论文部分内容阅读
铅锌尾矿由于其高含量的铅锌等重金属,低含量的营养物质,使其成为一个特殊的环境。为了探讨铅锌尾矿对地上珍珠菜种群遗传分化及地下微生物群落多样性的影响,本文采用RAPD方法对定居在铅锌尾矿上珍珠菜(Lysimachia clethroides)居群的遗传多样性与遗传分化进行了分析;用传统的平板计数及琼脂糖检测法对铅锌尾矿区重金属耐受性细菌特征及其质粒检出率进行调查;用吖啶橙荧光染色法、Biolog与DGGE技术等对定居在铅锌矿尾矿上的一年蓬(Erigeron annuus)、节节草(Equisetum ramosissimum)、葛藤(Putraria Iobaia)、白茅(Imperata cylindrica)、珍珠菜(Lysimachia Clethroides)等5种植物的根际与非根际土的细菌数量、微生物多样性进行了研究。结果如下:1、利用RAPD技术对自然生长在堆放了10年(YS)、20年(ES)后铅锌尾矿及对照土(DZ)上的珍珠菜(Lysimachia clethroides)居群的遗传多样性进行分析。12个随机引物共扩增出157条条带,其中多态条带为92条,总的多态位点百分率(P)为58.60%,遗传多样性较为丰富。3个居群的平均P为44.16%,其大小顺序为ES居群>DZ居群>YS居群。Shannon信息指数(Ⅰ)估算的总遗传多样性为0.3123,平均为0.2530。Nei指数(h)计算的总基因多样性为0.2086,平均为0.1726。3个居群的Ⅰ、h大小顺序为DZ居群>ES居群>YS居群。3个居群遗传多样性的变化可能与珍珠菜世代交替中对重金属敏感基因的丢失及耐受基因的固定有关。AMOVA分析结果显示,在总的遗传变异中,21.67%的变异发生在居群间,78.33%的变异发生在居群内,3个居群之间发生了较高程度的遗传分化(Φst=0.217)。居群间基因流(Nm)较高,其值为2.3957。2个尾矿居群之间的遗传距离较小,对照居群与2个尾矿居群的遗传距离均较大,表明重金属胁迫对珍珠菜居群的遗传分化影响较大。2、铅锌尾矿重金属(Pb、Cu、Co、Cd)含量以锌最高,铅次之、铜第三、镉最低,矿区土壤营养贫瘠,其重金属总量及有效态含量均显著高于对照土壤,可培养细菌的数量则极显著低于对照土壤。铅锌尾矿与对照土壤均含有一定的重金属耐受细菌群体,但尾矿中的含量较高。耐锌细菌的质粒检出率分别为74.07%(铅锌尾矿)和70.59%(对照),耐铅细菌的质粒检出率分别为93.1%(铅锌尾矿)和90.3%(对照),铅锌尾矿耐锌、铅细菌的质粒检出率要高于对照土壤。3、一年蓬、白茅、葛藤、白茅、节节草等5种植物根际土的有机质、总氮含量要高于非根际土,根际环境的营养状况要略好于非根际环境。5种植物根际土的重金属有效态均高于相应的非根际土。5种植物根际土中细菌数量均多于其非根际土,仅节节草差异显著。Biolog测试结果表明一年蓬、葛藤、珍珠菜等这3种植物根际土壤微生物的平均吸光值(AWCD),Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数都高于相应的非根际土,白茅与节节草的根际与非根际土间差异很小;通过对磷酸酶、尿酶、β-葡萄糖苷酶三种土壤酶活性进行测定,除白茅的磷酸酶外,5种植物根际土壤酶活性均高于其相应的非根际土,且除一年蓬的磷酸酶活性外,其余均差异显著。总体上,植物根际土壤微生物对碳源的利用效率与土壤酶活性均高于非根际土。4、用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)对这5种植物根际与非根际共10个样品进行土壤微生物多样性检测,选择通用引物F338和R518对样品DNA16SrRNA基因的V3区进行扩增,经琼脂糖电泳检测,可知其片段大小约为200bp左右,PCR产物的DGGE电泳结果显示5种植物根际与非根际土之间存在差异,总体反应出根际微生物丰富度要明显高于其非根际土。这种差异与铅锌尾矿上不同植物造成的根际与非根际微环境的差异有关。