山西五寨柠条土壤微生物多样性及其耐盐基因功能研究

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中文摘要：柠条锦鸡儿(CaraganakorshinskiiKom.，下简称柠条)属于豆科锦鸡儿属，为灌木，是西北中部地区重要水土保持植物。经过长期进化，柠条锦鸡儿对寒冷、干旱、盐碱具有强的适应性和抗逆性，是当地优良饲用植物与蜜源植物，同时具有薪炭与药用价值，近年来成为西部生态环境建设、防沙治沙、发展畜牧业的优选植物。特定环境的土壤微生物多样性研究，一方面利用其对生态系统的功能演变以及环境胁迫的反映敏感性，进行环境变化监控；另一方面，可以进行抗逆基因的挖掘利用。本研究以山西五寨30年以上柠条种植区土壤为研究对象，通过可培养和非培养手段研究微生物多样性，为当地生态恢复和重建提供土壤微生物学理论依据；在此基础上，筛选耐盐微生物，解析其耐盐机制，克隆耐盐基因，进行功能研究。研究得出如下结果： 1.平板菌落计数法检测根表区土壤微生物总数为(7.9±0.9)×107，根围区为(3.5±0.1)×106，自然土为(2.0±0.2)×106；微生物种类根表最多，自然土最少；基于16SrDNA的非培养手段检测微生物数量与种类，结果呈同样递减趋势。 2.根表、根围和自然土壤中的微生物优势类群不同，三者依次分别为Proteobacteria、Acidobacteria、Archaea。高G+C革兰氏阳性菌和Archaea等微生物在自然土中的大量存在可反映当地土壤贫瘠、环境恶劣的生态条件。根表土壤中聚集大量a-Proteobacteria(16.2％)、γ-Proteobacteria(48.6％)类细菌，对植物生长有促进作用，成为优势种群。其中所包含的根瘤菌属、肠杆菌属、假单胞菌属，保证了柠条在当地健康定殖。以上结果反映出土壤肥力条件从柠条根表区向外围区由好至差逐渐转变的趋势，再次验证了土壤微生物对环境胁迫或变迁的敏感反应。 3.从当地盐碱土壤中筛选到多株高耐盐菌株，其中DTY1菌株最适生长盐浓度为0.5-1.0M，在常规LB培养基中产生1.4mg/g的四氢嘧啶(ectoine)，且四氢嘧啶产量随盐浓度升高而增加。通过对DTY1菌株进行16SrDNA序列同源性分析和生理生化测定，鉴定其为嗜碱芽孢杆菌(Bacillusalcalophilus)。 4.构建DTY1高效粘粒基因组文库，然后利用PCR介导方法从文库中克隆到ectABC基因簇的三个组分EctA、EctB、EctC基因。EctA编码二氨基丁酸乙酰基转移酶，EctB编码二氨基丁酸氨基转移酶，EctC编码四氢嘧啶合成酶。序列分析显示EctA上游含有一个典型的σB诱导型启动子，EctB上游含有一个典型的σ70启动子，两个启动子都具有转录活性，都可以启动lacZ基因表达。 5.将四氢嘧啶合成基因以质粒形式转入BacilluscereusZ，其四氢嘧啶产量约为DTY1的15-50倍，且耐盐度比对照菌株提高了20％。DTY1与转化菌的四氢嘧啶产量受盐浓度诱导，在一定范围内，随渗透势升高而增加。

作者：

张薇

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关键词：

柠条锦鸡儿土壤微生物微生物多样性中度嗜盐菌四氢嘧啶

授予学位：

博士

学科专业：

作物栽培与耕作学

导师：

胡跃高、高洪文

学位年度：

2006

学位授予单位：

中国农业大学

语种：

中文

中图分类号：