钾质粗面岩表生矿物风化芽孢杆菌分离筛选及其功能研究

摘要

本试验以南京小龙山钾矿区不同位点钾质粗面岩及附近土壤样品为材料，通过平板培养的方法筛选不同样品中可培养的芽孢杆菌，研究芽孢杆菌矿物风化能力，以及不同样品中芽孢杆菌种群结构和系统发育关系，并通过qRT-PCR的方法研究不同样品中芽孢杆菌16S rDNA丰度。研究结果为芽孢杆菌在岩石风化、土壤形成及元素循环中的作用提供依据。
　　2014年11月和2015年5月分别从土壤、岩石1、岩石2和岩石3四个位点共分离得到800株芽孢杆菌，2014年11月四个位点芽匏杆菌占总细菌比例分剐为6.7％、7.0％、8.6％和11.4％，2015年5月四个位点芽孢杆菌占总细菌的比例分别为6.5％、7.0％、7.4％和9.8％。通过7d摇瓶试验，分离到的芽孢杆菌从钾长石中释放的Al比对照增加3-18倍。16S rRNA基因序列分析表明，分离的芽孢杆菌隶属于Bacilluscereus、 Bacillus aryabhattai、 Bacillus anthracis、 Bacillus megaterium、 Bacillusthuringiensis、Bacillus amyloliquefacien、Bacillus subtilis、Bacillus aerophilus、Bacillustequilensis等9个种，其中Bacillus cereus和Bacillus aryabhattai为所有样品共有的种群，2014年11月采集的样品中，土壤样品芽孢杆菌种类最多，其中Bacillus aerophilus和Bacillus tequilensis为其特有的种，5月份采集的样品中，岩石1样品芽孢杆菌种类最多，其中Bacillus amyloliquefaciens为其特有的种，其它样品未发现特有的芽孢杆菌。从每个样品分离得到的芽孢杆菌中筛选一株高效的矿物风化菌株进行15 d动态摇瓶试验，结果显示，所有菌株均能显著降低发酵液pH值且产生葡萄糖酸，葡萄糖酸均在第1d达到最大值(1300-1800 mg L-1);与对照相比，接菌处理发酵液中Fe、Al含量分别提高了2.3-15倍和10.3-18.8倍，另外，发酵液中Ca和K的含量与对照相比也有明显的提高。
　　为了更好的分析样品中芽孢杆菌丰度，通过细菌通用引物和设计的芽孢杆菌属特有引物进行qRT-PCR，结果表明，土壤样品、岩石1、岩石2和岩石3样品芽孢杆菌丰度分别为1.0％、1.1-1.4％、1.5-1.6％和2.5-2.7％。土壤样品中芽孢杆菌丰度最低，岩石3样品中芽孢杆菌丰度最高。另外，不同时间各样品中芽孢杆菌丰度相近。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

第一节 矿物与微生物相互作用的研究进展

1 矿物风化的方式

第二节 地质微生物研究中的生物学技术

1 微生物多样性研究内容

2 细菌多样性研究方法

第三节 立题依据和研究意义

第二章 钾质粗面岩与土壤样品中可培养芽孢杆菌分离筛选

第一节 不同样品理化性质测定

1 材料

2 方法

3 结果与分析

第二节 高效矿物风化芽孢杆菌的筛选

1 材料

2 方法

3 结果与分析

4 讨论

5 小结

第三章 芽孢杆菌风化钾长石的效果及其机制研究

1 材料

1．1 菌株来源

1．2 培养基

1．3 供试矿物

2 方法

2．1 供试菌株对钾长石的动态风化试验

2．2 测定方法

3 结果与分析

3．1 高效矿物风化芽孢杆菌的选取

3．2 不同菌株发酵液中OD值的变化

3．3 发酵液酸度变化

3．4 不同菌株释放元素的动态变化

4 讨论

5 小结

第四章 基于qRT-PCR技术探究不同样品中芽孢杆菌16S rDNA基因丰度的时空变异

1．1 材料

1．2 方法

2 结果和分析

2．1 DATA序列分析与引物设计

2．2 引物特异性检测

2．3 退火温度优化

2．4 熔解曲线分析

2．5 标准品拷贝数的计算

2．6 标准曲线的绘制

2．7 芽孢杆菌丰度计算

3 讨论

4 小结

全文总结

研究展望

本文创新之处

参考文献

附录

致谢