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题名: 能源作物叶际微生物群落研究
作者: 谷立坤
学位类别: 博士
答辩日期: 2009
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 白志辉 ; 张洪勋
关键词: 叶际微生物 ; 微生物群落 ; PCR-DGGE ; BIOLOG ; PLFA
中文摘要:       本文综合运用不同的现代生物学研究方法采用时间、空间上多点取样的方法,调查研究了大田种植条件下大豆、玉米、甘薯等能源作物在北京不同地区、不同时间的叶际表面微生物群落结构真实组成情况,了解了叶际微生物群落结构的稳定性及变化性。另一方面,由于某些微生物病菌等能够使农作物减产,使用农药已经成为一种常用的方法,其本质也是通过调整微生物群落的组成,抑制有害菌生长,从而避免植物的减产情况,本文同时研究了使用农药杀真菌剂对小麦的叶际微生物群落结构的影响,同时从小麦叶际分离筛选到一株在大田生产中能够对真菌病源微生物有较好拮抗性能的益生细菌,并对其进行了鉴定、系统发育分析的微生物学分析及生产上的发酵实验。研究获得以下成果: 1、利用BIOLOG技术和磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法,比较了北京通州、顺义、昌平、延庆地区玉米叶际微生物的多样性,并调查了延庆地区玉米叶际微生物群落在不同生长季节的变化情况。实验结果表明:1) PLFA分析结果发现所有检测样品中,革兰氏阳性细菌生物量均高于革兰氏阴性细菌生物量;2)聚类分析结果表明玉米叶际微生物群落结构明显受到时空因素的影响,不同地点、不同生长季节玉米叶际微生物群落结构有较大差异;3)BIOLOG分析结果表明6、7月份玉米叶际微生物碳源利用活性较8、9月份高,不同生长地点、生长时间的玉米叶际微生物碳源代谢差别明显。 2、利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术和磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法,比较了北京通州、顺义、昌平、延庆地区甘薯叶际细菌的多样性和生物量,并调查了通州地区甘薯叶际细菌群落在不同生长季节的变化情况。实验结果表明:1)PLFA分析结果发现所有检测样品中,革兰氏阳性细菌生物量均高于革兰氏阴性细菌生物量;2)PCR-DGGE方法与PLFA方法聚类分析结果较一致,甘薯叶际细菌群落结构受到时空因素、甘薯生理特性等的影响,不同地点、不同生长季节甘薯叶际细菌群落结构有较大差异;3)DGGE条带测序分析表明,Pseudomonas sp.在不同地点的甘薯叶际均为保守菌群,Bacillus sp., Acinetobacter sp., Weissella sp., Bradyrhizobium sp., Enterococcus sp., Pantoea sp.分别为不同条件下甘薯叶际细菌的优势菌群。 3、利用PLFAs和PCR-DGGE方法研究比较了北京通州、顺义、昌平、延庆地区大豆叶际细菌的多样性和生物量,同时研究了通州地区不同时间的叶际微生物群落结构特点。实验结果表明:1)PLFA实验表明细菌是大豆叶际微生物群落中的优势菌,没有检测到真菌的PLFA脂肪酸成份,革兰氏阳性菌又在叶际细菌中占有多数,含量远高于革兰氏染色阴性菌;2)PCR-DGGE聚类分析结果与PLFA聚类分析结果相似, 顺义,通州,昌平的大豆叶际微生物组成更为相似,且和延庆地区差别较大,通州地区不同时间采集的大豆叶际微生物也有一定差别。3)通过本次研究,发现 Pseudomonas sp. 存在于所有叶际微生物群落中, 具有作为基因工程受体菌的潜力。我们也发现了叶际中存在Lactococcus lactis, Buchnera aphidicola, Weissella sp., Enterobacter sp., Comamonas sp.,Chryseobacterium sp.,其中Acinetobacter baylyi尚未在大豆叶际微生物中报道过。同时,结合PLFA分析结果,认为革兰氏阳性菌较革兰氏阴性菌更有研究潜力。 4、利用16S rDNA克隆文库和PCR-DGGE方法研究了在大田正常喷洒使用农药杀菌剂烯肟菌脂对小麦叶际微生物落的影响。实验结果表明:1)16S rDNA克隆文库和PCR-DGGE方法的分析结果均表明小麦叶际细菌主要由γ-变形菌亚门的种属构成;2)PCR-DGGE结果揭示了农药烯肟菌脂处理对小麦叶际细菌群落结构的影响,3)系统发育分析表明农药处理对小麦叶际细菌群落结构影响明显,Pantoea sp.,Pseudomonas sp.等细菌在小麦叶际存在、并可能有特殊的作用。 5、采用平板对峙的培养筛选方法,通过大量的筛选,从小麦叶片中分离得到1株有效拮抗病原真菌的生防细菌。实验结果表明:1)该菌株在PDA固体培养基上的拮抗实验中表现出对部分植物病原菌(灰葡萄孢霉等)的高效拮抗效果;2)16S rDNA基因序列初步鉴定该菌株为Paenibacillus polymyxa,同时对该菌进行了16S rDNA基因序列的同源性比较和系统发育分析及抗生素敏感性、PLFA组成分析;3)在菌株的发酵生产比较实验中,发现该菌株可以有效的利用味精发酵废水,马铃薯淀粉废液加工废水中的营养物质进行生产并得到较高菌量,并得出该菌株在30-34℃,2%的种子量,以味精废水中的硫酸铵等为氮源,以马铃薯淀粉废液加工废液中的碳水化合物为碳源,pH 5.5-7.0,200 r/min的条件下15h即可达到最大生产量。
英文摘要:       The indigenous microbial communities that reside within the plant phyllosphere are highly diverse and include many different species of bacteria, filamentous fungi, yeast and algae. These phyllosphere microbes which often play important ecological roles are an important composition of plant ecological system. The ralationship beween plant and microorganism are complex. Some bacteria and fungi are now widely used to control pests and plant diseases. However these pesticides may also alter the microbial composition within the phyllosphere, thereby affecting the community’s ecological and functional properties. But there is few report of the phyllosphere microbes of energy plants.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/35010
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能源作物叶际微生物群落研究.pdf(1627KB)学位论文--限制开放 联系获取全文

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谷立坤. 能源作物叶际微生物群落研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009.
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