典型岩溶区土壤细菌多样性与碳酸酐酶活性及基因克隆研究

摘要

岩溶生态系统是重要的陆地碳汇之一,岩溶作用对大气CO2具有显著的回收效应。已有研究表明微生物及其碳酸酐酶对岩溶作用具有显著促进作用。碳酸酐酶(Carbonicanhydrase,EC4.2.1.1)是一种含锌的金属酶,能催化CO2和HCO3-的相互转换反应。本文以桂林丫吉岩溶试验场为例,并以思赖碎屑岩区为对照,研究了典型岩溶生态系统土壤中CA活性及细菌多样性的时空特征,并初步探讨了土壤细菌多样性与土壤CA活性的关系,同时,对产胞外CA的典型细菌进行了γ-CA基因的克隆与表达研究。本文结果为深入研究微生物及其CA在岩溶碳汇中的作用提供了一定的科学依据,并为进一步应用发酵工程与酶工程技术获取大量微生物CA进行固碳增汇研究奠定了基础。本文获得的主要结果如下:
　　(1)岩溶试验场土壤CA活性一般高于思赖碎屑岩区,且岩溶试验场不同地貌部位土壤CA活性存在明显差异,一般随土壤深度增加而降低。土壤CA活性的季节变化规律一般是春季上升、夏季最高、秋冬季较低。
　　(2)各样地土壤细菌多样性指数在2.57~3.91之间,UPGMA聚类分析表明土壤细菌多样性受地貌部位和季节的影响,岩溶试验场同一地貌部位,土壤细菌群落组成最相似。
　　(3)土壤细菌多样性与土壤CA活性具有一定的相关性,且相关性受季节的影响。
　　(4)克隆了产胞外CA的典型细菌的γ-CA基因,该基因片段长度为513bp,分子量为18.84kDa,等电点为6.42,分子结构模型预测该酶定位于细胞外,是一个具有左手平行β折叠结构域(LBH)的三聚体酶。通过构建PET-32a(+)RZγCA重组质粒,经原核表达后,γ-CA活性为21.08U/g湿菌体。

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1 绪 论

1.1 碳循环与岩溶碳汇

1.3 岩溶区土壤CA活性及细菌多样性研究进展

1.4 微生物碳酸酐酶研究进展

1.5 本文的研究目的和主要内容

2 典型岩溶生态系统土壤中碳酸酐酶活性的时空特征研究

2.1 研究区概况

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 典型岩溶生态系统土壤中细菌多样性的时空特征研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 典型细菌γ-CA基因的克隆和表达

4.1 材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

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