甲烷氧化菌的分离及氧化活性的影响因子研究

【摘要】： 甲烷是重要的温室效应气体之一,它们对温室效应的贡献仅次于CO_2,居第二。水稻是大气甲烷的重要生物源之一,每年约有60Tg甲烷从稻田排放到大气,占全球总排放12%。因此,控制和减少稻田土壤的甲烷排放量,也即在控制和减少稻田土壤甲烷形成量的同时,加强和促进土壤中的甲烷氧化速率,对降低温室效应的贡献是极其重要的。在目前尚无更好的措施减少甲烷形成量的前提下,进行了以下研究: 本研究目的之一旨在从稻土壤中选育出甲烷氧化菌的优势菌株,测定其最佳生长温度,pH以及对碳源的利用情况,通过改善甲烷氧化菌生存和氧化活性的环境条件等是减少温室效应的有效途径。稻田甲烷的生物学氧化是由甲烷氧化菌种群推动的,因此影响甲烷氧化菌的环境因子必然影响稻田土壤的甲烷氧化。本研究目的之二旨在研究环境因子与稻田土壤氧化甲烷活性之间的关系,为提高稻田土壤氧化甲烷活性和控制稻田甲烷释放量提供理论依据。目前有关三唑磷和乙草胺在土壤中的吸附、解吸、残留动态、降解及其迁移规律等环境行为已有较为广泛的研究,但对这两种农药对土壤微生物特别是对甲烷氧化菌种群数量和氧化活性的研究较少。本研究目的之三旨在通过对三唑磷和乙草胺对稻田土壤甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响研究,揭示农药污染对稻田土壤甲烷氧化菌种群数量及其活性的生物效应,为合理施用这两种农药提供微生物学和环境毒理学基础。试验结果分述如下: 1.从土壤中分离出一株甲烷氧化能力较强的甲烷氧化菌菌株(MOB_(001)),该菌株为粉红色,不透明,显微镜观察菌株为杆状,革兰氏染色阴性,初步鉴定为甲基单胞菌属,其形态特征与甲基单胞菌属的甲烷甲基单胞菌相似,但确切的分类地位有待于进一步研究后确定。通过对甲烷氧化菌菌株(MOB_(001))研究表明该菌株氧化甲烷的最适pH为7,温度范围为25～35℃,最适温度为30℃,在无甲烷的低浓度甲醇培养环境中该菌株也能生长,说明MOB_(001)是兼性营养的甲烷氧化菌。 2.土壤甲烷氧化的影响因子的研究结果表明:土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群,不同土壤对甲烷的氧化能力各异,这可能是与土壤的理化性质有关;土壤含水量对土壤甲烷氧化活性有明显影响(最适含水量为25%),过高或过低对甲烷氧化活性均有抑制作用;温度范围25℃～30℃在对土壤甲烷氧化活性最高;氮肥对甲烷氧化活性均有抑制作用,三种氮肥抑制作用从大到小依次是:硝酸钾＞尿素＞硫酸铵;不同碳源对甲烷氧化的影响各异,高浓度的甲醇、葡萄糖对甲烷氧化活性具有强烈抑制作用;而适当浓度的甲醇可促进土壤对甲烷的氧化;土壤pH在6.5～7时甲烷氧化活性最大。 3.三唑磷和乙草胺对稻田土壤甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响研究表明:三唑磷对甲烷氧化菌的生长繁殖和氧化活性都具有促进作用,且都随着药剂浓度的增加,促进作用逐渐增强,但是这种促进作用随着药后时间的延长而逐渐减弱;乙草胺能够抑制甲烷氧化菌的生长繁殖和氧化活性,并且这种现象随着药剂浓度的增加而趋于明显,但随着药后时间的延长,这种抑制作用逐渐减弱,两种农药对甲烷氧化菌氧化活性的作用主要是通过影响甲烷氧化菌的生长繁殖引起的。 【关键词】：甲烷氧化菌 甲烷氧化活性 影响因子
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X172
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文献综述12-22
• 1 甲烷氧化菌研究进展13-17
• 1.1 甲烷氧化菌形态与分类13-14
• 1.2 甲烷氧化菌的生理特征14
• 1.3 甲烷氧化菌的特征酶14-16
• 1.4 甲烷氧化的途径16
• 1.5 甲烷氧化菌的生态分布16-17
• 2 土壤氧化甲烷的影响因素17-20
• 2.1 土壤含水量17-18
• 2.2 土壤温度18
• 2.3 施肥18-19
• 2.4 土壤中 CO_2浓度19
• 2.5 土壤质地19
• 2.6 土壤中 O_2含量19
• 2.7 CH_4的供应19-20
• 3 研究意义及主要工作20-22
• 3.1 研究意义20-21
• 3.2 主要工作21-22
• 第二章 土壤甲烷氧化菌的影响因素研究22-35
• 1 材料与方法22-24
• 1.1 供试土样22
• 1.2 土壤微生物对土壤甲烷氧化的贡献研究22
• 1.3 土壤甲烷氧化菌的影响因素研究22-23
• 1.3.1 土壤水分含量对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响22
• 1.3.2 温度对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响22-23
• 1.3.3 氮源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响23
• 1.3.4 碳源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响23
• 1.3.5 不同甲醇浓度对对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响23
• 1.3.6 pH对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响23
• 1.3.7 不同水稻土壤对甲烷氧化菌氧化甲烷的影响23
• 1.4 甲烷气体分析方法23-24
• 1.5 标准曲线的制作24
• 2 结果与讨论24-35
• 2.1 土壤微生物对甲烷的氧化作用24-25
• 2.2 土壤水分含量对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响25-27
• 2.3 温度对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响27-29
• 2.4 氮源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响29-30
• 2.5 碳源对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响30-31
• 2.6 不同甲醇浓度对对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响31-32
• 2.7 pH对稻田土壤甲烷氧化菌氧化甲烷的影响32-33
• 2.8 不同水稻土壤对甲烷氧化菌氧化甲烷的影响33-35
• 第三章 三唑磷和乙草胺对甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响35-42
• 1 材料与方法35-36
• 1.1 材料35
• 1.1.1 供试土壤35
• 1.1.2 供试农药35
• 1.2 试验方法35-36
• 1.2.1 土壤取样方法35-36
• 1.2.2 培养基36
• 1.2.3 2种农药对甲烷氧化菌的影响36
• 1.2.4 甲烷氧化菌计数方法36
• 1.2.5 气体分析方法36
• 1.2.6 甲烷氧化菌活性的测定36
• 2 结果与分析36-41
• 2.1 三唑磷对甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响36-38
• 2.1.1 三唑磷对甲烷氧化菌种群数量的影响36-37
• 2.1.2 三唑磷对甲烷氧化菌活性的影响37-38
• 2.2 乙草胺对甲烷氧化菌种群数量及其活性的影响38-40
• 2.2.1 乙草胺对甲烷氧化菌种群数量的影响38-39
• 2.2.2 乙草胺对甲烷氧化菌活性的影响39-40
• 2.3 甲烷氧化菌种群数量及其氧化活性的相关性40-41
• 3 讨论41-42
• 第四章 甲烷氧化菌优势菌株的分离42-49
• 1 材料与方法42-44
• 1.1 供试土样42
• 1.2 试验方法42-44
• 1.2.1 培养基42
• 1.2.2 气体分析方法42
• 1.2.3 甲烷氧化菌的分离与纯化42
• 1.2.4 分离物利用甲烷能力检测42-43
• 1.2.5 甲烷细菌的部分生理特性试验43-44
• 1.2.5.1 碳源试验43
• 1.2.5.2 pH试验43
• 1.2.5.3 温度试验43
• 1.2.5.4 菌数倍增时间的测定43
• 1.2.5.5 电镜样品制备43-44
• 2 结果与分析44-48
• 2.1 分离物的菌落形态特征44
• 2.2 分离物活性测定结果分析44-48
• 2.2.1 菌株 MOB_(001)对碳源的利用情况44-45
• 2.2.2 菌株 MOB_(001)氧化甲烷的最适pH值45-46
• 2.2.3 菌株 MOB_(001)氧化甲烷的最适温度46-47
• 2.2.4 菌数倍增时间的测定47-48
• 3 讨论48-49
• 第五章 结论49-50
• 参考文献50-59
• 附录59-62
• 致谢62-63
• 作者简历63

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