文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
秸秆还田土壤中与纤维素降解相关的微生物的分子生态学研究
姓名:张晶
申请学位级别:硕士
专业:微生物
指导教师:赵立平
20070301
上海交通大学 2007 届硕士论文
秸秆还田土壤中与纤维素降解相关的
微生物的分子生态学研究
摘要
秸秆是自然界和农业生态系统中一种重要的资源,秸秆还田对
于土壤的肥力状况及其质量和健康都有着非常重要的意义。土壤微
生物尤其是其中与纤维素降解有关的微生物在秸秆的降解过程中起
着关键性的作用。本文对秸秆还田土壤中与纤维素降解有关的微生
物进行了分子生态学研究,研究内容共分为三个部分:
第一部分:应用 PCR-DGGE 分子技术并结合聚类分析、主成份
分析(PCA)等统计分析方法,对土壤微生物在几种不同的纤维素
富集培养条件下的多样性进行了分析。结果发现,不同的纤维素富
集培养条件对土壤微生物的多样性有不同程度的影响:CMC 和 PCS
两种培养基在 50℃时所回收的土壤微生物的菌群结构和组成比较相
似;而纤维素富集培养基(J 培养基)同 CMC 两种培养基所回收的
土壤微生物菌群结构和组成却有很大的差异;此外 50℃条件下所回
收的土壤微生物其菌群结构和组成同 28℃、37℃两个温度相比也相
差较大。这一结果表明,组合不同的纤维素富集培养条件,结合分
子和统计分析,可以对土壤样品在不同纤维素富集培养条件下微生
物的多样性进行检测和评估,同时还可以为分离目标菌时富集培养
条件的选择提供很有价值的参考。
第二部分:通过建立秸秆还田模拟体系,并应用 PCR-DGGE 分
子技术与聚类分析、主成份分析(PCA)以及偏最小二乘法显著性
I
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分析(PLS-DA)等各种统计分析相结合的方法,对秸秆还田模拟体
系中不同时间点的样品进行了跟踪检测和分析。结果发现:1)无机
氮的加入使得还田样品中纤维素分解菌 Streptomyces(100%)的数
量增多,活性增强,其 CMC 酶活性也相应的随之提高。2)伴随秸
秆和无机氮的加入,土壤样品的 CMC 酶活性相对提高,菌群结构
和组成也发生了很大的变化,而变化尤为显著的很可能是其中的纤
维素分解菌如:Bacillus(100%)和 Streptomyces(100%)。本研究
为更深入的了解秸秆还田土壤中秸秆降解的过程,更进一步揭示秸
秆还田改良土壤机理提供了比较有价值的参考。
第三部分:采用与第二部分相同的研究方法,对秸秆还田土壤
中的微生物在 50℃高温下降解秸秆的规律进行了研究分析,结果发
现 50℃这样一个相对较高的温度条件对土壤微生物的多样性有较大
的影响;此外,在 50℃条件下,秸秆的加入对土壤微生物也有较大
的选择作用,其中 Bacillus(%)、Streptomyces(%)或
Cellulomonas ( % )以及 Streptosporangium ( 100% )或
Planomonospora(100%)这几个属的菌变化尤为显著,土壤 CMC
酶活性明显提高,这表明这些菌很可能是纤维素分解菌或者与纤维
素分解过程有很大的相关性,并且这些菌(或菌的复合体系)在高
温下具有较高的 CMC 酶活性。这些结论有利于帮助我们深入了解
高温下微生物降解秸秆的规律,同时对于微生物速腐剂的制备方面
也有一定的参考价值。
关键词:秸秆还田,土壤微生物,纤维素分解菌,CMC 酶,DGGE,
II
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聚类分析主成份分析,偏最小而乘法判别分析,Bacillus,Streptomyces
III
上海交通大学 2007 届硕士论文
STUDY ON MOLECULAR ECOLOGY OF MICROBE RELATED
WITH CELLULOSE POSITION
IN STAW-AMENDED SOIL
ABSTRACT
Straw are a crucial source of nutrients in both natural and agricultural
ecosystems. It is a very essential method for soil fertility, quality and
healthy by amending straw to the soil. The anisms in soil play an
important role during the process of the straw position aft