北疆重要城市大气颗粒物中微生物群落结构研究

摘要

近来，有研究指出颗粒物中携带导致人类过敏、呼吸系统疾病或其它类疾病的微生物，其对公众健康的影响因为研究较少而一直被低估。新疆由于其独特的地理环境和气候条件，颗粒物污染较为严重，但是颗粒物中的微生物研究尚处于空白阶段。
　　本研究选取北疆重要城市（乌鲁木齐市、石河子市）进行 TSP、PM10、PM2.5、PM1样品采集，应用16S和18S rDNA测序方法研究大气颗粒物中微生物群落结构特征。结果表明：细菌的香农指数顺序为：夏季>春季>冬季>秋季，真菌的香农指数顺序为春季>夏季>冬季>秋季。春夏两季颗粒物中微生物多样性较强，秋冬两季较弱。在同一站点上，不同粒径颗粒物间不同，PM10中香农指数大于TSP中。冬季同一采样点上，香农指数大小顺序为 PM2.5>PM10>TSP，粒径越小，细菌种群多样性越强。真菌的香农指数大小顺序为PM10>TSP>PM2.5，可能归因于细菌粒径较小，容易吸附在空气动力学直径较小的颗粒物中，但真菌粒径较大，易形成孢子，所以可吸入颗粒物中真菌多样性较强。
　　在门水平上，乌鲁木齐市和石河子市大气颗粒物中细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)，厚壁菌门（Firmicutes）、蓝藻菌门（Cyanobacteria）、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)这5个类群组成，变形菌门(Proteobacteria)相对丰度最大，这一特点在冬季表现的愈加明显。真菌群落主要由子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和接合菌门（Zygomycota）组成，子囊菌门（Ascomycota）相对丰度较大。在属的水平上，夏季与植物相关的菌属相对百分比较大，如链型植物(Streptophyta)。冬季不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞杆菌属（Pseudomonas）等的相对丰度较高。
　　同一采样点上，不同粒径之间细菌、真菌群落结构在门、目、属水平上均差别不大，但相对百分比有所差别。不同城市，同一季节的相同粒径颗粒物中细菌群落差异明显，真菌较为相似，但是真菌中优势菌属的相对丰度不同。同一城市同一季节的相同粒径颗粒物中微生物群落结构相似。
　　在所有样品中均检测到了一些可能导致人类及植物患病的致病菌和机会致病菌菌属序列，如不动杆菌属、沙雷氏菌属、代尔夫特菌属、Chryseobacterium等，这些菌属会对免疫力低下人群（老人、小孩、病后恢复期患者）产生影响。真菌中 Cochliobolus、Botryotinia等会引起植物患病。期望此研究结果为人类生活提供重要的参考价值。

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第一章 文献综述

1.1 大气污染

1.2 大气颗粒物

1.3 微生物研究分子生物学技术

1.4 大气颗粒物中微生物研究进展

1.5 研究方案

第二章 材料与方法

2.1 主要试剂与仪器

2.2 样品采集

2.3 环境总DNA提取

2.4 PCR扩增

2.5 原始序列过滤以及OTU划分

2.6 Alpha多样性分析

2.7 Beta多样性分析

2.8 RDA分析

第三章 乌鲁木齐市2014年冬季PM10和PM1中微生物群落结构研究

3.1 Miseq测序分析

3.2 PM10和PM1中微生物群落多样性

3.3 PM10和PM1中细菌群落结构

3.4 PM10和PM1中真菌群落结构

3.5 本章小结

第四章 乌鲁木齐市2015年大气颗粒物中微生物群落结构研究及其季节性变化

4.1 Miseq测序分析

4.2 PM10和PM2.5中微生物群落多样性

4.3 PM10和PM2.5中细菌群落结构

4.4 PM10和PM2.5中真菌群落结构

4.5 微生物群落结构与环境因子的相关性

4.6 本章小结

第五章 石河子市大气颗粒物中微生物群落结构研究及其季节性变化

5.1 Miseq测序分析

5.2 大气颗粒物中微生物群落多样性

5.3 大气颗粒物中细菌群落结构

5.4 细菌群落结构与环境因子的相关性

5.5 大气颗粒物中真菌群落结构

5.6 真菌群落结构与环境因子的相关性

5.7 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 建议与展望

参考文献

致谢

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