莠去津对土壤微生物群落结构及分子多样性的影响

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1、山东农业大学博士学位论文莠去津对土壤微生物群落结构及分子多样性的影响姓名：王军申请学位级别：博士专业：农药学指导教师：朱鲁生20120609山东农业人学博二L学能论文中文摘要莠去津既具有持久性有机污染物的显著特征，又属于环境激素污染物的范畴，是全球比较受关注的污染物之一。除欧盟外，莠去津仍在全球范围内大面积使用，它对土壤生态系统势必产生一定程度的影响。系统地从微生物生物量及土壤微生物的功能、结构和遗传多样性的角度考察其土壤微生物的生态效应，报道较少。本项目以莠去津为污染物，在室内模拟的条件下，开展莠去津

2、对土壤微生物的生态毒理效应研究，采用熏蒸提取的方法确定微生物生物量变化，通过Biolog、T-RFLP和DGGE等技术手段明确莠去津对土壤微生物功能、结构和遗传多样性的影响。将传统方法和分子生物学技术相结合，从生化和分子水平上探明莠去津污染对土壤微生物的生态毒性及土壤微生物对土壤污染的响应过程及时间，为客观评价莠去津对土壤微生物的生态风险提供科学依据和技术支持。主要研究结果如下t1、通过微生物的平板计数实验，研究了土壤中O．1、l、10mg／kg三个莠去津浓度染毒影响下土壤细菌、真菌、放线菌的数量变化，

3、实验表明在莠去津的污染影响下，第7、14、21、28、42天土壤中的细菌、真菌、放线菌都呈现出生长受到抑制的现象。且这种抑制效应随莠去津浓度的增大而增强，表现出良好的剂量．效应关系。采用熏蒸．提取法研究了莠去津对土壤微生物生物量碳的影响，结果表明，在莠去津污染的影响下，土壤微生物生物碳量的变化趋势呈现一定的抑制效应，且与莠去津的处理浓度有关，莠去津浓度越高，抑制效应越明显。土壤微生物生物碳量的响应与莠去津处理浓度间呈现出良好的剂量．效应关系，这和莠去津污染状况下土壤微生物数量的响应变化规律是一致的。2、

4、采用BIOLOGECO研究了莠去津污染状况下土壤微生物功能多样性的变化，结果表明室内条件下低浓度莠去津处理土壤不会影响土壤微生物的群落的整体活性，在整个实验周期内，相对较高浓度的莠去津(10mg／kg)对土壤微生物的整体活性(AWCD)略有抑制，但在大部分时间内差异不明显。性指数在实验条件下的变化规律基本一致，Shannon、Simpson和Mcintosh等三种多样相对较高浓度(10mg／kg)的莠去津对三个指数均表现出轻微的抑制效应，使土壤微生物群落的丰富度降低，常见物种的优势度和物种的均一性均呈减

5、小的表现。微生物主要利用的碳源种类水平顺序为糖类及其衍生物>代谢中间产物和次生代谢产物>脂类和脂肪酸类>氨基酸及其衍生物。3、采用PCR．DGGE技术研究莠去津污染状况下土壤微生物遗传多样性的变化，本莠去津对十壤微生物群落结构及分子多样性的影响文主要对土壤细菌、真菌和古菌的群落结构的变化规律进行了研究：(1)在莠去津污染对土壤细菌的研究中，通过泳道／条带识别分析、泳道图谱对比分析和聚类分析发现土壤样品中细菌种群受莠去津影响较小，但莠去津的浓度相对越高，其与对照处理组间的相似性和亲缘关系就相对越低；通过计

6、算Shannon、Simpson和Mcintosh多样性指数表明，在整个实验周期内莠去津对土壤细菌的物种丰富度影响甚微，但较高浓度的莠去津却提高了常见菌群的优势度，而低浓度莠去津处理下的细菌的均匀度更好；通过切胶回收条带、连接转化和测序分析后，发现细菌DGGE条带所代表的土壤样品中优势细菌菌群主要属于5个大门类即变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、栖热菌门(Deinococcus—Therllffu$)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acid

7、obacteria)，其中变形菌类群覆盖了Q．Proteobacteria、B．Proteobacteria、y-Proteobacteria=一大菌纲。另外，在莠去津污染条件下，土壤中的厚壁菌门(Firmicutes)的丰度明显增加。(2)在莠去津污染对土壤古菌的研究中，通过泳道／条带识别分析、泳道图谱对比分析和聚类分析发现土壤样品中古菌类群受莠去津影响较小，但莠去津的浓度相对越高，其与对照处理组间的相似性和亲缘关系就相对越低，这与细菌的响应基本一致；通过计算Shannon、Simpson和Mcint

8、osh多样性指数表明，较高浓度的莠去津抑制了古菌类型的丰富度，并提高了常见类型的优势度，而其他处理间差异不显著。通过切胶回收条带、测序分析和构建系统进化树后，发现古菌DGGE条带所代表的土壤样品中优势古菌菌群主要属于3个大门类即泉古菌门(Crenarchaeota)、广古菌门(Euryarchaeota)、Thaumarchaeota。其中有6条条带与氨氧化古菌(AOA)及亚硝化暖菌属(Nitrososphaera)相似度极高，可见莠去津的