沙漠结皮中耐盐碱细菌的分离及其固沙特性研究

摘要

土地沙漠化导致土壤肥力下降，生物多样性降低，由此带来许多环境问题和经济问题。近年来，全球范围内的干旱、半干旱和亚湿润地区沙漠化程度加快，相关治理研究引起了人们的广泛关注。在各种流动沙地固定方法中，利用微生物结皮固沙作为一种新型的固沙方式，具有适应性强、成本低、见效快等优势，应用前景广阔，而相关研究报道略显薄弱。柴达木盆地是我国海拔最高的沙漠，自然环境恶劣。本研究对柴达木盆地沙漠中耐盐碱菌株进行分离，分析菌株潜在固沙能力，并结合菌株生理生化特征阐明了其固沙机理，为利用微生物技术进行固沙、治沙提供了科学依据及宝贵的种质资源。
　　本研究主要内容包括：⑴用低盐高碱和高盐低碱两类培养基，从沙漠土壤结皮中分离出19株耐盐碱菌株。通过16S rRNA基因鉴定，分离菌株归为2个类群，厚壁菌门（Firmicutes）16株，占总数的84.2％，其余为变形菌门（Proteobacteria）3株。分别归属于海球菌属(Marinococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、糖球菌属(Gracilibacillus)、动性球菌属(Planococcus)、动性微菌属(Planomicrobium)、盐水球菌属(Salinicoccus)和盐单胞菌属(Halomonas)。⑵细菌盐耐受性实验表明：NaCl为0.85%的条件下有15株菌可以正常生长；NaCl浓度为5%~10%的条件下19株菌均可正常生长；NaCl浓度为15%的条件下共有13株菌可以正常生长；NaCl浓度为20%的情况下有3株菌AX14、AX17、AX18可以正常生长；NaCl为25%的条件下，所有菌株均不能生长。有2株菌AX8、AX11生长最适盐浓度为0.85%，有2株菌AX4、AX5生长最适盐浓度为10%，其余菌株生长最适盐浓度为5%。细菌生长曲线表明：有9株菌是从10 h左右开始出现生长，有1株菌AX6从5 h开始生长，有8株菌从15 h开始生长，有1株菌AX16从30 h开始生长。细菌碱耐受性实验表明：所有菌株均可在pH6~pH9条件下生长，有5株菌AX1、AX2、AX3、AX6、AX19生长最适pH为8，其余菌株生长最适pH为7。⑶菌株对碳源的利用实验表明，菌株AX11和AX18利用单糖的种类最多，达13种单糖。菌株AX1和AX2利用单糖的种类最少，只能利用7种。19株菌对磷酸己糖的利用为2~3种不等。菌株AX3只能利用6种羧酸、酯和脂肪酸，相对于其他菌株较低。⑷细菌固沙实验表明，19株菌及其培养物具有一定的沙粒团聚效果。菌株 AX1和AX10的结皮厚度超过7 mm，其中以菌株AX1培养物凝结沙块的能力最强，其沙块结皮的平均厚度达到7.456 mm。其余有13株菌的结皮厚度在5~7 mm，有2株菌的结皮厚度小于4 mm，其中AX9的结皮厚度最小为3.826 mm，而喷洒无菌培养液的对照沙子不能形成结块。沙粒团聚体实验表明，AX4、AX5和AX10的平均重量直径较高，平均值分别为305.31μm、356.7μm、288.29μm，且均为盐单胞菌属（Halomonas）。AX19的平均重量直径最低41.574μm，为糖球菌属（Gracilibacillus）。⑸细菌胞外多糖含量测定实验表明，多糖含量大于800 mg/L的共有6株菌，其中菌株AX10的多糖含量达到1087mg/L。有两株菌AX6和AX18所产胞外多糖含量小于500 mg/L，AX18的多糖含量最低为417 mg/L。对19株细菌所产的胞外多糖含量、结皮厚度、微团聚体稳定性进行数据统计及相关性分析，结果表明产多糖能力与细菌结皮厚度呈极显著相关（r=0.669，p=0.002），菌株产多糖能力与微团聚体稳定性呈极显著相关（r=0.638，p=0.003）。初步分析细菌能够使沙粒团聚成块可能的原因之一是其分泌胞外多糖将砂粒粘结在一起。

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1 绪论

1.1土地沙漠化与沙漠化治理

1.2 生物土壤结皮及其在荒漠化治理中的作用

1.3耐盐碱细菌的研究

1.4 研究目的、意义及研究方案

2 耐盐碱细菌的分离与鉴定

2.1 材料

2.2 研究方法

2.3 结果与讨论

3 耐盐菌株的生理生化特性

3.1 材料

3.2 方法

3.3 结果与讨论

4 耐盐碱菌株固沙特性研究

4.1 材料

4.2 方法

4.3 结果与讨论

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果