| 题名 | 水稻通气组织结构对根际氨氧化菌和异化砷还原菌的影响 |
| 作者 | 杨婧 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱永官 |
| 关键词 | 水稻 基因型 砷污染 氨氧化功能群 铁膜 通气组织 砷酸盐还原菌 根际 rice genotype ammonia oxidizing iron plaque arsenic aerenchyma dissimilatory arsenate-reducing prokaryotes (DARPs) rhizosphere |
| 其他题名 | Effects of rice genotype on the transformation of Nitrogen-Iron-Arsenic in the rice-soil system |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 水稻是亚洲乃至世界上广泛种植的农作物，全球拥有1.43 亿公顷的种植面积， 其中75%为淹水种植。水稻田淹水后，土壤中Eh 值迅速下降，为了适应这种还原 环境，水稻植株形成了淹水生长的植物特有的通气组织结构。通气组织可以将地上 部的氧气运输到地下部并释放到根系周围的土壤，从而形成水稻田好氧-厌氧环境共 存的特殊氧化还原环境。因此不同水稻品种通气组织结构的不同，必然导致水稻土 中各元素的迁移转化情况的变化。淹水形成的还原环境，使水稻土中氨氧化作用受 到抑制，因此好氧氨氧化功能群的氨氧化作用为水稻的生长提供了硝酸根。同时， 水稻土淹水的另一个重要结果是水稻根表铁膜的形成。铁膜的存在可以显著影响土 壤-水稻体系中砷的迁移转化。研究表明，外援添加硝肥可以显著影响根表铁膜形成， 进而对砷的迁移转化产生影响。另外异化砷酸盐还原菌(DARPs)不仅可以将溶液中 的As（V）还原为As（III），还可以将吸附态的As（V）还原，因此其对这一体系 中砷的迁移转化过程也具有不可忽视的作用。 由此可见通气组织结构不同的水稻品种必然通过影响水稻田的氧化还原环境， 影响水稻对氮的吸收以及根表铁膜的形成，进而影响水稻对砷的吸收积累作用，而 在这一过程中氨氧化功能菌群和异化砷酸盐还原菌受到了怎么样的影响，又起到了 什么作用是本论文研究的主要内容。 因此本试验采用土壤盆栽试验方法，研究两种通气组织结构不同的水稻品种 ( 扬稻6 号和农垦57 )对土壤-水稻体系中氮、铁、砷的生物地球化学循环过程的影 响。 1. 不同基因型水稻品种对根表铁膜的形成及砷吸收积累的影响 通气组织结构不同对水稻根表铁膜的形成及其对As 的吸收积累有显著性影响. 通气组织结构发达的扬稻6 号根表铁膜数量和铁膜中As含量都显著高于农垦57, 其 根表铁膜数量为431.53 g kg-1, 铁膜中As 含量达到220.2 mg kg-1, 分别是农垦57 的 1.3 和1.7 倍. 发达的通气组织结构显著抑制了As 由水稻地下部到地上部的转运以 及地上部对As 的吸收: 扬稻6 号地上部As 含量为10.77 mg kg-1, 显著低于农垦 57( 12.85 mg kg-1 )；扬稻6 号对As 的TF 为0.067, 仅为农垦57 的73.6%. 研究结果为筛选高As 抗性基因型的水稻品种提供参考. 2. 通气组织结构不同的水稻品种对土壤氨氧化微生物群落结构和数量的影响 研究表明，水稻土中大量存在氨氧化功能菌群，且以氨氧化古菌为优势功能菌 群，氨氧化古菌和氨氧化细菌amoA 基因拷贝数比值最大达到35.5。种植通气组织 结构不同的水稻品种的土壤中氨氧化细菌和古菌的数量以及泉古菌和氨氧化细菌的 群落结构组成呈现显著性差异。种植通气组织结构发达的扬稻6 号的土壤中的氨氧 化细菌和古菌的数量显著高于种植农垦57 的土壤，例如氨氧化古菌前者最大值是后 者最大值的1.6（古菌）。另外水稻根系也影响了水稻土中氨氧化细菌和古菌的数量， 还影响了泉古菌和氨氧化细菌的群落结构组成。 3. 砷污染水稻土中砷酸盐还原基因（arrA）的定量 As 污染水稻土中广泛存在DARPs，其功能基因（arrA 基因）拷贝数在1.11× 106 到9.49×106 g-1dry soil 之间。水稻根系分泌物可以显著影响DARPs 数量：两个 水稻品种根际与非根际土壤中arrA 基因拷贝数数量之比的最大值分别为5.52（扬稻 6 号）和4.59（农垦57）。另外，通气组织结构不同的水稻品种对土壤中arrA 基因 拷贝数数量有显著性影响：根系通气组织结构发达的扬稻6 号根际和非根际土壤中 arrA 基因拷贝数数量最大值分别为9.49 和6.20 g-1dry soil，分别为农垦57 根际和非 根际最大值的1.91 和1.75 倍。造成这种差异的主要原因可能是，通气组织结构不同 造成的根系发达程度不同以及根表铁膜中As 含量的不同，然而通气组织结构不同 造成的根系泌氧量的差异对其影响不显著。试验结果为进一步研究土壤-水稻体系中 微生物对As 的积累转化提供了依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-06-07 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/348]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨婧. 水稻通气组织结构对根际氨氧化菌和异化砷还原菌的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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