太白山典型植被土壤放线菌多样性及其资源研究

摘要

放线菌以其非凡的次级代谢产物编码能力而为人们所熟知，是一类具有巨大应用价值的微生物资源。随着从普通环境挖掘新的放线菌资源难度越来越大，近年来很多科学家们将目光聚集于一些未被人类活动干扰的原始生境。秦岭是我国南北地理和气候的分界线，拥有大片的原始森林，巨大的高山落差形成其独有的垂直气候带，植被带及土壤类型亦相应变化，蕴含着丰富的放线菌资源。本文以秦岭主峰太白山南北坡不同海拔和植被带的森林土壤为研究样品，系统研究了不同坡向、海拔和植被类型的土壤样品的理化性质；通过设计不同培养基对放线菌进行了分离，统计了放线菌的数量和种类，并分析了放线菌的生态分布规律；分析了土壤理化性质、海拔、坡向和林地类型对放线菌数量和种类的影响；并对一株潜在放线菌新物种进行多相分类鉴定。主要研究结果如下： 1.南坡pH变化范围为5.60-6.41，北坡为5.07-6.58，北坡变化区间大于比南坡；南北坡各植被带之间有机质含量差异较大，且北坡有机质含量变化区间大于南坡，在植被类型上表现为巴山冷杉植被土壤有机质含量相对较高，而锐齿栎有机质含量最低；南北坡铵态氮含量变化区间相近，且均表现为锐齿栎植被土壤样品的铵态氮含量最低；南北坡硝态氮含量随海拔上升均表现为先升高后降低的趋势，但并无对应性，北坡含量最高的植被带为太白杜鹃，而南坡为巴山冷杉；南北坡速效磷含量最高的植被类型均为牛皮桦，而最低为南坡太白杨和华山松混交林，仅为2.20 mg/kg。速效钾含量随海拔上升无明显规律，但南北坡速效钾含量最低的植被类型均为最高海拔的高山草甸。 2.太白山南北坡放线菌数量均呈现随着海拔上升而数量随之减少的趋势，低海拔锐齿栎植被带土壤样品在放线菌数量上有明显优势，而高海拔的高山灌丛和高山草甸所分离到的放线菌数量最少；41个样品共分离到共136 种放线菌，分属17个属，其中绝大部分都属链霉菌属（Streptomyces），共92 种，而其他放线菌属中以诺卡氏属（Nocardia）、拟无枝酸菌属（Amycolatopsis）和北里孢菌属（Kitasatospora）在种数量上占优势，还有赖氏菌属（Leifsonia）、小单孢子菌属（Micromonospora）和拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）等6个放线菌属仅有1 种放线菌分布；在南北坡放线菌类群对比上，北坡土壤样品的放线菌种和属的丰富度相比于南坡均更高；在植被类型上比较，锐齿栎纯林共分离得到59种放线菌，分属于10个属，特有菌属5个，所分离到放线菌种和属的丰富度均最高，且特有菌属数量最多，而高海拔的高山草甸仅分离到2个属放线菌，其菌种数量、菌属数量和特有菌属均最少。 3.放线菌的数量与有机质和速效钾均表现为显著负相关关系，而与其他的理化性质也都呈负相关关系；各样品间放线菌数量分布差异与理化性质间差异无对应关系。低海拔区域特有菌属为韩国生工属（Kribbella）和赖氏菌属，低海拔区域南北坡特有菌株各为15 株和30 株，分别占南北坡总菌株的37.50%和54.55%，低海拔区域锐齿栎植被带和太白杨华山松混交林带特有菌株分别为19 株和26 株，占其总菌株的44.18%和52.00%；中海拔区域特有菌属为拟诺卡氏菌属、小单孢菌属和Paenarthrobacter，南北坡特有菌株分别为12 株和13 株，占南北坡总菌株的40.00%和41.94%，牛皮桦和巴山冷杉植被带特有菌株分别为13 株和21 株，分别占其总菌株的52.00%和63.64%；高海拔区域特有菌属为短小杆菌属和分支杆菌属，南北坡特有菌株均为9株，都分别占南北坡总菌株的33.33%，太白红杉和高山灌丛植被带特有菌株分别为11株和17株，占其总菌株的45.83%和56.67%。因此，在低、中、高三个海拔区域内，海拔、坡向和植被类型都对土壤中放线菌的生态分布产生了影响。 4.通过对获得的一株潜在放线菌新物种进行16S rRNA克隆测序分析，发现其与Amycolatopsis xylanicaCPCC 202699相似度最高，与Amycolatopsis属其他菌株相似度均低于97%。通过形态特征、生理生化指标、化学指标及DNA-DNA杂交测定，确认AFM 30020为Amycolatopsis属新种。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 放线菌资源研究的意义

1.2 放线菌资源分布及研究进展

1.3 放线菌资源研究方法

1.4 论文设计思路

第二章 太白山南北坡植被土壤养分特征

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 小结与讨论

第三章 太白山南北坡土壤放线菌的种群构成及生态分布规律

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 小结与讨论

第四章 太白山南北坡典型植被土壤放线菌生态分布与环境因子之间的关系

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 小结及讨论

第五章 1株潜在放线菌新种AFM 30020的多相分类

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 小结与讨论

第六章 总结

6.1 结论

6.2 本研究创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

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