退化草原狼毒扩张与土壤微生物的相互作用研究

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhushuangwu1999
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
狼毒(Stellera chamaejasme L.)是一种多年生毒杂草,在中国北方草原分布广泛。随着天然草地逐年的退化,狼毒种群不断扩散,生长面积大幅度增长,破坏了生态稳定性,也使得可放牧草原面积大幅度减少,从而对畜牧业的发展造成了极大的影响。植物的生长一方面受土壤理化特性的影响,另一方面也会和土壤的微生物群落产生相互作用,因此植物—土壤—微生物被认为存在系统的关联性。例如,植物——土壤反馈(plant soil feedback,PSF)可以在一定程度上解释植物入侵及维持生态位优势的机制。针对狼毒在扩散过程中植物—土壤—微生物的关系,本研究旨在回答两个问题:一是在不同的地理分布区,狼毒的生长是否和土壤理化性质和微生物群落组成的差异相关;二是狼毒生长土壤的微生物环境,是否会对其他植物的生长起到反馈作用。通过对以上问题的研究,为狼毒的扩张机制提供参考。因此,本研究首先针对两大具有不同气候及草原类型的典型狼毒分布区:内蒙古高原和青藏高原,于26个地点分别采集狼毒根际土壤和非根际土壤,每块样地采集3个土芯作为生物学重复,共计156个样本。对采集的土壤样本进行了理化性质及微生物多样性测定,寻找它们之间的联系和差异,探究狼毒生长与土壤理化特性及微生物的关系。其次,利用室内盆栽实验,测定了狼毒根际土壤微生物对其自身及常见伴生种植物的PSF,包括禾本科的羊草(Leymus chinensis)、冰草(Agropyron cristatum)以及杂类草蒙古韭(Allium mongolicum)、地榆(Sanguisorba officinalis)、车前(Plantago asiatica)和碱地风毛菊(Saussurea runcinata)。本研究主要取得了以下结果:1.狼毒种群的扩张和土壤养分的变化相关,但在不同地理区域土壤养分差异有所不同。配对样本T检验表明,青藏高原地区狼毒根际土的全碳、全氮、铵态氮含量显著高于非(狼毒)根际土(p<0.01);内蒙古高原地区狼毒根际土全磷含量显著高于非根际土(p<0.05)。其他方面,狼毒根际土在土壤养分上相对比非根际土虽有升高趋势,但未达到统计学上的显著水平。而在对两个地区的土壤特性进行对比时发现,青藏高原的土壤养分高于内蒙古高原。进一步通过双因素方差分析结果证明了土壤养分的变化所受的地域影响高于狼毒自身带来的差异。2.对狼毒根际土和非根际土样本进行细菌16s和真菌ITS扩增子的高通量Pac Bio全长测序后发现,相对比非根际土,狼毒根际土中细菌和真菌微生物群落丰度和多样性更高。具体表现为土壤中优势的细菌门为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes),其中厚壁菌门在狼毒根际土中的丰度低于非根际土。研究表明子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢酶门(Mortierellomycota)为土壤优势真菌门。狼毒根际土与非根际土在细菌属水平上进行比较时发现,主要优势细菌红色杆菌属(Rubrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、Gaiella丰度更低,而且在四个组别(青藏高原狼毒根际土、非根际土,内蒙古高原狼毒根际土、非根际土)中差异显著。在真菌属水平上,狼毒根际土中青霉菌属(Penicillium)、镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度显著低于非根际土。3.狼毒根际土壤微生物对植物生长的反馈实验结果表明,狼毒根际土和非根际土中真菌多样性差异较大,尤其表现在丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的相对丰度,狼毒根际土AMF的丰度普遍低于非根际土,但是没有达到统计学上的显著水平。土壤接种狼毒根际微生物后,对狼毒自身和其他4种杂类草蒙古韭、地榆、车前、碱地凤毛菊的生长有正反馈,对2种禾草羊草、冰草的生长表现出负的反馈作用。在其自身土壤微生物群落中生长的狼毒的根冠比显著升高。
其他文献
2型糖尿病是一种复杂的代谢性疾病,以高血糖为特征导致各种组织慢性损害,功能障碍。糖尿病的危害巨大,治疗糖尿病不仅会花费大量金钱,并且会给病人带来精神和肉体上的痛苦,其并发症更可能会使糖尿病患者致死。目前糖尿病流行的形势严峻,认识其发病机理对于治疗和预防糖尿病必不可少。全基因组关联分析(GWAS)是揭示复杂疾病易感基因以及影响复杂性状基因变异的有效方法。在之前的研究中,全基因组关联分析已发现大量和2
学位
频繁的人类活动产生了大量硝态氮废水,对生态环境造成了严重的污染;同时,随着世界人口数量的增加,对氨氮肥料的需求量也随之增加,而氨氮肥料主要是通过高能耗的哈伯-博施法制备的。在这种氮失衡的背景下,电催化还原硝态氮制氨可作为哈伯-博施法的一种低碳、环保的替代方法。本文通过优选原料制备出催化活性强、稳定性高以及价格成本低的铁/生物炭(Fe/BC)复合电极;探究了该电极用于电催化还原硝态氮并同步制氨的可行
学位
研究背景:中国肺癌死亡人数占全球肺癌死亡人数的40%,肺癌是我国常见的癌症发病类型和死亡类型。ZNF家族基因在癌症进展和癌症机制中发挥重要作用,能够介导肿瘤细胞的转录调控和蛋白质的相互作用,还可以与RNA结合进行细胞功能调控。目前对于基因ZNF296现有报道较少,还未发现在肿瘤中进行ZNF296机制的探究。本课题用UCSC Xena等数据库预测得出ZNF296在肺癌中表达情况,并在Calu3肺癌细
学位
磁性纳米颗粒介导的磁热是一种新型的抗肿瘤技术,其原理是基于磁性纳米颗粒被肿瘤细胞内吞,与中频(100-500 k Hz)交变磁场耦合,将外部能量转变为细胞内源热对肿瘤细胞功能和命运进行调控。过去的几十年,肿瘤磁热疗在科学试验和临床应用中取得了巨大的进展,但仍面临诸多挑战,如材料磁热性能不足、缺少规范化的细胞磁热评价方法等。细胞磁热过程受许多因素影响,其研究结果也可能相差巨大。因此,亟待提高磁性纳米
学位
细菌感染已经成为导致全球高死亡率的一个主要原因,以往研究主要是通过抗生素治疗。但目前由于越来越多的细菌对现有的抗生素产生耐药性,基于抗生素手段的治疗方法已经无法满足耐药菌的治疗,对人们的正常生活造成了显著影响,甚至对生命健康也造成了巨大的威胁。如何设计和研发新型克服耐药菌的药物已经成为了亟需解决的科学问题。金属纳米材料具有光电磁化等多种性能,在生物医药领域已经被广泛应用。铋基纳米材料因其较强的光热
学位
研究背景:血管网络遍布机体,因此血管对于机体正常生命活动的维持至关重要。血管相关疾病一直是研究热点,其中缺血性疾病的病理机制和治疗依旧是重中之重。组织缺血可以诱发内皮细胞的多种应激反应,其中包括内质网应激。内质网应激信号通路可以调节内皮细胞的稳态,进而调控内皮细胞的增殖、分化和功能。而CD44作为内皮细胞表面粘附分子可以参与内皮细胞的增殖及炎症反应的调控,但是内质网应激调控内皮细胞中CD44表达及
学位
日本脑炎病毒(JEV)是黄病毒科(Flaviviridae)黄病毒属(Flavivirus)的单股正链RNA病毒,流行性乙型脑炎是一种由JEV感染引起的严重神经系统疾病,具有病死率高和致残率高的特点。虽有疫苗接种进行预防,但是由于人口的流动性增加及病毒自身变异的影响,疫苗保护力有限,且临床上尚缺乏特异性治疗药物。JEV致病机制尚未完全阐明,是目前临床药物研发的瓶颈。N6-methyladenosi
学位
糖基化修饰属于常见的蛋白质翻译后修饰种类之一,其异常表达与多种疾病的发生与发展密切相关。阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)的发病率逐年上升,但其确切病因尚不完全清楚,已有研究表明AD的发生发展不仅与淀粉样蛋白、Tau蛋白、载脂蛋白的异常表达有关,而且还可能与蛋白的糖基化异常、肠道微生物生态失衡等有着密切的关系,但具体的相关性机制尚仍不清楚,需进一步研究。肠道黏蛋白具有高度
学位
新型冠状病毒肺炎2019(COVID-19)至2019年12月起在全球范围内相继爆发并发展为COVID-19大流行。严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-Co V-2)是引发COVID-19的根本病因,在大流行过程中SARS-Co V-2出现了很多变体,包括Delta(B.1.617.2)和Omicron(B.1.1.529)等。多项研究表明COVID-19患者的炎症反应表现为高水平的趋化因子以
学位
恶性肿瘤一直是威胁人生命健康的一大因素。HER2是人表皮生长因子受体家族成员之一,在多种实体瘤中出现了过表达的问题,是公认的抗肿瘤靶位。目前,靶向HER2的治疗已经发挥了很大的作用:识别HER2的单克隆抗体已经用于临床,但在使用过程中出现了单药响应率低以及耐药的问题;靶向HER2的免疫毒素已进入临床试验阶段,但尚未有效解决中和抗体产生、心脏毒性等问题;而其他免疫偶联蛋白仍处于临床前研究阶段。本课题
学位