孔隙结构中生物膜的形成及群落组装

发布时间：2023-03-30 03:30

　　地球上绝大多数微生物以生物膜形式存在,它们附着在固相颗粒、植物根际、海洋沉积物等表面。土壤中微生物丰度高,是生物膜形成的潜在区域,土壤生物膜在作物生产、土壤改良、环境保护等方面表现出巨大潜力。然而自然土壤成分复杂,异质性高,这对开展土壤生物膜研究造成了诸多挑战。在本研究中,设计了微流控芯片以模拟土壤物理孔隙结构,其中以50μm直径大小的微柱代表土壤颗粒,借助激光共聚焦显微镜、荧光染色技术、数字图像分析技术,研究了土壤生物膜形貌及胞外聚合物(EPS)组分的动态变化过程;结合16S r RNA测序技术、生物信息学分析方法,获取了培养过程中土壤生物膜群落变化规律等信息。主要研究结果如下:激光共聚焦显微镜观测结果表明,土壤生物膜形成过程包括四个阶段,分别是初始吸附期(0-36 h),生物膜形成初期(36-48 h),生物膜发育期(48-96 h),生物膜成熟期(96-108 h)。定量结果分析表明,土壤生物膜厚度及粗糙度随培养时间增加而增加。在四个观察时间下,土壤生物膜厚度为3.35±0.34μm、3.68±0.36μm、5.43±0.68μm、12.00±1.97μm。生物膜粗糙度的变化规律...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 前言
    1.1 生物膜
        1.1.1 生物膜研究历史及定义
        1.1.2 生物膜形成过程
        1.1.3 生物膜基质及其功能
        1.1.4 生物膜中细菌互作及群落演替
    1.2 土壤生物膜群落功能及重要性
    1.3 微流控技术
        1.3.1 微流控技术起源与优势
        1.3.2 微流控技术应用于环境研究的可行性
        1.3.3 微流控技术在细菌研究中的应用
    1.4 研究意义及内容
2 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验土壤
        2.1.2 Nycodenz试剂
        2.1.3 缓冲液
        2.1.4 土壤浸提液
        2.1.5 培养基
        2.1.6 土壤微生物群落提取
    2.2 微流控芯片制备
        2.2.1 微流控芯片设计
        2.2.2 微流控芯片制作过程
    2.3 微流控培养系统构建
    2.4 稻田土壤混合细菌接种前处理
    2.5 激光共聚焦显微镜观察
    2.6 土壤生物膜EPS组分观测
    2.7 显微镜图像定量
    2.8 高通量土壤生物膜培养
    2.9 16SrRNA基因高通量测序
    2.10 生物信息学分析
    2.11 数据分析
3 结果
    3.1 微流控芯片验证
    3.2 土壤生物膜形貌结构变化
    3.3 土壤生物膜EPS组分含量变化
    3.4 土壤生物膜 EPS 组分共定位变化
    3.5 高通量测序文库信息
    3.6 Alpha多样性分析
    3.7 门水平上细菌群落组成及多样性
    3.8 纲目科属水平上细菌群落组成及多样性
    3.9 不同培养时间下细菌丰富度
4 讨论
    4.1 孔隙结构中土壤生物膜形貌结构变化
    4.2 孔隙结构中土壤生物膜EPS组分动态变化
    4.3 孔隙结构中土壤生物膜细菌群落组装
5 结论
参考文献
致谢



本文编号：3775098