26-27
• 2.3.2.5 限制性酶切片段的毛细管电泳分离27-28
• 2.4 数据处理28-30
• 3 结果与分析30-38
• 3.1 甲烷氧化菌的T-RFLP图谱30-31
• 3.2 甲烷氧化菌群落的多样性31-32
• 3.3 甲烷氧化菌群落结构的相似性32-33
• 3.4 甲烷氧化菌群落与土壤环境因子的主成分分析33-38
• 4 讨论38-45
• 4.1 甲烷氧化菌与环境因素的关系38-39
• 4.2 湿地土壤DNA的提取技术39-40
• 4.3 T-RFLP分析应注意的几个方面40-42
• 4.4 CANOCO生态学多元统计分析的应用42-45
• 5 结论45-46
• 参考文献46-51
• 附录51-56
• 攻读硕士期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

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