山西五寨檸條土壤微生物多樣性及其耐鹽基因功能研究.pdf

1、檸條錦雞兒(CaraganakorshinskiiKom.，下簡(jiǎn)稱檸條)屬于豆科錦雞兒屬，為灌木，是西北中部地區(qū)重要水土保持植物。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化，檸條錦雞兒對(duì)寒冷、干旱、鹽堿具有強(qiáng)的適應(yīng)性和抗逆性，是當(dāng)?shù)貎?yōu)良飼用植物與蜜源植物，同時(shí)具有薪炭與藥用價(jià)值，近年來(lái)成為西部生態(tài)環(huán)境建設(shè)、防沙治沙、發(fā)展畜牧業(yè)的優(yōu)選植物。特定環(huán)境的土壤微生物多樣性研究，一方面利用其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的功能演變以及環(huán)境脅迫的反映敏感性，進(jìn)行環(huán)境變化監(jiān)控；另一方面，可以進(jìn)行抗逆

2、基因的挖掘利用。本研究以山西五寨30年以上檸條種植區(qū)土壤為研究對(duì)象，通過(guò)可培養(yǎng)和非培養(yǎng)手段研究微生物多樣性，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)恢復(fù)和重建提供土壤微生物學(xué)理論依據(jù)；在此基礎(chǔ)上，篩選耐鹽微生物，解析其耐鹽機(jī)制，克隆耐鹽基因，進(jìn)行功能研究。研究得出如下結(jié)果： 1.平板菌落計(jì)數(shù)法檢測(cè)根表區(qū)土壤微生物總數(shù)為(7.9±0.9)×107，根圍區(qū)為(3.5±0.1)×106，自然土為(2.0±0.2)×106；微生物種類根表最多，自然土最少；基于16S

3、rDNA的非培養(yǎng)手段檢測(cè)微生物數(shù)量與種類，結(jié)果呈同樣遞減趨勢(shì)。 2.根表、根圍和自然土壤中的微生物優(yōu)勢(shì)類群不同，三者依次分別為Proteobacteria、Acidobacteria、Archaea。高G+C革蘭氏陽(yáng)性菌和Archaea等微生物在自然土中的大量存在可反映當(dāng)?shù)赝寥镭汃ぁh(huán)境惡劣的生態(tài)條件。根表土壤中聚集大量a-Proteobacteria(16.2％)、γ-Proteobacteria(48.6％)類細(xì)菌，對(duì)植物生

4、長(zhǎng)有促進(jìn)作用，成為優(yōu)勢(shì)種群。其中所包含的根瘤菌屬、腸桿菌屬、假單胞菌屬，保證了檸條在當(dāng)?shù)亟】刀ㄖ场Ｒ陨辖Y(jié)果反映出土壤肥力條件從檸條根表區(qū)向外圍區(qū)由好至差逐漸轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，再次驗(yàn)證了土壤微生物對(duì)環(huán)境脅迫或變遷的敏感反應(yīng)。 3.從當(dāng)?shù)佧}堿土壤中篩選到多株高耐鹽菌株，其中DTY1菌株最適生長(zhǎng)鹽濃度為0.5-1.0M，在常規(guī)LB培養(yǎng)基中產(chǎn)生1.4mg/g的四氫嘧啶(ectoine)，且四氫嘧啶產(chǎn)量隨鹽濃度升高而增加。通過(guò)對(duì)DTY1菌株進(jìn)行

5、16SrDNA序列同源性分析和生理生化測(cè)定，鑒定其為嗜堿芽孢桿菌(Bacillusalcalophilus)。 4.構(gòu)建DTY1高效粘?；蚪M文庫(kù)，然后利用PCR介導(dǎo)方法從文庫(kù)中克隆到ectABC基因簇的三個(gè)組分EctA、EctB、EctC基因。EctA編碼二氨基丁酸乙酰基轉(zhuǎn)移酶，EctB編碼二氨基丁酸氨基轉(zhuǎn)移酶，EctC編碼四氫嘧啶合成酶。序列分析顯示EctA上游含有一個(gè)典型的σB誘導(dǎo)型啟動(dòng)子，EctB上游含有一個(gè)典型的σ70