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棘托竹荪连作对土壤细菌结构和功能的影响

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摘要

第一章 绪论

1.1.1 连作障碍的危害

1.1.2 连作障碍发生的原因

1.1.3 连作障碍防治措施

1.2 土壤微生物多样性的研究概述

1.2.1 土壤微生物

1.2.2 土壤微生物多样性研究进展

1.2.3 森林土壤微生物群落结构及其影响因素

1.2.4 森林土壤微生物多样性问题及展望

1.3 棘托竹荪的研究现状

1.3.1 棘托竹荪的分类

1.3.2 棘托竹荪的生物学特性及营养价值

1.3.3 棘托竹荪的连作障碍及其性状表现

1.3.4 棘托竹荪栽培特点

1.4 本课题选题依据及创新点

1.5 研究内容、目的与意义及技术路线图

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究目的与意义

1.5.3 技术路线图

第二章 棘托竹荪连作对土壤细菌群落结构的影响

2.1 实验区域概况

2.2 实验样地设置

2.3 主要试剂和仪器

2.4 实验方法

2.4.1 土壤理化性质分析

2.4.2 土壤样品高通量测序

2.4.3 生物信息学分析

2.5 结果与分析

2.5.1 棘托竹荪土壤理化性质分析

2.5.2 测序数据的处理

2.5.3 OTU注释及表达谱

2.5.4 物种丰富度分析

2.5.5 土壤细菌微生物群落和土壤理化性质之间的关系

2.5.6 土壤细菌微生物群落差异分析

2.5.7 细菌群落结构分析

2.5.8 棘托竹荪土壤细菌群落结构及进化分析

2.5.9 细菌群落功能基因差异

2.6 小结

2.6.1 种植棘托竹荪对土壤理化性质的影响

2.6.2 种植棘托竹荪对土壤细菌多样性的影响

2.6.3 种植棘托竹荪对土壤细菌群落结构的影响

2.6.4 不同土壤细菌群落组成及潜在功能比较

第三章 棘托竹荪土壤微生物群落结构与功能

3.1 材料与方法

3.1.1 宏基因组测序

3.1.2 数据预处理

3.1.3 宏基因组组装

3.1.4 基因预测及丰度计算

3.1.5 物种注释

3.1.6 功能注释

3.2 结果与分析

3.2.1 测序数据质量控制

3.2.2 序列组装

3.2.3 基因预测

3.2.4 微生物的群落结构

3.2.5 功能注释

3.2.6 代谢通路

3.3 小结

3.3.1 棘托竹荪种植对土壤微生物功能基因的影响

3.3.2 棘托竹荪种植对信号转导系统的影响

3.3.4 棘托竹荪种植对C循环的影响

第四章 流溪河生态公益林下土壤细菌多样性

4.1 研究区概况

4.2 研究方法

4.2.1 样地设置和群落调查

4.2.2 样品采集

4.2.3 主要试剂和仪器

4.2.4 土壤DNA提取

4.2.5 数据分析

4.2.6 统计学分析

4.3 结果与分析

4.3.1 不同密度林分类型土壤养分含量

4.3.2 测序数据分析

4.3.3 微生物多样性指数

4.3.4 细菌群落组成

4.4 小结

4.4.1 流溪河生态公益林下土壤细菌的多样性

4.4.2 林分密度影响土壤细菌的多样性、丰富度及其群落结构

4.4.3 流溪河区域中密度林分更适于土壤细菌的繁衍生息

4.4.4 土壤的肥力状况受林分密度、灌木杂草的影响

4.4.5 16S rRNA基因的基因组异质性

第五章 总结与展望

5.1 结论

5.1.1 棘托竹荪土壤细菌多样性结论

5.1.2 流溪河生态公益林下土壤细菌多样性结论

5.2 展望

5.2.1 棘托竹荪土壤细菌多样性

5.2.2 流溪河生态公益林土壤细菌多样性

参考文献

在读期间的学术研究

致谢

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摘要

棘托竹荪是一种美味可口的食用真菌,具有重要的营养和经济价值。目前该菌已经能够成功栽培,然而与其它作物一样,棘托竹荪栽培也遇到“连作障碍”问题的困扰。已有研究表明,作物发生连作障碍的主要原因在于土壤,微生物是土壤中的主要生物,在其中起至关重要的作用。本研究连续三年采集种植棘托竹荪和对照样方土样并提取土壤DNA,利用Hiseq高通量测序技术对棘托竹荪样地土壤进行多样性分析,旨在了解棘托竹荪连作对土壤细菌多样性及其群落结构的影响;并通过宏基因组研究,了解种植棘托竹荪对土壤微生物功能基因的影响,探讨种植棘托竹荪对土壤信号转导系统和土壤碳、氮循环的影响,揭示棘托竹荪连作障碍的原因。为发展林下经济,拟在流溪河生态公益林下种植棘托竹荪,本研究还探讨了流溪河生态公益林下不同密度林分类型土壤细菌的多样性,以期为棘托竹荪在林下栽培选择合适的林分类型,为林下栽培竹荪及其他食用菌提供理论指导和借鉴。主要结论如下:
  1.种植棘托竹荪后,土壤的理化性质相比对照组有明显改变,土壤细菌的Chao1指数、ACE指数、Shannon指数明显高于对照组,细菌在门、科、属水平的分析结果表明,种植棘托竹荪后细菌的群落结构、多样性及物种种类发生了明显改变,说明棘托竹荪连作能够影响土壤细菌的群落结构及多样性。
  2.种植棘托竹荪后,土壤中功能基因丰度发生改变,特别是参与信号转导、甲烷代谢、氮代谢等过程的酶基因丰度增加,表明棘托竹荪的种植能够改变土壤功能。
  3.流溪河生态公益林土壤细菌在不同密度林分类型下,其多样性及其丰度有较大差异,分析结果表明,中密度林分多样性及其丰富度最高,最适合细菌繁衍生息。

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