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抗生素暴露对小麦生长及其根际微生物群落结构的影响

作　者: 张晶
导　师: 杨清香
学　校: 河南师范大学
专　业: 微生物学
关键词: 四环素土霉素根际微生物水培 PCR-DGGE 抗性内生菌最低抑菌浓度
分类号: S859
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本研究以小麦作为研究对象,选择应用最广泛的兽药抗生素-四环素和土霉素,研究了兽药抗生素暴露情况下小麦根际微生物群落结构的变化和小麦苗期生长所受到的影响,并对抗生素污染状况下小麦抗性内生细菌的种类及种属分布进行了初步探索,为抗生素的合理使用提供了科学依据。研究所取得的主要结论有以下三方面:(一)表征无抗生素暴露条件下小麦根际微生物群落的结构特征及优势细菌鉴定:小麦根际土壤中微生物总数达到5×108cfu g-1,约为非根际土壤的二倍。细菌比例最高,放线菌次之,真菌最低;从中分离出10株数量优势细菌,经16S rRNA鉴定后与芽孢杆菌属(Bacillus)有最大相似性;优势菌的生长在低浓度四环素和土霉素存在时就出现抑制,对土霉素的敏感性高于四环素。(二)小麦抗性内生细菌的数量及在植株中的分布研究:1)小麦内生菌数目在1×104-1.95×106 cfu g-1之间,抗性内生菌数目介于6.9×103和5.67×105,从中分离出22株土霉素抗性内生菌,包括15株G+和7株G-,经16s rRNA基因序列分析,它们与Bacillus,Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria三大类微生物聚在一起,其中Bacillus类细菌最多,占59.1%。2)对这22株抗性内生菌进行土霉素敏感性试验,其最低抑菌浓度(MIC)值介于16-256ug ml-1之间;在小麦不同部位分离的抗性内生菌中,芽孢杆菌属内生菌明显占优势,其中地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)在小麦根际土壤、根、茎等器官中均分离得到,另外在植株的同一器官均分离到不同种属的抗土霉素抗性内生菌。在小麦种子中没有分离到任何土霉素抗性的内生菌。(三)水培试验系统下四环素类抗生素污染对小麦苗期生长发育的影响:1)在有效抗生素剂量暴露下(0、0.8、4、20、60、100mg l-1),小麦种子发芽率、根伸长和芽伸长对四环素和土霉素的生态毒性敏感顺序依次为:根伸长>发芽率>芽伸长,土霉素处理产生的生态毒性明显高于四环素;小麦的根伸长抑制率(或芽伸长抑制率)与抗生素浓度间均存在明显的剂量效应,20 mg l-1以上浓度抑制作用尤为显著;水培液中微生物群落在两种抗生素的选择压力下,优势类群由细菌向真菌方向转变。2)水培液细菌类群的PCR-DGGE图谱可分为两种模式:0.8和4 mg l-1水培液中微生物群落图谱与对照组相似,而高浓度(20 mg l-1、60 mg l-1、100 mg l-1)处理下DGGE图谱结果比较一致。通过对高强度条带的切胶、测序、比对,发现它们与Acinetobacter,Sphingobacterium multivorum,Chloroflexi和Bacillus等种属具有比较近的亲缘关系。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一部分引言  11-33
  1.1 抗生素概述  11-13
    1.1.1 抗生素的种类  11-12
    1.1.2 抗生素的抑菌机制  12-13
  1.2 四环素类抗生素的使用现状  13-19
    1.2.1 四环素的消费状况  13-15
    1.2.2 四环类抗生素的环境残留  15-19
  1.3 四环素在环境中的毒理效应  19-21
    1.3.1 四环素类抗生素对植物的毒性效应  19-20
    1.3.2 四环素类抗生素对动物的毒性效应  20
    1.3.3 四环素类抗生素对微生物的毒性效应  20-21
  1.4 微生物对四环素类抗生素耐药的分子机制  21-24
    1.4.1 外输泵蛋白  22-23
    1.4.2 核糖体保护蛋白  23
    1.4.3 灭活或钝化四环素的酶  23-24
    1.4.4 其他(未知)耐药机制  24
  1.5 土壤微生物研究进展  24-29
    1.5.1 土壤微生物学多样性研究现状  24-25
    1.5.2 基于16S rDNA 基因的指纹图谱分析技术  25-29
  1.6 植物内生细菌研究进展  29-31
    1.6.1 植物内生菌的概念  29
    1.6.2 植物内生菌的生物多样性  29-30
    1.6.3 植物内生菌的生物学作用  30-31
    1.6.4 植物内生菌产生的生理活性物质  31
  1.7 本研究的目的及意义  31-33
第二部分小麦根际优势菌分离及分子生物学鉴定  33-46
  2.1 材料及方法  34-38
    2.1.1 供试土壤  34
    2.1.2 仪器和试剂  34-35
    2.1.3 试验方法  35-38
  2.2 结果及分析  38-44
    2.2.1 根际微生物群落结构组成  38-40
    2.2.2 优势菌的分离及分子生物学鉴定  40-42
    2.2.3 小麦根际优势细菌对畜禽用抗生素的敏感性  42-44
  2.3 结论  44-46
第三部分小麦抗性内生细菌及其在植株中的分布  46-56
  3.1 材料方法  46-48
    3.1.1 材料  46-47
    3.1.2 内生细菌的分离鉴定  47-48
  3.2 结果与讨论  48-55
    3.2.1 小麦内生细菌数量与分布  48-49
    3.2.2 小麦抗性内生细菌的分离与理化性质测定  49-50
    3.2.3 小麦抗性内生菌165 rRNA 鉴定  50-52
    3.2.4 所分离抗性内生细菌的土霉素敏感性研究  52-53
    3.2.5 抗性内生菌在小麦内的定植  53-55
  3.3 结论  55-56
第四部分水培条件下不同剂量抗生素对小麦苗期生长的影响  56-73
  4.1 材料与方法  56-61
    4.1.1 材料  56
    4.1.2 试验方法  56-61
  4.2 结果与讨论  61-72
    4.2.1 四环素和土霉素对种子萌发率的影响  61
    4.2.2 四环素和土霉素对小麦根伸长和芽伸长的影响  61-65
    4.2.3 四环素和土霉素对水培液中微生物群落结构的影响  65-67
    4.2.4 水培溶液中微生物群落的PCR-DGGE 分析  67-72
  4.3 结论  72-73
第五章结论与展望  73-75
  5.1 结论  73-74
  5.2 展望  74-75
参考文献  75-89
致谢  89-90
攻读学位期间发表的学术论文目录  90

抗生素暴露对小麦生长及其根际微生物群落结构的影响

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