新疆特殊地貌微生物多样性研究

论文摘要

为了解新疆彩色丘陵不同颜色岩石层细菌和真菌多样性及其优势种群,吐鲁番盆地极端干旱区托克逊戈壁岩石漆的细菌群落组成及其多样性,本文利用末端限制性片段长度多态性（Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism, T-RFLP）和构建16SrRNA基因克隆文库的方法研究了新疆特殊地貌的微生物多样性。彩色丘陵地貌细菌多样性研究中,T-RFLP图谱和聚类分析结果显示,2号（粉红色）岩石层细菌多样性最高,2号（粉红色）和3号（红灰色）样品中细菌群落结构相似性最高,而5号（橙棕色）样品与其他样品间相似性最低,各样品间细菌群落结构相似性介于5.6%-60%之间；所得结果与RDP数据库比对,推测出5种岩石样品的优势细菌种群分别为Ruminococcaceae, Burkholderiaceae, Shewanella, Frateuria,铁还原菌和一些免培养菌群。彩色丘陵地貌真菌多样性研究中,2号岩石层真菌多样性最高,1号和2号样品中真菌群落结构相似性最高,各样品间真菌群落结构相似性介于36.8%-68.2%之间；所得结果与数据库比对,推测出五彩湾中的优势真菌种群为Cladosporium、Pseudohydnum gelatinosum、Pleiochaeta ghindensis等。各岩石层真菌多样性均较高,随着岩石层样品颜色由浅至深,其末端限制性片段（Terminal Restriction Fragments, TRFs）的数量由多到少的趋势不明显。从岩石漆细菌16S rRNA文库共得到23个不同的可操作分类单元（operational taxonomic units, OTUs）。系统发育分析归为五个门：放线菌门（Actinobacteria）,变形菌门（Proteobacteria）,绿弯菌门（Chloroflexi）,厚壁菌门（Firmicutes）,蓝藻门（Cyanobacteria）;放线菌门为优势种群,占文库的67.5%。其次为变形菌门和绿弯菌门,分别占文库的15.8%和13.2%；蓝藻门和厚壁菌门所占比例较小,分别为文库的0.9%和2.6%。该文库中有70%的克隆序列与GenBank中的纯培养标准菌株序列相似性低于97%,放线菌门的优势菌群红色杆菌属（Rubrobacter）中存在许多抗伽马辐射细菌。研究表明新疆彩色丘陵地貌岩石层样品表层的细菌和真菌多样性较高；吐鲁番盆地岩石漆中细菌多样性相对较低,但潜藏着大量未知的、抗辐射、耐高温及耐干旱的极端环境细菌新种。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物多样性
• 1.1.1 微生物的物种多样性
• 1.1.2 微生物的遗传多样性
• 1.1.3 微生物的生态系统多样性
• 1.2 新疆地貌
• 1.2.1 彩色丘陵地貌
• 1.2.2 岩石地貌
• 1.3 基因指纹图谱技术
• 1.3.1 变性/温度梯度凝胶电泳
• 1.3.2 单链构象多态性
• 1.3.3 限制性片段长度多态性和扩增核糖体DNA限制性分析
• 1.3.4 末端限制性片段长度多态性
• 1.4 研究目的及内容
• 第二章 新疆彩色丘陵地貌岩石层免培养细菌多样性
• 2.1 样品采集
• 2 2 主要试剂和仪器
• 2.2.1 主要仪器设备
• 2.2.2 主要试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 总DNA的提取及纯化
• 2.3.2 PCR扩增及产物检测
• 2.3.3 图谱的多样性指数及样品间相似度的计算
• 2.3.4 聚类分析
• 2.3.5 各个样品优势菌群的估测
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 样品总DNA的提取和目的基因的扩增
• 2.4.2 各样品T-RFLP分析图谱及多样性指数
• 2.4.3 各样品间的相似性分析
• 2.4.4 各样品细菌优势菌群分析
• 2.5 讨论
• 第三章 新疆五彩湾各色岩石层真菌多样性的T-RFLP分析
• 3.1 样品采集
• 3.2 主要试剂和仪器
• 3.2.1 主要仪器设备
• 3.2.2 主要试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 总DNA的提取及纯化
• 3.3.2 PCR扩增及产物检测
• 3.3.3 图谱的多样性指数及样品间相似度的计算
• 3.3.4 聚类分析
• 3.3.5 各个样品优势菌群的估测
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 样品总DNA的提取和目的基因的扩增
• 3.4.2 各样品T-RFLP分析图谱及限制性内切酶的确定
• 3.4.3 多样性分析
• 3.4.4 样品间相似性分析
• 3.4.5 各样品中优势TRFs定性分析
• 3.5 讨论
• 第四章 吐鲁番盆地极端干旱区岩石漆细菌物种多样性
• 4.1 样品采集
• 4.2 主要试剂和仪器
• 4.2.1 主要仪器设备
• 4.2.2 主要试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 总DNA提取
• 4.3.2 细菌16S rRNA PCR扩增
• 4.3.3 PCR目标产物回收
• 4.3.4 细菌16S rRNA克隆文库构建及阳性克隆的筛选
• 4.3.5 RFLP分型
• 4.3.6 克隆文库分析
• 4.3.7 系统发育分析及核酸序列收录号
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 样品总DNA的提取和目的基因的扩增
• 4.4.2 细菌16S rRNA克隆文库的RFLP分型
• 4.4.3 克隆文库覆盖率分析
• 4.4.4 细菌16S rRNA系统发育学分析
• 4.5 讨论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表