利用RFLP及基因芯片技术对德兴铜矿酸性环境中微生物群落结构的研究（郑璐，2007硕士）

老马居士 · 发表于 2012-7-23 07:06

论文标题：利用RFLP及基因芯片技术对德兴铜矿酸性环境中微生物群落结构的研究
论文作者：郑璐
论文导师：刘学瑞
论文学位：硕士
学位授予年份：2007
论文专业：微生物学
论文单位：中南大学
论文页数：55
格式：pdf
附件：1

内容简介：
酸性矿坑水(acid mine drainage,AMD),通常指的是废矿和尾矿的浸出水,它们呈极端酸性,含有高浓度的金属(铁、铝、锰或其他的重金属)和非金属离子,已经成为我国一个巨大的经济和环境负担。AMD中存在的多种多样的菌群在一起联合作用,加速了矿石的氧化,造成了环境的巨大污染。而作为当今处理AMD废水的有效方法之一的生物预防策略,研究AMD中的微生物种类及其结构就有非常重大的意义。本文利用16SrRNA作为分子标记的RFLP技术和本实验室构建并评估了的功能基因芯片对江西德兴铜矿的微生物群落结构进行了研究;并利用16S rRNA作为分子标记的RFLP技术对AMD中微生物群落在不同能源物质培养下的变化进行了研究。首先通过16S rRNA基因的PCR克隆技术检测了来源于该铜矿3个不同样地的水样与底泥中的微生物多样性。通过RFLP分析获得40个OTUs,测序和系统发育分析表明它们属于7个不同的系统发育分区,即Acidobacteria,Actinobacteria,Nitrospira,α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria,Firmicutes,δ-Proteobacteria。这些克隆中的大部分属于γ-Proteobacteria,α-Proteobacteria和Nitrospira。分析结果表明在各样点水样中的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)所占比例大于其在底泥中的比例,而底泥的嗜酸菌属(Acidiphilium)所占比例明显高于水样,这可能与底泥的缺氧环境和Acidiphilium菌能够将三价铁还原成二价铁的特性有关。然后采用不同的能源物质培养所采得的酸性浸矿水,分析对比培养前后的微生物群落结构的变化,发现在不同物质作为能源时,得到的培养物中的微生物群落结构各不相同,在用亚铁为能源时Aciditiobacillusferrooxidans,氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)为优势种群。而用硫粉为能源物质时则以Acidithiobacillus ferrooxidans为优势种群,未检测到Leptospirillum ferrooxidans,但在加亚铁和硫粉为能源物质时却Acidithiobacillus ferrooxidans为优势种群,并检测到少量的Leptospirillum ferrooxidans,亚铁、硫粉加酵母浸膏培养时却以Leptospirillum ferrooxidans为优势种群,兼有少量的其他的种群存在。基因芯片技术因其独特的优势已被广泛应用于微生物群落结构与功能的研究中。利用本实验构建并评估了的寡核苷酸基因芯片对德兴铜矿三个酸性浸矿水的底泥样品进行了分析。其结果显示,其微生物群落主要包括Acidithiobacillus ferrooxidans、Leptospirillum sp.、Acidiphilum spp.、Acidithiobacillus thiooxidans、Acidobacteria、Acidithiobacillus caldus、Sulfobacillus sp.、Desulfovibrio longus、Syntrophus sp.、Metallosphaera、Alicyclobacillus spp.、Holophaga sp.、Sulfolobus sp.、Thiomonas spp.和Actinomyces naeslundii 15个不同的种或属。并发现在微生物群落相似的环境中,其有关的功能代谢活动相似。在YTWS和ZJS样点,两者在16S rRNA的聚类分析中两两聚在一块,同样地,在功能基因的分析中,两者也聚在一块。此分析结果与采用RFLP分析的结果一致。
关键词：AMD 微生物群落结构限制性片段多态性分析系统发育树分析基因芯片酸性矿坑水微生物

目录：
文摘
英文文摘
声明
第一章绪论
1.1 AMD环境中嗜酸性微生物的特征
1.2酸性矿坑水中微生物的多样性
1.2.1细菌和古菌
1.2.2真核生物
1.3酸性矿山中嗜酸性微生物的代谢途径
1.3.1铁作为能源
1.3.2硫作为能源
1.3.3其它能源
1.4基因芯片技术
1.4.1基因芯片的产生
1.4.2基因芯片的基本原理
1.4.3基因芯片的分类
1.4.4基因芯片的应用
1.5本论文内容
1.5.1研究内容和目的
1.5.2研究方法
1.5.3本文的研究结果和意义
第二章德兴铜矿酸性矿坑水水样和底泥中微生物种群多样性分析及其群落结构变化
2.1材料与方法
2.1.1样品采集
2.1.2群落基因组DNA的抽提、纯化以及16S rRNA基因的扩增和克隆
2.1.3序列测定及系统发育分析
2.1.4数据统计及分析
2.2结果
2.2.1 RFLP分析
2.2.2系统发育分析
2.2.3主成分分析
2.3讨论
2.4本章小结
第三章在不同能源物质培养条件下的AMD中微生物群落变化
3.1材料和方法
3.1.1材料
3.1.2富集培养
3.1.3基因组提取，纯化以及16S rRNA基因的扩增和克隆
3.1.4序列测定及系统发育分析
3.2结果
3.2.1 AMD中微生物的RFLP分析
3.2.2系统发育树分析
3.3讨论
3.4本章小结
第四章应用寡核苷酸基因芯片检测酸性浸矿水的底泥中微生物群落和功能
4.1材料与方法
4.1.1样品描述
4.1.2环境样品中DNA的抽提和纯化及定量
4.1.3 DNA的荧光标记
4.1.4芯片杂交
4.1.5图像处理和数据分析
4.2结果分析
4.2.1应用基因芯片检测AMD样品中微生物群落的组成
4.2.2应用基因芯片检测AMD样品中微生物群落的功能
4.3讨论
4.4本章小结
第五章结论
参考文献
致谢
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