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《氮素和氧氣對水稻土中甲烷氧化的調(diào)控機(jī)理》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：單位代碼：密級學(xué)號：博士學(xué)位論文氮素和氧氣對水稻土中甲烷氧化的調(diào)控機(jī)理研究生胡盎指導(dǎo)教師陸雅海合作指導(dǎo)教師申請學(xué)位門類級別農(nóng)學(xué)博士專業(yè)名稱資源環(huán)境生物技術(shù)研究方向分子微生物生態(tài)所在學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院ChinaAgriculturalUniversityPh.D.DissertationMechanismsofnitrogenandoxygenregulationonmethaneoxidationinricefieldsoilsPh.D.Candidate:AngHuSupervisor:YahaiLuCo-supervisor:M
2、arcDumontMay2015獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中已經(jīng)注明引用和致謝的內(nèi)容外，論文中不包含本人和其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國農(nóng)業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：時間：年月々日關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明本人完全了解中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。本人同意中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有權(quán)保存及向國家有關(guān)部門和機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電
3、子版，允許論文被查閱和借閱；本人同意中國農(nóng)業(yè)大學(xué)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容授權(quán)匯編錄入《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》或《中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》進(jìn)行出版，并享受相關(guān)權(quán)益。保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議）學(xué)位論文作者簽名：時間：年月日導(dǎo)師簽名時間：年曰：蘆月”摘要稻田生態(tài)系統(tǒng)是溫室氣體甲烷的重要排放源之一，然而生長在稻田好氧區(qū)域的甲燒氧化菌可以減少稻田因厭氧產(chǎn)生的甲烷向大氣的排放。稻田中甲燒氧化菌的生長和活性受到許多環(huán)境因子如氮素和氧氣的調(diào)控。氮肥施用是重要的農(nóng)業(yè)管理措施，主要用來提高水稻產(chǎn)量。本論文采用杭州的水稻土為材料，通過
4、一系列生物地球化學(xué)和微生物分子生態(tài)學(xué)的研究方法，系統(tǒng)地研究了氮肥和氧氣對水稻土中甲焼氧化和相關(guān)微生物群落的影響以及可能的分子機(jī)制。對水稻土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室好氧培養(yǎng)，通過添加一系列濃度的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮來分析不同形態(tài)氮素對甲綜氧化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮和摘態(tài)氮均能促進(jìn)水稻土中的甲焼氧化，氮素對甲院氧化的促進(jìn)作用隨氮素濃度的增加而增強(qiáng)，且同一平的硝態(tài)氮比銨態(tài)氮有更強(qiáng)的促進(jìn)作用。通過運(yùn)用、定量和克隆測序的方法對土壤中總體細(xì)菌和功能性種群的群落結(jié)構(gòu)及豐度進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甲烷氧化菌群落由型和型甲烷氧化菌組成，但型甲烷氧化菌占主導(dǎo)。銨態(tài)氮肥僅促進(jìn)型甲燒氧
5、化菌的生長，但抑制了型甲烷氧化菌，而硝態(tài)氮肥則同時促進(jìn)了型和型甲燒氧化菌的生長。另外，硝態(tài)氮顯著促進(jìn)了型反硝化細(xì)菌以及可執(zhí)行反硝化作用的嗜甲基菌科—的生長。因此，硝態(tài)氮可能是水稻土甲烷氧化菌的更佳氮源。進(jìn)而，結(jié)合穩(wěn)定同位素標(biāo)記（和宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)分析了甲烷氧化菌各基因在氮素受限條件下的表達(dá)響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，氮素受限顯著促進(jìn)了氮素同化過程相關(guān)基因的表達(dá)，暗示了甲燒氧化菌對氮同化有更多的需求用來解決氮不足的問題。但是，氮素受限顯著抑制了產(chǎn)能過程（甲醛異化過程和電子傳遞鏈）和合成代謝過程（甲醛同化、氨基酸的合成代謝、蛋白代謝以及轉(zhuǎn)錄和翻譯過程等）
6、的相關(guān)基因的表達(dá)。通過設(shè)置不同水平的初始氧氣濃度來分析氧氣對水稻土甲貌氧化的影響。氮素受限條件下，氧氣濃度有利于甲烷的氧化，但是氮素添加后，其對甲院氧化的促進(jìn)作用隨氧氣濃度的增加而增強(qiáng)，且在所有氧氣水平，硝態(tài)氮對甲烷氧化的促進(jìn)作用都高于銨態(tài)氮。通過穩(wěn)定同位素標(biāo)記（結(jié)合和焦磷酸測序的方法對土壤中同化的細(xì)菌和甲院氧化菌的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有氧氣水平，甲基八疊球菌屬代表的型甲燒氧化菌在氮素添加后能快速成為優(yōu)勢菌群。各個氧氣水平下，硝態(tài)氮還能促進(jìn)甲烷同化進(jìn)入甲基細(xì)菌屬以及少部分可能執(zhí)行反硝化作用的非甲烷氧化菌中。另外，甲基單胞菌屬和甲
7、基微菌屬可能對較高濃度的按態(tài)氮有較強(qiáng)忍耐力，主要在氧氣水平發(fā)揮甲烷氧化活性，因此甲規(guī)氧化菌仍能適應(yīng)氧氣極低的環(huán)境。進(jìn)而，結(jié)合和宏轉(zhuǎn)錄組的方法分析了甲焼氧化菌各基因在氧氣受限條件下的表達(dá)響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，較低的氧氣濃度顯著抑制了氮素同化過程和甲酸氧化的四氫甲基蝶呤依賴型異化途徑（相關(guān)基因的表達(dá)，但與電子傳遞鏈相關(guān)的一些酶以及發(fā)酵產(chǎn)氫過程相關(guān)酶的編碼基因的表達(dá)有上調(diào)的趨勢。綜上所述，通過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的方法，本論文的研究結(jié)果系統(tǒng)全面的研究了氮素和氧氣因子對水稻土中甲焼氧化及相關(guān)的微生物群落的影響，并且解釋了這些環(huán)境因子調(diào)控水稻土甲燒氧化的微生物學(xué)
8、機(jī)理，為稻田甲烷減排提供了基礎(chǔ)的科學(xué)依據(jù)和微生物學(xué)理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：水稻土，氮肥，銨態(tài)氮，硝態(tài)氮，氧氣，甲院氧化細(xì)菌，穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)（，焦磷酸測序，宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)Abstract
