| 题名 | 水稻土中好氧及厌氧氨（铵）氧化微生物的分子生态学研究 |
| 作者 | 陈新 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 贺纪正 ; 张丽梅 |
| 关键词 | 水稻土 氨氧化细菌 氨氧化古菌 厌氧铵氧化菌 分子生态 Paddy soil Ammonia-oxidizing bacteria Ammonia-oxidizing archaea Anammox bacteria Microbial ecology |
| 其他题名 | Molecular Ecological Studies of Aerobic and Anaerobic Ammonia (Ammonium) Oxidation Microorganism in Paddy Soils |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 水田土壤的氮素循环不仅影响水田土壤质量以及作物产量和品质，还影响着生态环境。硝化作用不仅是水田土壤氮素循环的重要环节，而且与反硝化偶联成为水田土壤氮素损失的重要途径。而氨氧化作用是硝化作用的起始和限速步骤，因此对参与氨氧化作用的微生物的研究，将会为提高水田土壤氮素利用率，减轻氮素对环境污染提供重要依据。传统的理论一直认为，铵的氧化是要在好氧条件下进行的。然而，厌氧铵氧化过程的发现，突破了这一传统的理论认识。研究水田土壤厌氧铵氧化菌的分布情况，将会为深入了解水田土壤氮素循环过程提供依据。 本文以水稻土为研究对象，采用实时定量PCR、变性梯度凝胶电泳（DGGE）、克隆文库和末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）等一系列分子生态学手段来研究（长期或短期）施肥、种植水稻以及不同土壤类型对水稻土中氨氧化微生物丰度和群落结构的影响，并研究了湿地（包括天然湿地和水稻土）环境厌氧铵氧化菌的分布情况。论文的主要研究结果如下： 1．以湖南桃源农业生态试验站水稻长期施肥定位试验田的6 个不同施肥处理，包括对照不施用任何肥料（CT），无机氮肥（N），无机氮钾肥（NK），无机氮磷肥（NP），无机氮磷钾肥（NPK）和无机氮磷钾肥加作物秸秆还田（NPK+C）土壤为研究对象。采用实时定量PCR、T-RFLP 和克隆测序的方法研究了长期施肥对氨氧化细菌与氨氧化古菌的丰度和群落组成的影响。结果发现：长期不同施肥处理条件下氨氧化古菌的丰度在NPK+C 处理要显著高于CT处理，而氨氧化细菌的丰度在各处理间差异不显著；氨氧化古菌的群落组成对不同施肥处理也产生了响应，但氨氧化细菌的群落组成对施肥的响应不明显；系统发育分析显示水稻土中的氨氧化古菌主要属于cluster A 和cluster soil/sediment，氨氧化细菌是以Nitrosospira cluster 12 为优势种群。 2．以盘锦水稻土为供试土壤进行短期的盆栽培养实验（8 周），采用实时定量PCR、DGGE 和克隆文库的技术研究不同施肥处理（CT、PK 和NPK）条件下不种水稻、种植水稻的根际和非根际水稻土中氨氧化细菌与氨氧化古菌的丰度和群落组成。结果表明：不同施肥处理间以及不种水稻与种水稻根际和非根际间氨氧化细菌和氨氧化古菌的amoA 基因拷贝数均无显著差异，但氨氧化古菌的amoA 基因拷贝数要显著高于氨氧化细菌；同时氨氧化细菌和氨氧化古菌在不同处理间的群落结构也无明显变化；盘锦水稻土的氨氧化细菌以Nitrosomonas Cluster 8 为优势种群，而氨氧化古菌属于cluster soil and sediment。 3．采集重庆（CQ）、洪湖（HH）和盘锦（PJ）三个不同土壤类型的水稻进行10 周的盆栽实验，采用实时定量PCR 和DGGE 的方法研究不同类型水稻土中氨氧化细菌与氨氧化古菌的丰度和群落组成差异。结果发现：在同一类型水稻土中无论氨氧化细菌还是氨氧化古菌，其丰度和群落组成在种植水稻的根际与非根际以及不种水稻处理间均无显著差异；但在不同类型水稻土中，氨氧化细菌的数量在CQ 水稻土中要低于HH 和PJ，而氨氧化古菌的数量在CQ 和HH 水稻土中要低于PJ；氨氧化古菌的丰度在不同类型水稻土中均显著高于氨氧化细菌；氨氧化细菌和氨氧化古菌的群落组成在不同类型水稻土中均存在差异。 4．采集西洞庭湖湿地（包括淹水与未淹水5 个样点）和全国不同省市的水稻土（包括辽宁盘锦-PJ 和沈阳-SY，湖北咸宁-XN、仙桃-XT 和荆州-JZ，湖南汨罗-ML 和衡阳-HY，浙江上虞-SY 和嘉兴-JX，江苏常熟-JS，重庆-CQ，江西南昌-NC，福建厦门-XM），利用PCR、克隆文库和实时定量PCR 等分子生态学手段检测厌氧铵氧化菌的存在与分布情况。结果发现：湿地不同样点厌氧铵氧化 菌的群落组成相似性很高（≥50%），所有获得的序列都属于厌氧铵氧化菌的Candidatus Brocadia 属；湿地中厌氧铵氧化菌的16S rRNA 基因拷贝数在7.06×105~5.17×107/g 干土范围内，淹水样点的基因拷贝数要显著高于未淹水样点；对水稻土而言，厌氧铵氧化菌主要分布在深层，绝大部分的表层水稻土未检测到厌氧铵氧化菌的存在；水稻土中的厌氧铵氧化菌主要属于Candidatus Kuenenia 和Candidatus Brocadia 属。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 系统生态学 |
| 公开日期 | 2011-08-31 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/799]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈新. 水稻土中好氧及厌氧氨（铵）氧化微生物的分子生态学研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
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