铜污染对土壤微生物活性的影响及其PCR-DGGE分析

论文摘要

本文以铜污染农田种植系统为试验平台,分析了不同季节、不同作物生产背景下,不同程度的铜污染对土壤微生物活性的影响,并利用PCR-DGGE对土壤微生物多样性进行了分析,探讨了铜污染在作物周年种植过程中对农田土壤微生物活性影响的动态变化。主要研究结果如下:1、低浓度的铜污染（200ppm）明显降低了小麦不生育时期土壤微生物生物量碳的含量,促进了水稻不同生育期土壤微生物生物量碳的含量提高,浓度的铜污染（400ppm）对小麦及水稻不同生育期土壤微生物生物量碳的含量均有抑制作用;种植小麦或水稻品种不同,均可影响土壤微生物生物量碳对铜污染的敏感程度;无论是小麦还是水稻,生育后期（成熟期）土壤微生物生物量碳对铜污染的敏感性总体上大于生育前期（灌浆期或抽穗期）。2、低浓度的铜污染明显降低了小麦和水稻不同生育期土壤微生物基础呼吸强度,高浓度铜污染明显降低了小麦不同生育期土壤微生物基础呼吸强度,但明显提高了水稻不同生育期土壤微生物基础呼吸强度;种植小麦或水稻品种的不同,均可影响土壤微生物基础呼吸对铜污染的敏感程度;从不同生育期土壤微生物基础呼吸对铜污染敏感程度看,小麦生育前期高于生育后期,而水稻生育后期高于生育前期。3、低浓度的铜污染明显提高了小麦和水稻不同生育期土壤氨化作用,高浓度的铜污染明显提高了水稻不同生育期土壤微生物氨化作用,但明显降低了小麦不同生育期土壤微生物氨化作用;种植小麦或水稻品种的不同,均可影响土壤微生物氨化作用对铜污染的敏感程度;从不同生育期土壤微生物氨化作用对铜污染敏感程度看,小麦及水稻生育前期总体上均高于生育后期。4、不同程度的铜污染均明显降低了小麦和水稻不同生育期土壤微生物硝化作用;种植小麦或水稻品种的不同,均可影响土壤微生物硝化作用对铜污染的敏感程度;从不同生育期土壤微生物硝化作用对铜污染敏感程度看,不同小麦及水稻品种差异很大。5、利用凝胶成像分析软件对不同程度铜污染土样DGGE图片的分析结果表明:铜污染条件下,小麦生长季节基因条带数目明显增加,而水稻生长季节则相反,说明铜污染对土壤微生物群落结构可能产生影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 文献综述
• 1. 重金属对土壤微生物生物量的影响
• 1.1 土壤微生物量生物量的基本概念及测定意义
• 1.2 重金属污染对土壤微生物生物量碳的影响
• 2. 重金属污染对土壤生物活性的影响
• 2.1 重金属污染对土壤呼吸作用的影响
• 2.2 重金属污染对土壤生化作用过程的影响
• 3. 重金属污染对土壤微生物群落结构的影响
• 4. 分子生物学技术在分析微生物群落结构中的应用
• 4.1 DGGE（变性梯度凝胶电泳）在微生物生态研究中主要方面的应用
• 4.1.1 研究微生物类群的多样性:
• 4.1.2 用于环境中微生物变化的动态监测:
• 4.1.3 有助于发现新的微生物
• 4.1.4 用于不同DNA 提取方法效果的比较
• 4.1.5 对功能基因多样性的研究
• 4.1.6 DGGE 技术所存在的缺限
• 4.1.7 减少实验偏差的解决办法
• 5. 问题与展望
• 5.1 土壤的非均质性
• 5.2 重金属胁迫的根际效应
• 5.3 重金属胁迫的离子效应
• 5.4 重金属胁迫下土壤质量评价的微生物指标体系
• 5.5 重金属污染土壤微生物修复的技术难题
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤和土培实验的设计
• 1.2 取样
• 1.3 土壤微生物活性指标的测定
• 1.3.1 土壤微生物生物量碳的测定
• 1.3.2 土壤微生物呼吸强度的测定
• 1.3.3 土壤氨化作用的测定
• 1.3.4 土壤硝化作用的测定
• 1.4 土壤微生物菌种群结构的PCR-DGGE 分析
• 1.4.1 土壤总DNA 的提取
• 1.4.2 土壤样品微生物的16SrRNA 基因V3 区基因片段的PCR 分析
• 1.4.3 扩增后16SrDNA 基因片段DGGE 实验
• 2 结果和分析
• 2.1 铜污染对土壤微生物相关活性指标的影响
• 2.1.1 铜污染对土壤微生物生物量碳的影响
• 2.1.2 铜污染对不同作物土壤微生物基础呼吸强度的影响
• 2.1.3 铜污染对不同作物土壤氨化作用的影响
• 2.1.4 铜污染对不同作物土壤硝化作用的影响
• 2.2 铜污染不同作物土壤微生物种群结构的PCR-DGGE 分析
• 2.2.1 铜污染不同作物土壤总DNA 的提取
• 2.2.2 铜污染不同作物土壤总DNA 的16srRNA 基因片段的PCR 分析
• 2.2.3 扩增后16srRNA 基因片段的DGGE 分析
• 3 讨论
• 参考文献
• 致谢