青岛市不同功能区空气微生物多样性研究

摘要

空气微生物是空气生态系统主要生物组成部分，不仅具有重要的生态系统功能，还会对人体健康造成威胁。近年来，国外学者已在空气微生物来源、粒谱范围、影响因素和毒理等方面进行了大量研究，我国学者也在城市空气微生物区系和污染动态变化规律、垃圾填埋场空气微生物污染与评价、畜禽舍微生物气溶胶传播模式、环境因素对空气微生物影响等方面做了一些研究工作，然而，对于空气微生物多样性研究，国内外都处在实践积累与理论框架构建阶段。因此，选用适当方法研究城市功能区空气微生物多样性特征，对控制城市微生物污染、改善环境质量、控制微生物疾病发生、维持人体健康和提高工农业生产等具有重要理论意义，也能为空气微生物多样性研究深入发展奠定基础。
　　本研究采用SASISO100空气浮游菌采样仪于2013年不同季节分别采集青岛市5个功能区（市区街道、海滨区域、饮用水源地、垃圾填埋场和人工湿地）空气微生物样品，应用BIOLOG方法分析空气微生物群落代谢与功能多样性特征，阐明群落代谢特征与环境因子相关性。利用KC-6120空气综合采样器于2013年春、夏季分别采集青岛市2个功能区（人工湿地、市区街道）空气微生物样品，通过构建16S/18SrDNA克隆文库和RFLP方法对空气微生物进行群落结构和系统发育分析。通过研究得到如下结论:
　　(1)青岛市各季节不同功能区空气微生物碳源代谢类型、代谢水平均存在差异，且春季人工湿地空气微生物碳源代谢水平明显高于其余功能区，其碳源代谢类型丰富，代谢强度也较高;青岛市各功能区不同季节空气微生物群落碳源代谢类型、代谢水平亦均存在差异，且市区街道、人工湿地夏季空气微生物碳源代谢水平高于其余季节，垃圾填埋场、海滨区域和饮用水源地秋季空气微生物碳源代谢水平高于其余季节。
　　(2)青岛市各季节不同功能区空气微生物群落多样性Shannon指数(H')和Simpson指数(D)接近，但Mclntosh指数(U)存在差异，表明各功能区空气微生物群落均一性存在差异;市区街道、人工湿地、海滨区域和垃圾填埋场等功能区不同季节空气微生物种群多样性Shannon指数（H’）和Simpson指数(D)接近，但Mclntosh指数(U)存在差异，而饮用水源地3种多样性指数均接近，表明市区街道、人工湿地、海滨区域和垃圾填埋场各季节空气微生物均一性均存在差异。
　　(3)各季节不同功能区及各功能区不同季节空气微生物碳源代谢特征差异均呈现区域性，且分异这种差异区域性的主要碳源类型不同。分异春季5个功能区空气微生物碳源代谢特征差异区域性的主要碳源类型是羧酸类;分异夏季的主要碳源类型是糖类;分异秋季的主要碳源类型是氨基酸类;分异冬季的主要碳源类型是羧酸类。分异人工湿地各季节空气微生物碳源代谢特征差异区域性的主要碳源类型是胺类和羧酸类;分异市区街道的主要碳源类型是氨基酸和羧酸类，分异饮用水源地的主要碳源类型均为羧酸类和糖类;分异海滨区域的主要碳源类型是糖类和胺类;分异垃圾填埋场的主要碳源类型是聚合物类和糖类。
　　(4)市区街道、人工湿地空气微生物克隆文库均能较真实反应其环境样品中细菌、真菌的群落结构。克隆子测序结果NCBI比对结果表明，市区街道、人工湿地空气微生物中均存在部分细菌、真菌可能还未被人类分类培养和鉴定。
　　(5)城市生态系统空气微生物群落结构构成存在巨大差异，且同一城市各功能区空气微生物群落结构组成也存在季节性和区域性差异，另外，青岛市空气微生物中致病菌和条件致病菌也存在季节性和区域性差异。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课置来源

1．2 空气微生物

1．3 微生物多样性

1．3．1 物种多样性

1．3．2 遗传多样性

1．3．3 生态类型多样性

1．3．4 功能多样性

1．4 微生物多样性研究方法

1．4．1 培养依赖法

1．4．2 非培养依赖法

1．5 国内外空气微生物研究进展

1．5．1 国外空气微生物研究进展

1．5．2 国内空气微生物研究进展

1．6 本研究目的、意义和主要研究内容

1．6．1 研究目的、意义

1．6．2 研究主要内容

第2章 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．2 实验材料

2．2．1 空气样品采集

2．2．2 主要仪器设备

2．2．3 主要试剂

2．3 实验方法

2．3．1 基于BIOLOG-GN板的操作

2．3．2 空气微生物群落结构分析步骤

2．3．3 计算方法

第3章 青岛市不同功能区空气微生物群落代谢与功能多样性研究

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．3 结果与分析

3．3．1 空气微生物群落代谢与功能多样性特征空间差异分析

3．3．2 空气微生物群落代谢与功能多样性特征季节差异分析

3．4 分析与讨论

3．4．1 空气微生物群落碳源代谢强度变化

3．4．2 空气微生物群落种群多样性

3．4．3 空气微生物群落碳源代谢水平

3．5 结论

第4章 青岛市不同功能区空气微生物群落结构分析

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．3 结果与分析

4．3．1 克隆文库构建和RFLP分析

4．3．2 克隆文库微生物群落结构和系统发育分析

4．4 讨论

4．4．1 克隆子序列NCBI比对结果分析

4．4．2 空气微生物群落结构分析

4．4．3 空气微生物致病性分析

4．5 结论

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士期间获得科研成果

致谢