發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 17:49

　　 土壤及凋落物層微生物對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的凋落物分解、養(yǎng)分循環(huán)、碳的積累等主要生態(tài)過(guò)程起不可忽視的作用,全球氣候變化(尤其頻繁發(fā)生的極端氣候事件)及其對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響是個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí),全球變化背景下的微生物動(dòng)態(tài)及其功能研究,一直是世界研究熱點(diǎn)之一。2008年中國(guó)南方特大冰雪災(zāi)害使南嶺區(qū)域大面積森林受損,災(zāi)后生態(tài)恢復(fù)中真菌群落結(jié)構(gòu)是否變化?動(dòng)態(tài)如何?本文針對(duì)土壤及凋落物層真菌多樣性變化規(guī)律開(kāi)展研究。在南嶺中段區(qū)域的廣東楊東山十二度水省級(jí)自然保護(hù)區(qū),選取地帶性典型的亞熱帶常綠闊葉林為研究對(duì)象,通過(guò)長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)、微生物DNA提取、PCR擴(kuò)增技術(shù)和構(gòu)建克隆文庫(kù),系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)等方法,對(duì)楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)的土壤及凋落物層5個(gè)不同樣地的真菌種類(lèi)及功能多樣性進(jìn)行了研究,探討其與森林植被乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的相互作用關(guān)系,揭示受損森林自然恢復(fù)過(guò)程中的真菌時(shí)空動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。本研究獲得的主要結(jié)果如下:1、指出菱紅菇Russula vesca Fr.為5號(hào)樣地土壤真菌的優(yōu)勢(shì)種群。本研究通過(guò)對(duì)廣東省楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)的土壤真菌核糖體基因內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(r DNA-ITS)進(jìn)行PCR擴(kuò)增、克隆并測(cè)序,構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)及基因克隆文庫(kù),研究了該區(qū)土壤及凋落物層真菌的種類(lèi)及多樣性變化,結(jié)果表明2008年5號(hào)樣地土壤樣品中共得到95株真菌克隆,分屬于25個(gè)真菌分類(lèi)操作單元OTUs,其中菱紅菇Russula vesca占克隆總數(shù)的34.7%,為該樣地土壤真菌的優(yōu)勢(shì)種群。此外,一些木腐菌、菌根真菌等在森林生態(tài)系統(tǒng)中起著極為重要的降解還原作用,能有效的分解糖類(lèi)、木質(zhì)素、纖維素等,增強(qiáng)土壤通風(fēng)保水能力,有利于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分及物質(zhì)循環(huán)。2、子囊菌OTUs和擔(dān)子菌OTUs占該森林凋落物層所有真菌種類(lèi)的84%。本次研究對(duì)四個(gè)樣地凋落物層的真菌群落多樣性進(jìn)行研究,結(jié)果表明凋落物層樣品克隆所獲得的1442個(gè)真菌克隆分屬于213個(gè)真菌分類(lèi)操作單元,其中子囊菌OTUs占所有真菌種類(lèi)的55.4%,擔(dān)子菌OTUs占所有真菌種類(lèi)的28.6%。3、闡述了森林中真菌的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律以及與森林結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。2008年冰雪災(zāi)害后到2011年,各樣地凋落物層的真菌物種多樣性隨年份的增加都呈“N”字型變化,2009年真菌的物種數(shù)明顯增高達(dá)到歷年最高峰,2010年出現(xiàn)大幅減少,2011年回升后趨于平穩(wěn)。三號(hào)樣地四年的真菌物種數(shù)都比其他樣地豐富。隨著凋落物組成及量的不斷變化,真菌群落的種類(lèi)及多樣性也發(fā)生了一定的變化。4、冰雪災(zāi)害后,2009-2010年腐生菌占腐殖層真菌的比率明顯上升,2011年又恢復(fù)至2008年水平;而病原菌的占腐殖層真菌的比率與腐生菌正好相反,在2009-2010年明顯下降,2011年又開(kāi)始回升;腐生菌小菇屬M(fèi)ycena和病原菌Subramaniomyces是各樣地的主要種群,分別占到了總樣品克隆數(shù)的14.0%和13.8%,其變化趨勢(shì)分別類(lèi)似于腐生菌和病原菌的變化趨勢(shì),表明小菇屬可能在枯枝落葉的分解中起非常重要的作用。腐殖層真菌群落中的的腐生真菌、菌根真菌及一些病原真菌相互促進(jìn),相互制約。而是否能找到一些特殊的微生物真菌資源可以有效緩解自然災(zāi)害對(duì)森林的損毀程度,利于生態(tài)系統(tǒng)的更加穩(wěn)定發(fā)展,將成為后續(xù)研究的主要內(nèi)容。5、改善和完善了實(shí)驗(yàn)研究方法,在DNA樣品PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)中添加適量BSA可獲得顯著的效果。由于保護(hù)區(qū)土壤腐殖酸含量較高,DNA提取和純化極其困難,嚴(yán)重影響后續(xù)的PCR擴(kuò)增結(jié)果。本次研究通過(guò)比較三種不同的DNA粗提取的方法,結(jié)果表明:試劑盒提取法快速便捷,獲得的DNA純度較高,但是實(shí)驗(yàn)成本相對(duì)比較昂貴,不適合進(jìn)行較多樣品的研究;CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)法直接提取的DNA純度低,但提取的DNA總量比較多。因此針對(duì)不同的土壤類(lèi)型及樣品數(shù)量,應(yīng)該選用合適的DNA提取方法。通過(guò)研究不同濃度的BSA(牛血清白蛋白)含量對(duì)PCR擴(kuò)增的影響,結(jié)果證明了在森林土壤真菌群落多樣性研究的DNA樣品PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)中,添加適量BSA有助于降低樣品中殘留腐殖酸等的抑制作用,使PCR結(jié)果更加顯著,是一種可嘗試的優(yōu)化手段。
【學(xué)位單位】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類(lèi)】：S714
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 南嶺地區(qū)自然條件概況
        1.1.1 楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)形態(tài)及土壤特征
        1.1.2 楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)主要植被類(lèi)型及分布
    1.2 土壤微生物在森林生態(tài)系統(tǒng)中的作用
        1.2.1 改良土壤及促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)循環(huán)
        1.2.2 預(yù)防并抑制病原菌
        1.2.3 指示作用
        1.2.4 預(yù)防森林火災(zāi)
        1.2.5 環(huán)境修復(fù)及凈化作用
        1.2.6 農(nóng)產(chǎn)品資源的開(kāi)發(fā)利用
    1.3 土壤微生物群落多樣性影響因素
        1.3.1 森林植被
        1.3.2 林齡
        1.3.3 林分結(jié)構(gòu)
        1.3.4 土壤類(lèi)型
        1.3.5 水分溫度
    1.4 土壤微生物多樣性研究方法
        1.4.1 以生化技術(shù)為基礎(chǔ)的研究方法
        1.4.2 以分子技術(shù)為基礎(chǔ)的研究方法
    1.5 森林凋落物層微生物研究進(jìn)展
    1.6 科學(xué)問(wèn)題的提出
    1.7 研究目的和意義
    1.8 技術(shù)路線
第二章 楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)土壤真菌DNA的提取純化方法研究
    2.1 前言
    2.2 樣品的采集
    2.3 研究的方法
        2.3.1 土壤微生物總DNA的提取及純化
        2.3.2 PCR擴(kuò)增及電泳檢測(cè)
        2.3.3 擴(kuò)增片段的純化回收
    2.4 結(jié)果與分析
        2.4.1 DNA顏色及量的比較
        2.4.2 電泳檢測(cè)結(jié)果
        2.4.3 PCR擴(kuò)增結(jié)果分析
    2.5 討論
第三章 楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)凋落物層真菌多樣性研究
    3.1 前言
    3.2 樣品的采集
    3.3 研究方法
        3.3.1 樣品總DNA的提取及純化
        3.3.2 PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）擴(kuò)增及純化回收
        3.3.3 克隆測(cè)序
        3.3.4 系統(tǒng)分析
    3.4 結(jié)果與分析
        3.4.1 各樣地凋落物層真菌的PCR擴(kuò)增及克隆結(jié)果
        3.4.2 凋落物層主要真菌類(lèi)群組成和分布
        3.4.3 2008-2011年 1-4 號(hào)樣地凋落物層真菌物種多樣性變化規(guī)律
        3.4.4 Shannon-Wiener多樣性指數(shù)比較
        3.4.5 腐生真菌與病原真菌變化分析
        3.4.6 優(yōu)勢(shì)種群的變化分析
        3.4.7 菌根真菌作用及變化分析
    3.5 討論
        3.5.1 凋落物層真菌種類(lèi)多樣性變化規(guī)律
        3.5.2 腐生真菌與病原真菌變化分析
        3.5.3 優(yōu)勢(shì)種群的變化分析
        3.5.4 菌根真菌作用及變化分析
第四章 楊東山十二度水自然保護(hù)區(qū)土壤真菌多樣性研究
    4.1 前言
    4.2 樣品的采集
    4.3 研究方法
    4.4 結(jié)果與分析
        4.4.1 土壤真菌主要類(lèi)群組成和分布
        4.4.2 土壤真菌種群優(yōu)勢(shì)度分析
        4.4.3 2008年5號(hào)樣地土壤層與凋落物層真菌多樣性比較分析
    4.5 討論
第五章 總結(jié)
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 討論及存在的問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
附表
在讀期間學(xué)術(shù)研究
致謝

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