检索结果-南通市图书馆

作者：李庆波郑州大学

学位级别：硕士

目的评价河南某冶炼工厂周围农田土壤重金属污染状况,并探讨重金属污染对该地土壤中细菌群落的影响。材料与方法于该工厂西侧(该地常年主导风向下风侧),依次选择距离工厂主烟囱741556m的7块农田观察区(G17),分4个季度共采集28个混合土样... 详细信息

目的评价河南某冶炼工厂周围农田土壤重金属污染状况,并探讨重金属污染对该地土壤中细菌群落的影响。材料与方法于该工厂西侧(该地常年主导风向下风侧),依次选择距离工厂主烟囱741556m的7块农田观察区(G17),分4个季度共采集28个混合土样,固体测汞仪法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法测定土壤中汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、铬(Cr)8种重金属含量。单项累积指数法和内梅罗指数法进行重金属累积性评价,Hakanson潜在生态危害指数法进行土壤生态风险评价。采用美国国家环保局推荐的健康风险评估模型,评价8种重金属对成人和儿童健康产生的非致癌风险和致癌风险。运用基于16S rDNA的PCR-DGGE方法和illumina MeSeq平台测序方法,对7块农田土壤细菌群落进行比较分析。结果1.重金属污染状况:(1)Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn等6种金属均在G1观察区出现超标,28份农田混合土样中超标最严重的是Cd和Pb,其最大超标倍数为42.33和6.43。(2)距离工厂最近的G1、G2观察区的6种重金属含量高于G47观察区,差异均具有统计学意义(P值均小于0.05)。Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn等6种重金属含量与距工厂的距离呈负相关,P值均小于0.05。(3)6种重金属含量之间具有正相关性,相关具有统计学意义(P测序方法共检出34个门、99个纲、138个目、152个科、166个属和50个种。变形菌门、放线菌门、酸杆菌门等优势菌门占总细菌微生物的相对丰度达95%以上。G1观察区的Chao指数、ACE指数、Simpson指数和Shannonz指数等细菌微生物多样性指数最低,分别为4009.14、4180.53、9.40和0.994,远低于细菌多样性最高的G7观察区。绿菌门、装甲菌门、迷踪菌门和拟杆菌门在7块观察区中的丰度分布差异有统计学意义(P<0.05)。在污染最严重的G1观察区,绿菌门的相对丰度最高,与其他观察区相比差异均具有统计学意义(P值均小于0.001);其装甲菌门相对丰度最低,与污染最轻的G7观察区相比差异具有统计学意义(P值小于0.05)。G1观察区与G37等5个观察区相比,节细菌属、贪铜菌属、芽球菌属等细菌的相对丰度增加,热单孢菌属、厌氧氨氧化菌属(Candidatus Solibacter)的相对丰度降低,差异均有统计学意义(P值均小于0.05)。冗余分析显示,重金属含量对不同观察区细菌群落分布的影响大于含水率等理化性质因素。结论***、Pb、Hg和As等金属是该地农田的主要重金属污染物;Cd、Pb、Hg的污染程度达到重度累积,存在极强生态危害;Pb含量对儿童健康具有非致癌风险;As含量对成人和儿童均具有致癌风险。2.重金属污染降低了该地农田土壤中细菌微生物多样性,是影响土壤细菌群落分布的主要因素,主要降低了装甲菌门、热单孢菌属、厌氧氨氧化菌属等细菌的丰度。

关键词：农田土壤重金属细菌群落健康风险评价 illumina测序

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硅藻页岩对水稻根际土壤及微生物群落的影响

硅藻页岩对水稻根际土壤及微生物群落的影响

作者：于涵哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

目前,因农田土壤开垦过度、肥料施用过量,导致土壤环境被破坏、肥力下降,严重阻碍农田土壤的可持续利用。硅藻页岩由于有丰富的纳米微孔、超强吸附等优良特性,向土壤中施用硅藻页岩可以改善土壤环境,促进作物生长。因此,本研究设置了施... 详细信息

目前,因农田土壤开垦过度、肥料施用过量,导致土壤环境被破坏、肥力下降,严重阻碍农田土壤的可持续利用。硅藻页岩由于有丰富的纳米微孔、超强吸附等优良特性,向土壤中施用硅藻页岩可以改善土壤环境,促进作物生长。因此,本研究设置了施用硅藻页岩的水稻试验区,于初次施肥时一次性添加硅藻页岩粉0kg/hm(CK)、150kg/hm(DS10)、300kg/hm(DS20)、600kg/hm(DS40),在水稻成熟期采集试验田中水稻根际的土壤样品,测定土壤理化性质及酶活性,并采用illumina Miseq测序技术,研究不同剂量的硅藻页岩对水稻根际土壤中细菌及真菌群落丰度、多样性及结构的影响,解析硅藻页岩与土壤理化因子和微生物群落间的关系。本研究为农业上合理施用硅藻页岩资源提供参考依据。主要的研究结果如下:1.硅藻页岩施用后土壤pH值降低了1.73%-6.14%,全氮含量增加了20.69%-51.72%,速效氮含量增加了25.05%-32.76%,速效钾含量增加了19.05%-38.78%。土壤有机碳含量在DS10和DS20处理中增加了46.21%和32.94%,土壤全磷含量在DS10和DS20处理中增加了24.97%和17.52%,土壤速效磷含量在DS40处理中降低了20.34%,土壤全钾含量在各硅藻页岩处理中均没有发生显著变化。2.硅藻页岩施用后土壤脱氢酶活性显著降低,过氧化氢酶活性没有显著改变,蔗糖酶活性增加了18.03%-45.48%,淀粉酶活性增加了19.66%-37.06%,纤维素酶活性增加了11.71%-169.49%。土壤脲酶活性在DS10和DS20处理中增加了21.31%和29.51%,在DS40处理中降低了50%。土壤酸性磷酸酶活性在DS10处理中增加了24.05%,在DS20处理中无显著变化,在DS40处理中降低了19.59%。硅藻页岩施用过后,土壤各种酶活性与理化性质具有不同程度的相关关系。3.硅藻页岩施用后土壤细菌群落丰富度指数降低了0.28%-1.02%,多样性指数降低了0.33%-1.96%;土壤真菌群落丰富度指数降低了7.98%-34.51%,多样性指数在DS10处理中增加了20.14%,在DS40和DS20处理中降低了21.49%和46.23%。主成分分析表明,硅藻页岩改变了土壤细菌及真菌群落的结构。群落组成分析显示,硅藻页岩影响了土壤细菌及真菌群落组成,变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势细菌门,子囊菌门和担子菌门为优势真菌门。与对照处理相比,变形菌门相对丰度在DS40处理中增加了3.33%,绿弯菌门相对丰度在硅藻页岩的各处理中增加了3.64%-14.06%,硝化螺旋菌门相对丰度在DS10和DS40处理中增加了8.33%和11.43%,子囊菌门在DS20处理中增加了24.77%,在DS10和DS40处理中降低了9.48%和17.32%。物种与环境因子关联分析表明,土壤速效氮、全氮、全磷、全钾与细菌群落组成有极显著相关关系,土壤速效磷、速效氮与真菌群落组成有极显著相关关系,说明硅藻页岩施用后土壤细菌及真菌群落结构的变化可能由土壤理化性质的改变间接引起。

关键词：硅藻页岩土壤理化性质土壤酶 illumina测序土壤微生物群落

氮磷添加对高寒草甸土壤真菌群落结构的影响和地上地下偶联关系的研究

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氮磷添加对高寒草甸土壤真菌群落结构的影响和地上地下偶联关系的...

作者：胡灵刚兰州大学

学位级别：硕士

土壤微生物作为地下生物群落的重要组成部分,在养分循环、能量流动和联系地上生物群落中有重要作用。之前的研究主要聚焦于地上生物群落的变化,忽视了地下生物群落在生态系统中的重要性。地上和地下群落之间的联系直接影响着生态系统的... 详细信息

土壤微生物作为地下生物群落的重要组成部分,在养分循环、能量流动和联系地上生物群落中有重要作用。之前的研究主要聚焦于地上生物群落的变化,忽视了地下生物群落在生态系统中的重要性。地上和地下群落之间的联系直接影响着生态系统的功能,也关乎到未来全球气候变化和生态系统平衡。近年来,植物-微生物-土壤系统的研究越来越受到重视,目前的研究表明,氮沉降影响了地上地下生物群落和生态系统的功能,然而还不清楚,在不同类型施肥处理中,植物-微生物-土壤系统之间的直接或间接的相互作用。青藏高原作为世界“第三极”,拥有独特的地理和生态环境,海拔高、气温低、辐射强等因素使得该区域成为全球气候变化的敏感区。近年来,由于人类活动的增加使青藏高原大气氮沉降变得十分明显,因此深入了解青藏高原高寒草甸地上地下生物群落对可利用营养元素变化的响应能够对未来生态系统变化进行预测,并为其制定保护措施提供理论指导。本研究以连续四年N、P及NP梯度施肥处理的青藏高原高寒草甸土壤为研究对象,采用illumina高通量测序和qPCR技术对土壤微生物群落变化进行分析,将得到的微生物群落数据与地上植物信息及土壤理化整合并建立偶联模型,阐明植物-微生物-环境三者之间的关系,进而阐述土壤微生物类群响应环境变化的机制及其对生态系统功能和稳定性的影响,为青藏高原高寒草甸可持续发展提供理论依据和技术支撑。主要实验结果如下:1.氮磷施肥对土壤真菌群落的影响土壤真菌群落高通量测序结果显示,ITS基因的ITS1区测序共获得298620条优化序列和1486个OTU。通过物种分类学注释,土壤真菌群落在门水平上可划分为7个不同类群,主要菌门的相对丰度分别为子囊菌门57.01%、担子菌门13.30%、和接合菌门5.64%。在NP共施肥处理中,土壤真菌α多样性Chao1指数和真菌OTU数目在不同梯度施肥之间有显著差异。在分别添加N或P肥时,土壤真菌α多样性和真菌ITS基因拷贝数均无显著变化。结合NMDS和ANOSIM分析土壤真菌群落结构变化,研究结果表明NP共施肥处理显著影响了土壤真菌群落结构,单独添加N或P肥对土壤真菌群落结构无明显影响。2.环境因子对土壤真菌群落的影响通过RDA和Mantel test研究土壤因子和植物特性对土壤真菌群落结构的影响,结果表明pH(r=0.31,P=0.04)是影响真菌群落结构的主要因子。把土壤所有理化作为土壤因子,植物生物量和植物物种数作为植物因子,通过VPA分析发现两个变量均对真菌群落结构有较大的影响,但土壤因子34.11%的单独解释量远大于植物因素6.92%的单独解释量。Spearman相关分析结果显示土壤真菌群落α多样性与所有土壤理化因子之间均无显著相关,并且,土壤真菌ITS基因拷贝数和细菌/真菌丰度的比值也与所有土壤理化因子无明显相关。通过回归分析发现,担子菌门的相对丰度随硝态氮含量和植物物种丰富度的增加而降低,随土壤pH的增加而增加。在单独添加N、P或者NP共施时,土壤真菌α和β多样性与植物群落α和β多样性之间无显著联系,在单独添加N或P肥时,土壤真菌丰富度和植物物种丰富度呈现显著正相关。土壤腐生真菌的相对丰度与土壤pH、土壤含水量和禾草生物量显著相关;土壤共生真菌的相对丰度随硝态氮和植物生物量的增加而增加。3.植物-微生物-土壤偶联关系构建结构方程模型结果显示,N添加通过改变NO-N含量直接影响细菌丰富度进而改变了细菌群落组成;通过改变土壤pH直接影响了古菌和真菌丰富度,通过改变植物物种丰富度间接影响了古菌、真菌丰富度和群落组成。P添加对古菌群落有直接和间接地影响,AP含量的增加直接影响了古菌群落组成,AP通过改变植物物种丰富度间接影响了古菌丰富度;对于细菌和真菌而言,P添加通过影响植物物种丰富间接地改变了细菌和真菌群落组成。NP添加时,AP直接影响了古菌和真菌群落组成,AP通过改变地上植物生物量间接影响了古菌和真菌群落组成。在N或NP添加中,土壤NH-N浓度是引起古菌和真菌群落变化的主要因素,NO-N浓度是引起细菌群落变化的主要因子;相对于细菌,古菌群落和真菌群落与地上植物群落联系更为密切。

关键词：高寒草甸施肥 illumina测序真菌群落植物-微生物-土壤系统

基于宏基因学的农田土壤微生物响应气候变化的机理解析

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基于宏基因学的农田土壤微生物响应气候变化的机理解析

作者：刘珊珊清华大学

学位级别：硕士

由于人类活动的影响，大气中CO2、CH4、N2O等温室气体的浓度大幅度上升，造成地球表面温度的升高、世界降水格局的变化以及极端气候的频繁出现等气候现象，这些气候变化对土壤微生物群落及地上植被的生存环境形成了压力，最终将会影响... 详细信息

由于人类活动的影响，大气中CO2、CH4、N2O等温室气体的浓度大幅度上升，造成地球表面温度的升高、世界降水格局的变化以及极端气候的频繁出现等气候现象，这些气候变化对土壤微生物群落及地上植被的生存环境形成了压力，最终将会影响到整个生态系统的生产力和稳定性。本研究在我国东部南北大范围的不同气候带上，针对农田生态系统选择了黑龙江海伦的黑土、河南封丘的潮土、江西鹰潭的红壤三种典型土壤，通过不同气候带之间的土壤交互置换试验模拟气候变化，从而研究气候变化对土壤微生物的影响。利用GeoChip3.0的宏基因组学技术集中研究了红壤的置换试验，即将鹰潭的红壤转移置换到封丘和海伦模拟气候变冷的效应。研究发现经过四年的土壤置换试验，土壤中与氮相关的营养元素和微生物群落均发生显著变化，但是气候变化对微生物的影响可以被玉米的种植抵消，说明玉米种植对微生物的影响高于气候变化的影响;微生物功能结构的变化不仅和气候条件相关，还与土壤理化性质和地上生物量相关;且土壤的硝化过程和amoA-AOA（氨氧化古菌）和amoA-AOB（氨氧化细菌）存在显著的正相关性。在红壤研究基础上，连续多年采样，并同步研究三种类型的土壤，采用更先进的宏基因组学技术（illumina测序和GeoChip4.6），从物种和基因层面研究土壤微生物。研究发现经过6年的气候波动，三种类型土壤的微生物多样性、群落物种和功能结构均发生显著变化;该变化与环境因子的变化呈显著正相关;土壤有机质是决定土壤微生物群落变化的重要因素，并影响着土壤碳循环基因的变化。将三种类型土壤分别转移置换到不同气候带下，微生物群落的物种和功能结构均发生显著变化，且在黑土和潮土中，微生物群落物种与功能结构之间存在正相关性;环境因子对微生物群落物种和功能结构的显著变化起决定性作用，特别是氨态氮，与微生物群落结构的变化密切相关，大部分参与氮循环的基因丰度都下降，显示土壤氮循环过程被削弱。综上所述，本研究发现农田土壤微生物群落对气候变化非常敏感，土壤微生物的变化除与气候条件相关外，还与土壤中的营养元素循环显著相关，本研究利用宏基因组学技术首次发现氮素是影响微生物的最敏感因素之一，说明氮素是农田地下生态系统的主要调控因子。

关键词：土壤微生物群落气候变化土壤置换功能基因芯片 illumina测序

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煤气化废水生物处理系统中的微生物群落特性

煤气化废水生物处理系统中的微生物群落特性

作者： Sadhana Sah 清华大学

学位级别：硕士

随着煤气化工业的不断发展,中国正面临着由此带来的一系列环境问题。生物处理是煤气化废水处理的核心处理工艺,其中微生物是污染物去除的主体,但对其认识尚十分有限。因此,本研究以两套试验系统(含有固定载体的AO-MBR系统)为对象,考察... 详细信息

随着煤气化工业的不断发展,中国正面临着由此带来的一系列环境问题。生物处理是煤气化废水处理的核心处理工艺,其中微生物是污染物去除的主体,但对其认识尚十分有限。因此,本研究以两套试验系统(含有固定载体的AO-MBR系统)为对象,考察其微生物群落特性,以期为煤气化废水的生物处理工艺提供设计和运行的理论支持。分别从两个系统的缺氧、好氧和膜池采集污泥混合液样品,并采用高通量测序方法对其微生物群落特性进行了研究。分类结果表明,系统中变形菌门所占丰度最高,其变形菌纲为优势纲。基于微生物群落多样性指数的数据分析表明1号系统的缺氧池、好氧池和膜池中各样品的群落多样性、均匀性和多度指数无明显差异(P>0.05)。采用不相似性检测方法Adonis,ANOSIM和MRPP的分析结果表明1号系统的缺氧池、好氧池和膜池中微生物群落结构无明显差异(P>0.05)。同时,聚类分析表明,1号系统中相邻反应池中的微生物群落更相近。此外,Mantel test结果表明进水总氮浓度与微生物群落结构呈显著正相关(P<0.05)。移动窗口分析结果表明2号系统膜池(E)中的微生物变化速率(0.83%-7.72%)低于1号系统膜池(D)中的微生物变化速率(0.85%-15.63%)。这是由于2号系统中水力负荷的增幅(从222L/m3.d增长至267L/m3.d)小于1号系统中水力负荷的增幅(从222L/m3.d增长至356L/m3.d)。这一结果可能表明,水力负荷变化越大,微生物变化速率越大。此外,采用幂律方程进行物种-时间关系(TTR)分析的结果表明,两个系统的膜池中的微生物群落均符合幂律关系。1号系统的膜池内微生物群落的时间周转率为0.13(R2=0.99),低于系统2膜池中微生物群落的时间周转率0.20(R2=0.99)。

关键词：煤气化废水 illumina测序微生物群落微生物动态变化物种-时间关系(TTR)

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乳腺癌对人体皮肤微生物影响的研究

乳腺癌对人体皮肤微生物影响的研究

作者：曹玉雪吉林大学

学位级别：硕士

研究背景乳房组分包括皮肤,纤维组织,乳腺和脂肪。正常生理机能下,乳房中细胞有序地进行新陈代谢,而有时这种正常的代谢和生长过程可能会发生错误:新的细胞不需要时也会形成,衰老细胞凋亡行程阻碍,从而使得多余的细胞堆积形成肿块。乳... 详细信息

研究背景乳房组分包括皮肤,纤维组织,乳腺和脂肪。正常生理机能下,乳房中细胞有序地进行新陈代谢,而有时这种正常的代谢和生长过程可能会发生错误:新的细胞不需要时也会形成,衰老细胞凋亡行程阻碍,从而使得多余的细胞堆积形成肿块。乳腺上皮组织中形成的恶性肿块即乳腺癌。在世界范围内,乳腺癌是女性中的头号杀手,且由于其异质性、高侵袭性和生理特征复杂性,导致多年来乳腺癌研究进展缓慢。研究显示,乳腺癌的发生发展和临床病理特征与人体微生物组的改变息息相关。乳房组织自身菌群、肠道菌群以及部分身体远端部位的微生物群均已经过研究检验,会因乳腺肿瘤病变状态而有所改变。而皮肤作为人体表面最大的器官,其菌群平衡对许多疾病都存在显著影响。这提示了乳腺癌和皮肤菌群之间可能具有某种未知的相关性。与肠道中的微生物相似,皮肤微生物在抵御入侵病原体、免疫系统的形成以及天然产物的分解等方面都有着重要的作用。当皮肤处于健康状态时,皮肤微生物与人体皮肤和外部环境一起构成了平衡和稳定的皮肤微生态,若一旦遭受环境改变或病原菌侵袭等使平衡被打破,引发微生态失衡,将会对宿主产生一系列屏障受损、引发或加速病变的连锁效应。近期有研究显示,皮肤微生物对宿主的保护性作用不仅限于皮肤表面一些诸如痤疮和特异性皮炎等常见疾病,还具备通过阻碍DNA合成而抑制肿瘤的潜能。这为日后皮肤微生物的研究指点了新的方向。本实验通过分析乳腺癌患者的皮肤菌群,探讨乳腺癌患者与健康人之间可能存在的菌群特征差异。研究目的乳腺癌作为全球范围内女性的头号杀手,因其复杂性一直没有合适的筛选方式,大部分患者确诊时已经是中晚期。本研究应用高通量测序技术,选择皮肤微生物群最多样和稳定的干燥部位,分析乳腺癌患者治疗前后与健康人群皮肤微生物群的异同,初步探索皮肤微生物与乳腺癌的关联,对日后找出可能存在的乳腺癌微生物风险标志和潜在的基于微生物的防治提供了初步参考。研究内容及方法为了探究乳腺癌患者与健康人群皮肤菌群的差异特征,选取未经过治疗的乳腺癌患者、经过1-3月治疗的乳腺癌患者和健康受试者各5名,受试者年龄均在50-60岁之间。在无菌环境下运用无菌拭子擦拭法采集受试者左前臂处皮肤样品。对样品进行DNA提取、PCR扩增、文库构建、illumina测序、生物信息学分析等一系列操作。研究结果患者组OTU数量较之健康组和治疗组呈显著降低,α多样性和β多样性低于健康组。三组之间在优势菌群上差异不显著,主要差异集中在丰度较低的菌种上。患者组整体细菌丰度和多样性降低,科、属水平上组内差异性更为剧烈,菌群组分更为复杂。其中梭杆菌门,放线菌科,微球菌科,梭杆菌科,韦荣球菌科,肠杆菌科,不动杆菌属和假单胞菌属丰度降低显著,与健康组差异显著。治疗组整体差异不显著,部分菌种相较于患者组丰度有所回升。

关键词：皮肤微生物乳腺癌高通量测序 illumina测序

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盐胁迫菊芋根的高通量转录组分析

盐胁迫菊芋根的高通量转录组分析

作者：牟慧芳东北林业大学

学位级别：硕士

大多数植物在高盐环境下不能生存或者产生生物量,而有些植物能够在盐度较高的环境下正常生长。菊芋(Helianthus tuberosus)是一种能够在较高盐度土壤中正常生长的草本植物,因块茎内富含菊糖以及其他具有药用价值的多种成分,在农业和医... 详细信息

大多数植物在高盐环境下不能生存或者产生生物量,而有些植物能够在盐度较高的环境下正常生长。菊芋(Helianthus tuberosus)是一种能够在较高盐度土壤中正常生长的草本植物,因块茎内富含菊糖以及其他具有药用价值的多种成分,在农业和医药等诸多产业方面都有较高的应用价值,并且成为研究的热点。关于菊芋耐盐的生理机制已经有所研究,本文分析盐胁迫下菊芋根的转录组,以利于从全基因组角度研究菊芋根响应盐胁迫的基因表达变化。实验应用二代测序(Next Generation Sequencing,NGS)的illumina Hiseq 4000测序技术,对未处理和150 mmol/L NaCl胁迫处理15天的菊芋幼苗根进行转录组深度测序。分析了菊芋根转录组在盐胁迫下的变化,发现了大量上调和下调的差异表达基因。随机选取了11条盐胁迫差异表达基因,利用实时定量PCR方法进行验证。具体结果如下:(1)菊芋根的对照组和处理组(150 mmol/L NaCl)分别得到1.5亿和1.7亿条高质量读长(Reads),在近50.25G的数据量中,高质量读长超过94%。(2)经de novo组装,获得190567条Unigenes,在各个数据库中注释结果如下:NR(NCBI non-redundant protein sequences)数据库65939条Unigenes,NT(NCBI nonredundant nucleotide sequences)数据库30259条Unigenes,KO(KEGG Ortholog database)数据库21718条Unigenes,SwissProt(A manually annotated and reviewed protein sequence database)数据库47089条Unigenes,PFAM(Protein family)数据库46340条Unigenes,GO(Gene Ontology)数据库47066条Unigenes,KOG(Clusters of Orthologous Groups of proteins)数据库21735条Unigenes,还有80511条Unigenes没有得到注释。(3)基因功能注释分析显示,菊芋根响应150 mmol/L NaCl胁迫的差异表达基因在GO数据库中注释,发现代谢过程(metabolic process)组分注释得到的基因最多有2315条。在KEGG数据库中注释,基因显著性富集前二十条途径中,核糖体(Ribosome)途径注释得到最多基因,包括134条上调、2条下调。(4)在差异表达基因中,随机选取11条进行实时定量PCR验证,得到的表达量趋势与转录组结果一致。

关键词：菊芋盐胁迫转录组 illumina测序实时定量PCR

大港油田石油污染土壤细菌多样性及其与环境因子关系的研究

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大港油田石油污染土壤细菌多样性及其与环境因子关系的研究

作者：刘臻天津大学

学位级别：硕士

天津市大港油田东临渤海,地下有丰富的新生代堆积物以及淡水资源,复杂的环境条件使大港油田土壤中蕴含了丰富的微生物资源。本研究选取了大港油田四种生境共26个土壤样品(3对未被石油污染的深浅层土壤和10对被石油污染的深浅层土壤),对... 详细信息

天津市大港油田东临渤海,地下有丰富的新生代堆积物以及淡水资源,复杂的环境条件使大港油田土壤中蕴含了丰富的微生物资源。本研究选取了大港油田四种生境共26个土壤样品(3对未被石油污染的深浅层土壤和10对被石油污染的深浅层土壤),对其进行了理化性质测定、微生物群落多样性测定和代谢通路丰度预测和具有抗菌活性的次级代谢产物测定等研究。这些研究全面探究了大港油田微生物群落多样性及其与环境因子的相关关系,为大港油田石油污染土壤的微生物修复以及微生物资源的挖掘提供重要信息。研究结果表明,测定的26个样品中包含9724种细菌。在门分类水平上,变形菌门、蓝藻细菌、厚壁菌门是土壤中的优势菌群。土壤中还有多种石油降解菌,如食烷菌属和分枝杆菌属等,说明大港油田在石油烃降解方面有着丰富的微生物资源。菌种多样性分析表明,大港油田土壤中细菌多样性由于石油污染而减小,而未被石油污染的深浅层土壤中菌群结构存在显著性差异。环境因素相关系研究结果表明,大港油田土壤群落多样性与石油污染浓度和批pH均呈显著负相关,石油污染浓度、有机碳含量和总氮含量是对土壤细菌群落影响最大的三个环境因素。对大港油田土壤细菌新陈代谢通路进行分析得出,细菌的次级代谢产物中蕴含着其他样本细菌所不具有的丰富抗菌活性产物资源,并进一步分离得到两种抑菌活性物质,环已酰亚胺和海藻糖。代谢通路功能预测指导了抗生素产生菌的高效筛选和具有抑菌活性的次级代谢产物分离纯化,说明细菌代谢通路功能预测对土壤微生物资源发掘具有针对性的指导意义。

关键词：大港油田土壤微生物 16Sr RNA illumina测序群落多样性代谢通路分析

生长素和赤霉素诱导棉花纤维起始发育的转录组学和蛋白质组学研究

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生长素和赤霉素诱导棉花纤维起始发育的转录组学和蛋白质组学研究

作者：姚良玉南京农业大学

学位级别：硕士

棉花是世界纺织工业的重要原料,具有重要的经济价值。其发育可以分为起始、延伸、次生壁加厚和成熟四个时期。起始期是决定棉花纤维数量的关键时期,同时这一时期植物激素的调控起到关键作用。因此从转录水平和蛋白质水平同时研究激素对... 详细信息

棉花是世界纺织工业的重要原料,具有重要的经济价值。其发育可以分为起始、延伸、次生壁加厚和成熟四个时期。起始期是决定棉花纤维数量的关键时期,同时这一时期植物激素的调控起到关键作用。因此从转录水平和蛋白质水平同时研究激素对于纤维起始发育的调控对于揭示纤维起始发育的分子机制具有重要意义。本试验以陆地棉徐州142开花前1天胚珠为起始材料,分别将胚珠培养在不加任何激素、添加0.5μMGA3、5μMIAA口0.5μM GA3+5μM IAA的BT液体培养基(Beasley and Ting's Medium)培养1天和3天。以无激素培养胚珠为对照,采用高通量illumina测序技术进行转录组测序,筛选(p1.3或Ratio<0.7,FDR<0.05)后共获得显著差异表达蛋白1,299个。GO功能注释和代谢路径的分析表明,差异表达蛋白主要参与核糖体组装、氧化磷酸化作用、次生代谢、脂肪酸代谢、三羧酸循环及碳固定代谢路径(p<0.05,q<0.05)。利用蛋白网络分析软件Pathway studio5.0预测激素诱导下差异表达蛋白间的相互作用,根据构建蛋白相互作用网络调节图发现,激素诱导下差异蛋白间的相互作用主要集中在：蛋白质合成/折叠/分解、RNA生物进程、翻译起始/延伸调控、电子传递、糖酵解、应激反应和运输。通过KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析鉴定细胞骨架蛋白类蛋白15个,其中肌动蛋白3个、肌动蛋白结合蛋白4个、微管蛋白2个、微管蛋白结合蛋白2个、膜联蛋白4个;细胞色素P450类蛋白5个,包括CYP73A家族2个,CYP75B家族2个,CYP98A家族1个;蛋白激酶类蛋白13个,包括5'-AMP活化蛋白激酶-催化α亚基1个、钙依赖型蛋白激酶2个、酪蛋白激酶1个、酪蛋白激酶Ⅱ-α亚基6个、细胞外信号调节激酶1个、丝裂原活化蛋白激酶1个、调节激酶1个。

关键词：棉花纤维植物激素 illumina测序 iTRQ技术网络调节

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生物炭对潜流人工湿地生物脱氮影响机理研究

生物炭对潜流人工湿地生物脱氮影响机理研究

作者：侯洁西南大学

学位级别：硕士

生物炭是指在无氧或少氧条件下各种生物质经过高温处理,部分生物质转化为油和气后产生的一类富碳产物。由于其高度的物理稳定性、生物化学抗分解性、较大的比表面积和多孔结构而被广泛用于土壤改良剂输入。生物炭可通过对土壤理化性质... 详细信息

生物炭是指在无氧或少氧条件下各种生物质经过高温处理,部分生物质转化为油和气后产生的一类富碳产物。由于其高度的物理稳定性、生物化学抗分解性、较大的比表面积和多孔结构而被广泛用于土壤改良剂输入。生物炭可通过对土壤理化性质的改变直接或间接地影响氮循环过程中硝化菌、反硝化菌等细菌的多样性、丰度及活性,继而影响土壤氮素物质循环。基于生物炭的这些特点,以及对湿地系统植物的有效利用,本研究欲通过将湿地收割植物炭化,加入人工湿地。并采用高通量测序等分子生物学技术,从微生物学角度探索生物炭对湿地中氮的迁移转化过程的影响机理,揭示生物炭对湿地系统中微生物群落结构的影响,为强化湿地脱氮提供理论依据。本文通过构建生物炭微型人工湿地系统,设置了12组不同COD:N（10:1、7:1和4:1）和生物炭添加量（30%、20%、10%、0%）的微型湿地系统,研究分析生物炭投加对湿地的脱氮性能、微生物代谢产物和生物群落结构的影响,结果表明:（1）所有湿地的DO出水均低于0.4mg/L,湿地长期处于厌氧状态。生物炭的添加都可以提高系统出水中的DO,低COD:N时,生物炭投加对出水DO影响显著（p＜0.05）,随着COD:N升高,生物炭投加对出水DO影响不显著。湿地出水pH明显低于进水时的pH,且生物炭的添加能够使湿地系统出水pH增高,影响显著（p＜0.05）,但生物炭投加量对湿地pH影响不显著。进水为COD:N=10:1的湿地系统出水pH明显低于COD:N=4:1和COD:N=7:1。（2）在不同COD:N条件下,COD的去除率都达到了80%以上,生物炭的添加对湿地系统中COD的去除具有显著效果。不同进水条件下,生物炭投加均能显著提高NH4+-N去除效果,且高生物炭投加比例能够显著降低湿地系统中NH4+-N的出水浓度。生物炭的添加对NO3--N去除没有显著影响,对湿地系统TN的去除影响与NH4+-N基本一致。（3）不同提取方法提取污泥EPS的能力相差较大,其中蒸汽法提取效率最高,且无大量细胞自溶的现象发生。因此,本试验采用蒸汽法提取生物炭湿地中的EPS。在不同碳氮比情况下,随着生物炭的投加,各湿地系统中EPS总量、组分及其变化规律都呈现出显著不同,微生物代谢方式存在差异。对不同填料层上的EPS进行红外光谱、分子量分布和三维荧光等分析。不同填料层上EPS的个别基团出现消失或减弱,且生物炭填料上EPS的物质分布发生向小分子物质偏移,说明两种污泥胞外聚合物特性有一定差异。荧光光谱分析发现,胞外聚合物中有类蛋白质和类溶解性微生物副产物且类蛋白质含量最高。（4）高通量测序结果显示,湿地样品共测出51个门类,变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）为湿地中优势菌群。COD:N=4:1时,生物炭的投加对优势菌群影响不显著。COD:N=7:1和COD:N=10:1时,生物炭的投加使生物炭湿地系统中细菌的主要优势物种存在明显差异。湿地中主要存在的脱氮功能菌群有Nitrosomonas、Nitrospira、Thauera、Thermomonas、Thiobacillus、Dechloromonas、Pseudomonas和Ferruginibacter菌属,为硝化和反硝化菌群。在不同进水条件下,生物炭投加能显著改变湿地中硝化细菌菌群和反硝化细菌菌群结构。通过聚类分析,可以发现生物炭的投加可以明显改变湿地系统微生物种群结构,高生物炭投加比例下影响更为显著。

关键词：人工湿地生物炭生物脱氮 illumina测序胞外聚合物