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[博士论文] 闫舟
微生物学 山东大学 2017(学位年度)
摘要:碱基切除修复(Base excision repair,BER)一般用于识别和修复发生于DNA碱基水平的损伤或异常修饰。典型的BER过程首先由特异性的DNA糖基化酶识别和切除受损碱基,形成一个无嘌呤或无嘧啶位点(AP位点),然后由AP核酸内切酶切割AP位点5'端第一个磷酸二酯键形成3'-OH和5'-脱氧核苷磷酸(5'-dRP),随后由核酸酶、DNA聚合酶及连接酶完成损伤片段的移除、新链的合成及连接。AP核酸内切酶可分为ExoⅢ和EndoⅣ两个家族,其生化性质的区别是ExoⅢ除具有AP核酸内切酶活性外一般还有3'-5'核酸外切酶活性。以人类中ExoⅢ家族蛋白Ape1、Ape2,酿酒酵母中Apn1(EndoⅣ)、Apn2(ExoⅢ)及大肠杆菌中EcoExoⅢ和EcoEndoⅣ为代表,源于真核生物和细菌的两个家族的AP核酸内切酶同源蛋白的性质、结构和功能已得到全面的研究和鉴定。在古菌中,EndoⅣ家族同源蛋白保守分布,而ExoⅢ家族同源蛋白仅在部分物种中存在。尽管目前已有少数广古菌包括闪烁古生球菌Archaeoglobus fulgidus、热自养甲烷杆菌Methanobacterium thermoautotrophicum等及泉古菌耐超高温热棒菌Pyrobaculum aerophilum中的AP核酸内切酶得到初步鉴定,但相关研究均集中于蛋白的体外生化性质分析,体内功能的研究仍十分匮乏。
  冰岛硫化叶菌Sulfolobus islandicus是古菌中少数既有ExoⅢ也有EndoⅣ家族同源蛋白的物种,且已具备完善的遗传操作体系,因此本论文首先围绕SisExoⅢ和SisEndoⅣ的体外生化性质和体内功能研究来展开。分别克隆和表达了SisExoⅢ和SisEndoⅣ蛋白,以人工合成的含AP位点的寡核苷酸链为底物检测了其活性,发现二者均具有明显的AP核酸内切酶活性,但均没有3'-5'核酸外切酶活性;对其最适反应条件的摸索发现SisExoⅢ和SisEndoⅣ的最适pH均为9.5,最适二价金属离子为Mn2+。在此条件下比较了其酶学常数,SisExoⅢ和SisEndoⅣ的Km值并无显著差别但SisEndoⅣ的转换数Kcat约为SisExoⅢ的28倍,说明前者具有更高的催化效率。不同于其它已知的古菌来源的AP核酸内切酶,SisExoⅢ和SisEndoⅣ对修饰型碱基如dI、dU及8-oxo-dG均没有切割活性。为了进一步探究两个AP核酸内切酶在硫化叶菌体内的功能定位,又对其进行了遗传分析。在前期实验的基础上相继获得了SiRe_0100(编码SisExoⅢ)和SiRe_2666(编码SisEndoⅣ)的单敲和双敲菌株,损伤剂敏感性实验表明△SiRe_0100并无明显表型,而△SiRe_2666对烷化剂MMS敏感,暗示着SisEndo是硫化叶菌碱基切除修复途径中起主要功能的蛋白。对阿拉伯糖诱导下SisEndoⅣ的体内过表达分析发现菌株对MMS敏感性也有显著增强,而即使是蔗糖诱导下的低水平过表达也无法回补△SiRe_2666的敏感性,这表明严格调控SisEndoⅣ的体内表达水平对硫化叶菌碱基切除修复是必要的。还发现蔗糖诱导下SisExoⅢ的过表达可部分回补△SiRe_2666的表型,说明限制其体内功能的原因可能为其较低的酶活力或表达水平。结合体外实验确认了SisEndoⅣ是硫化叶菌碱基切除修复中起主要功能的AP核酸内切酶,而SisExoⅢ可能只是候选蛋白。
  为了深入据了解SisExoⅢ对AP位点的催化机制,解析了SisExoⅢ(Y105A)的晶体结构。发现尽管SisExoⅢ整体结构与本家族其它蛋白相类似,但在活性中心关键氨基酸残基的构架以及外围DNA结合区的柔性方面有很大差异,这可能是导致SisExoⅢ较弱的AP核酸内切酶活性和缺乏外切酶活性的原因之一。还发现Cys142和Cys215可形成一个分子内二硫键,该二硫键仅在泉古菌ExoⅢ同源蛋白中存在,对其进行突变分析表明二硫键的形成可促进蛋白在高温下的热稳定性。
  Holliday junction解离酶是能够特异性识别同源重组修复中间产物Holliday junction(HJ)的一类结构特异性核酸酶,它可介导HJ的resolution修复途径,在HJ双链上对称地切割产生切口,从而可使下游DNA连接酶直接连接完成修复。目前已知的HJ解离酶包括来自细菌中的RuvC及真核生物中的Mus81-EME1/Mms4、Slx1-Slx4及Gen1/Yen1,其中真核生物可通过磷酸化修饰对多个解离酶的活性、互作关系及亚细胞定位进行调节,从而在不同时期维持同源重组修复的高效进行。古菌中除了保守存在的HJ解离酶Hjc外,在极少数泉古菌中还存在另一个高效的解离酶Hje。遗传学分析表明Hje是冰岛硫化叶菌中起主要功能的解离酶,但尚不清楚其是否存在类似真核生物解离酶的磷酸化修饰调控机制。
  在前期研究的基础上本文对冰岛硫化叶菌中Hje蛋白的体外磷酸化修饰及功能进行了研究。发现SiRe_2056编码的丝氨酸苏氨酸蛋白激酶的羧基端催化结构域可在体外磷酸化Hje,修饰位点包括Ser0、Ser12及Thr134等。对磷酸化的Hje进行生化性质的分析发现其HJ结合活性略有降低。为研究Hje磷酸化修饰的体内功能,分别对Hje的Ser127和Thr134进行原位突变,将Ser127和Thr134突变为丙氨酸以造成磷酸化缺陷的菌株呈现对羟基脲(Hydroxyurea,HU)敏感性的增强,而将其突变为谷氨酸以模拟磷酸化状态可使菌株对HU敏感性降低。考虑到Ser127和Thr134位于Hje蛋白远离活性中心的羧基末端,推测该位点的磷酸化可能影响了Hje与其它修复因子的相互作用。对Hje磷酸化修饰的研究丰富了硫化叶菌同源重组修复的调节机制,同时可为其它古菌中修复蛋白的调控提供借鉴。
[硕士论文] 常婧
地理学·自然地理学 兰州大学 2016(学位年度)
摘要:中国西北干旱区位于西风和季风交汇区,且广泛发育内流河和内陆湖泊,本文选取西部干旱区典型流域—黑河流域作为研究区,开展现代孢粉传播研究以及不同沉积环境的现代孢粉组合研究,以期通过了解孢粉现代过程来为利用化石孢粉重建黑河流域第四纪以来古环境和古气候提供现代过程支持。
  本研究在位于河西走廊的黑河中游地区选取8个河床样品和7个表土样品进行了孢粉分析,通过其孢粉百分含量分别探讨了河流与风力搬运对孢粉传播的影响。结果表明:风力对孢粉具有较强的搬运能力,能够将上游山地植被孢粉搬运至中游地区,表土孢粉组合能够较好的反映研究区现代植被的分布情况;河流搬运孢粉的能力大于风力,能够将上游山地植被孢粉大量的搬运至研究区,并成为孢粉谱的主要成分。河床沉积物孢粉组合反映的是上游山地植被和研究区植被分布情况。
  为了进一步探讨不同沉积环境下孢粉组合、花粉来源等问题,本文在黑河中游沿河流三个横断面分别选取了5种不同沉积环境的现代样品进行分析,结果显示,5种沉积环境对应的孢粉组合差异显著:(1)沙丘表土样品组合特征为:Chenopodiaceae-Artemisia-Nitraria;(2)冲洪积扇表土样品组合特征为:Nitraria- Chenopodiaceae;(3)河漫滩表土样品组合特征为:Picea- Cyperaceae-Chenopodiaceae- Artemisia- Asteraceae;(4)河床表土样品组合特征为:Picea-Cyperaceae-Polypodiaceae-Chenopodiaceae-Artemisia;(5)湿地表土样品组合特征为:Poaceae-Typhaceae-Chenopodiaceae-Artemisia。PCA分析能够较好的将样品分为五组,进一步验证了代表五种不同沉积环境的孢粉组合的准确性,提高了研究结果的可信性,为利用地层孢粉恢复古植被和古气候提供了非常重要的基础材料。
  基于黑河流域中游的孢粉现代过程研究,本文利用黑河中游的大凹井(DWJ)钻孔岩芯的孢粉记录,并结合年代数据和沉积相,重建了第四纪以来黑河中游地区的古植被和古气候演化序列。结果显示:黑河中游DWJ钻孔孢粉鉴定结果显示整个孢粉谱中Chenopodiaceae和Tamarix都占有大量的比例,指示了1.7 Ma以来气候持续干旱的特点。
  阶段I:1.7~1.3 Ma之间(湖相-三角洲前缘沉积),覆盖以Chenopodiaceae和Artemisia为主的荒漠草原植被,反映了该时期黑河中游气候逐渐干旱的变化趋势,并伴随湖泊退缩的过程;
  阶段II:1.3~1.1 Ma(三角洲平原沉积),耐干旱植物Chenopodiaceae和极度耐干旱植物Tamarix增加,指示了黑河中游在阶段II更加干旱的气候环境;
  阶段III:1.1 Ma至今(河流相),该时期呈现典型的荒漠草原植被,植被以Chenopodiaceae、Tamarix、Artemsia为主,指示该时段内黑河中游持续干旱的气候特征,同时河流两岸局部环境较为湿润,小范围生长有喜湿植物Typhaceae。
[硕士论文] 胡亚楠
自然地理学 河北师范大学 2016(学位年度)
摘要:本研究选取泥河湾盆地中部,桑干河南岸籍箕滩村附近一个上部0-164 cm为河流相冲洪积沉积、下部164-604 cm为牛轭湖相沉积的典型剖面(JJT,40°6′46″N,114°26′54″E),进行了孢粉和炭屑分析,并对剖面地层不同部位的8块泥质样品进行了AMS14C年代测定,校正后得到底部560-570 cm样品年代为11932 calyr BP,顶部65-75cm样品年代为2117 calyr BP,表明籍箕滩剖面0-604 cm地层形成于末次间冰期晚期以来。籍箕滩剖面位于桑干河二级阶地上,据前人研究,桑干河二级阶地形成于25000-5000calyr BP期间,故认为籍箕滩牛轭湖形成年代应介于25000-5000 calyrBP之间;顶部65-70cm处的年代为2120±64 calyr BP,桑干河一级阶地发育时,河流坡降进一步增大,沉积速率加快,才迅速将牛轭湖填满,故推测籍箕滩剖面顶部地层沉积的年代约为2000calyr BP。牛轭湖沉积中花粉来源主要以风力搬运的当地和区域花粉为主,并含有一定河流搬运的南部山地花粉;河流相沉积花粉主要为溪水从南部山地带来。根据孢粉分析结果,将剖面所揭示的13000 calyr BP以来的气候植被变化分为三个主要阶段:阶段一,13000-10000 calyr BP,前期乔木花粉含量较高,草本植物含量较后期少,表明研究区在新仙女木事件前的一段时间气候温和且较湿润;新仙女木事件期间,森林植被出现退缩,以藜科为代表的草原植被扩张,说明此时气候变得寒冷干燥,年降水量明显降低,剖面孢粉组合中含有大量的水生莎草科,指示了一个浅水环境,说明牛轭湖湖面缩小,采样点更接近湖的边缘,此时研究区植被主要表现为疏林草原。阶段二,10000-5500 calyr BP期间,气候逐渐转暖,前期气候温和略干,从孢粉图谱中我们发现在森林植被发育前,首先生长了一些先锋类植物,随着全新世大暖期的到来,气候逐渐变暖、湿度也进一步增大,以松为主要乔木的针阔混交林才发育完全;从剖面孢粉组合来看研究区的气候最适宜期应为7600-6000 calyrBP年左右,期间受人类活动影响,森林植被面积大小有一定波动变化;6400 calyrBP左右,由于古人类大规模毁林开荒,研究区森林植被大量减少,6000 calyr BP左右森林植被有所恢复,可能由于人类活动减弱或迁移,同时此时湿度增加、湖面扩大也是乔木花粉含量增加的另一个原因。阶段三,5500-2000 calyrBP期间,森林植被中的主要组成部分—松属植被逐渐减少,取而代之的则是以蒿、藜为主的草原植被,预示着气候开始向冷干方向转变,区域内森林植被几近消失,只在水分条件较好的地方有小片阔叶灌丛生长,植被类型表现为草原或干草原,且进入历史时期人类活动进一步加强。泥河湾盆地中晚全新世以来的气候变化与其他地方的对比表明,东亚季风的衰退具同步性。
[硕士论文] 张文姣
微生物学 江苏大学 2015(学位年度)
摘要:中国丰富的高盐环境资源中蕴藏着极其多样的嗜盐古菌类群,这些物种是嗜盐古菌分类学以及嗜盐古菌应用研究的珍贵资源。本文主要研究新疆维吾尔自治区塔里木盆地的6个盐环境——塔河河滩盐碱地、五团盐碱地、南口农场排碱渠、胜利水库、六团盐碱地与和田沙漠公路——可培养嗜盐古菌多样性,分析其群落结构,通过多相分类学研究并确定未知类群的分类学地位,并对Haloterrigena属、Natrinema属及其相近类群的嗜盐古菌进行比较分类学的初步探索。
  基于16S rRNA基因序列分析与系统发育分析表明,分离自塔河河滩盐碱地的50株嗜盐古菌分别属于12个属的25个分类单元;分离自五团盐碱地的58株嗜盐古菌分别属于15个属的25个分类单元;分离自南口农场的48株嗜盐古菌分别属于14个属的21个分类单元;分离自胜利水库的45株嗜盐古菌分别属于10个属的16个分类单元;分离自六团盐碱地的60株嗜盐古菌分别属于20个属的29个分类单元;分离自和田沙漠公路盐土的51株嗜盐古菌分别属于17个属的28个分类单元。选择有代表性的嗜盐古菌进行多相分类学研究,结果表明,分离自六团盐碱地、胜利水库、塔河河滩、南口农场的7株嗜盐古菌属于6个新分类单元(3个新属和3个新种),分别为Halofumussalinus NK13、Halofumus salinus NK23、Haloflexus salinus TH-33、Haloparvus salinusLT-12、Haloterrigena xinjiangensis LT-55、Natrinema xinjiangense LT-61和 Natrinematarimense SLN-56。
  基于多基因系统发育分析表明,Haloterrigena属和Natrinema属的属级界定不清晰。基于16S rRNA基因和rpoB'基因的系统发育结果表明,来自Haloterrigena属和Natrinema属的主要成员相互交错聚成一个独立的分类单元,而Haloterrigenadaqingensis则与Natronorubrum sediminis聚为一支,可能属于Natronorubrum属的成员;基于EF2基因的系统发育结果表明,除了Haloterrigena daqingensis之外,Haloterrigena hispanica和 Haloterrigena limicola也可能属于Natronorubrum属。
  极性脂组分分析结果表明,Haloterrigena属和Natrinema属的嗜盐古菌的磷脂组分均含有PG和PGP-Me,其PG均包含C20C20和C20C25两种磷脂酰甘油衍生物,部分嗜盐古菌还含有PA;Haloterrigena属和Natrinema属的嗜盐古菌均含有S-DGD,Haloterrigena属中性嗜盐古菌均含有特征性糖脂S2-DGD,而Natrinema属的成员所含的糖脂组分差异较大。
[硕士论文] 刘向东
食品科学 江苏大学 2015(学位年度)
摘要:嗜盐古生菌是一类极端嗜盐菌,一般在15-20%的盐浓度下生存,因此其所产的胞外蛋白酶也可能在极端环境下保持稳定的活性,有着在高盐、碱性以及高温等严峻环境中应用的潜力。本课题从已鉴定的几株嗜盐古生菌中筛选出一株产胞外蛋白酶能力较高的Halogranum rubrum RO2-11,对其胞外蛋白酶进行分离纯化,并研究了蛋白酶生物学特性和其水解肌肉蛋白的性质,为寻求一种新型食品工业用耐盐蛋白酶提供理论依据。主要研究内容及结果如下:
  1.产胞外蛋白酶嗜盐古生菌的筛选及粗蛋白酶性质研究。选取五株嗜盐古生菌Halalkalicoccus tibetensis TBN4、Halogranum rubrum TNN48、Halogranumrubrum RO2-11、Halomicrobiummukohataei9738、Haloplanus aerogenes TBN37,接种于脱脂奶粉平板中,在相同培养条件下培养后测定各平板中水解透明圈直径的大小,其中透明圈直径最大的为Halogranum rubrum RO2-11,说明Halogranumrubrum RO2-11在同样培养条件下产胞外蛋白酶的能力最强。选用Halogranumrubrum RO2-11对其胞外蛋白酶粗酶特性进行初步研究,研究结果表明该蛋白酶可以耐受高浓度的NaC1,表现出耐盐特性;蛋白酶的最适反应温度为50℃,最适反应pH为8.0,并在pH8.0到pH11.0的范围内稳定,表明该酶是一种碱性蛋白酶;Ca2+对该蛋白酶的酶活性表现出促进的作用,金属离子Mn2+和Cu2+则对该蛋白酶有抑制作用;金属螯合剂EDTA可强烈地抑制蛋白酶活性,表明该蛋白酶可能是一种金属蛋白酶,丝氨酸抑制剂PMSF和巯基反应物DTNB则对该蛋白酶的活性影响很小;蛋白酶活性受有机溶剂异丙醇的影响也很小,表明该蛋白酶可耐受一定浓度的有机溶剂。
  2.采用超滤浓缩、DEAE-Sepharose Fast Flow离子交换层析和Sepadex G-100凝胶层析三步对嗜盐古生菌Halogranum rubrum RO2-11所产的胞外蛋白酶进行分离纯化,经纯化后的蛋白酶比活力达到8226.64 U/mg,回收率为19%,纯化倍数为32.4倍,经十二烷基硫酸钠-丙烯酰胺凝胶电泳和非变性凝胶电泳后确定该蛋白酶分子量为47 kDa。该蛋白酶在高浓度的盐环境下性质稳定,其最适反应温度为50℃,最适反应pH为8.0且在pH7.0到pH10.0的偏碱性环境下稳定。EDTA对蛋白酶的活性有明显的抑制作用表明此酶是一种金属蛋白酶,在一定浓度的二甲基亚砜、甲醇、乙醇和异丙醇等有机溶剂的存在下,蛋白酶的活力保持稳定,在表面活性剂方面,蛋白酶活力在0.1% Triton X-100条件下较为稳定但却受到SDS的抑制。此外,Ca2+对蛋白酶具有激活作用。根据基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱(MASCOT-TOF/TOF MS)的结果可以推测此蛋白酶与Halogranum salarium所产的蛋白酶有相似的性质。
  3.Halogranum rubrum RO2-11胞外蛋白酶水解肌肉蛋白特性及产物分析。提取鲢鱼肌球蛋白,将嗜盐古生菌Halogranum rubrum RO2-11胞外蛋白酶作用于所提取的肌球蛋白,十二烷基硫酸钠-丙烯酰胺凝胶电泳分析其水解情况,甲醛滴定法测定蛋白质水解度,凝胶渗透色谱测定水解产物的分子量分布,氨基酸分析仪测定肌球蛋白水解液中游离氨基酸含量。试验结果表明该蛋白酶对鲢鱼肌球蛋白有着较好的水解能力,水解后氨基酸态氮含量为1076μg/mL;经凝胶渗透色谱分析水解产物的分子量范围在172 Da-180 kDa之间,其中最主要的水解产物分子量为11 kDa;水解产物中含有多种氨基酸,人体必需氨基酸占氨基酸总量的37%,呈味氨基酸占氨基酸总量的13.98%,其中还有牛磺酸、γ-氨基丁酸等功能性氨基酸;此外,提取不同动物来源的肌原纤维蛋白与嗜盐古生菌胞外蛋白酶反应,试验结果表明,此蛋白酶水解范围广泛,对大多数动物性蛋白质都有水解作用,应用潜力巨大。
[硕士论文] 李玉梅
地质学 石家庄经济学院 2015(学位年度)
摘要:随着环境的日益恶化,我们所面临的问题不再只是温室效应和臭氧层漏洞。水资源的不合理利用和湿地的大幅度减少,使得新疆北部全新世以来环境演变问题变得更加复杂。定量地研究环境变化规律,可以更好地解释全球气候变化规律,为解决当今生态问题乃至预测未来气候变化提供理论依据。
  本文拟以在新疆北部艾比湖和喀纳斯两个有小叶桦生长的湿地所取的地层剖面为主体,结合P14C年龄进行多指标分析,旨在研究古气候变化和植被演变的关系。在艾比湖地区沿博尔塔拉河流域采集49个表土孢粉样品;喀纳斯地区沿东西两侧山坡采集65个表土,进行不同海拔高度间花粉谱差异性研究;然后结合新疆北部214个表土孢粉数据运用加权平均最小二乘法(WAPLS)模型重建3000a BP的古环境、古气候演变历史。结果显示,艾比湖地区的表土孢粉谱划分为6个孢粉带,分别对应该区的现代高山草甸带、亚高山草甸草原带、森林灌丛带、灌丛草原带、荒漠草原带和荒漠植被带。其中带VI又被分为单纯的荒漠植被亚带和对应于当地生长的隐域植被小叶桦的荒漠植被亚带。喀纳斯地区采自东坡和西坡的表土孢粉划分为3个带,分别对应现代的山地温带半荒漠草原带、山地寒温带草原带和山地针叶林带。
  艾比湖和喀纳斯的剖面孢粉以及其他综合指标的分析得出,两个研究区的气候总体状况均表现为相对冷湿和暖干的变化模式,1300aBP以前都表现出冷湿的环境,嗣后逐渐转为暖干,但在喀纳斯地区380a BP时却出现了稍微冷湿的波动。艾比湖地区过去2000多年以来植被大多是以荒漠草原或草原植被为主,360cal.aBP以来,桦属植物大量生长在湿地上,180cal.aBP之后,该植物急速减少,旱生植物含量增加,湿地严重退缩。喀纳斯地区3000多年以来始终以森林植被景观为主,随着时间的变化仅有建群树种的改变。
  因此,通过对两个有小叶桦生长的典型湿地区植被和环境演变数据对比,有助于把握历史时期以来全球变化对区域和局域植被的影响。湿地作为地球之肾,对气候变化的缓冲能力较强,对其加以系统地研究,将有助于新疆的生态文明建设。
[硕士论文] 邓江
自然地理学 华中师范大学 2015(学位年度)
摘要:青海共和盆地位于青藏高原东北部的祁连山与昆仑山之间,处于季风影响的边界区和气候的过度地带,对环境和气候的变化较为敏感。花粉是研究古环境和古气候的重要载体。表土花粉特征分析为沉积物孢粉组合恢复古植被、古环境提供重要参考依据和前提保证。
  本文通过对共和盆地46个表土样品的孢粉分析,主要探讨了青海共和盆地不同植被类型下表土花粉组合的特征,主要科属花粉分布特征与植被关系,花粉的A/C值分析及孢粉组合的PCA分析,初步得出以下结论:
  (1)表土样品花粉的组合特征基本能反映该区的植被情况,在各个植被群落中,都是以草本和灌丛花粉占据绝对优势,乔木树种花粉含量较少。台地干草原、荒漠与半荒漠、河漫滩和高山草甸群落中,草本和灌丛花粉以禾本科、莎草科、毛茛科、白刺属、蒿属和藜科为主,百分含量都在79.69%以上,而乔木树种花粉以松属、桦木属、云杉属为主,百分含量低于19.76%。其中在山前冲积扇中,乔木树种花粉百分含量有所增大,最高达到了37.35%,但仍以草本和灌丛花粉为主。
  (2)青海共和盆地不同群落类型的46个表土样品的花粉组合中都存在着一定数量的乔木树种花粉,主要为云杉、松属、桦木属和杨属。参考本文研究区域的植被资料显示,本地并无乔木森林的生长,因此本文认为该区表土花粉组合中的乔木树种花粉可能主要是从外围地区经过不同的路径传播而来,另外聚落点周围也有可能受到有人工种植的松树花粉的影响。
  (3)青海共和盆地主要科属花粉分布特征大体上与植被相对应,草本和灌丛花粉的百分含量和绝对浓度基本上能反映该区域内地表的植被组成与分布状况,但乔木树种花粉的百分含量和绝对浓度不能准确反映该研究区存在森林植被的生长。
  (4)青海共和盆地表土花粉的A/C值总体上可以反映该区的干湿程度,干旱的气候环境状况中藜科花粉在表土花粉组合中占据优势,而在半干旱的气候环境中蒿属花粉百分含量最高。但在台地干草原中蒿属花粉不占优势,A/C值呈现小于1,甚至比荒漠区还有低,这可能是受到人类活动、过度放牧等因素的影响,引起草场退化导致。
  (5)青海共和盆地孢粉组合PCA分析表明,第一个因子对代表干旱的藜科和蒿属植被的生长有所抑制,主要反映了较湿润的生态环境;第二因子有利于抗干旱的乔木植被的生长,而不利于大多的中生草本植被;第三因子中耐旱的白刺属花粉特征值较高,而一些代表湿润的花粉特征值较低,表明了环境较为干旱;第四因子中蒿属植被生长占有优势,而藜科受到限制,反映了研究区内的环境湿度状况,说明湿度是影响该地孢粉组合特征的一个主要因素,可作为一种探讨影响气候的指标。共和盆地主要科属花粉的排序结果和样品的排序状况基本对应,利用PCA分析基本上可以将不同生态环境的样品区分开来。
[硕士论文] 赵凯华
第四纪环境与构造地质学 石家庄经济学院 2013(学位年度)
摘要:内陆干旱、半干旱封闭湖泊对气候变化的响应十分敏感,是较为理想的古环境研究场所,而且湖泊沉积物的孢粉组合可以直接反映湖区的植物群落面貌和植被类型,因而成为一项重要的古气候研究内容。艾比湖位于准噶尔盆地西南,是这一区域的汇水中心。取自艾比湖地区214个表土孢粉样品,结合附近18个气象台站1970-2000年30年的气象数据以及艾比湖东南方向1.7米深的剖面,运用WAPLS(加权平均最小二乘法)定量重建了艾比湖地区中全新世以来的古气候演变过程:在4730-4014aB.P.之间,艾比湖地区表现为较冷湿的气候特征,平均气温-2.8‵,平均降水量270.5mm;在4014-2780aB.P.之间,降水量较少,平均降水量252.5mm,而且温度较低,平均气温-3.5‵,整个艾比湖地区表现为荒漠植被景观,显示了冷干的气候条件;在2780-2382aB.P.之间,温度升高,平均-2.9‵,较上一带温度上升;降水量在299-400mm之间,平均351mm,流域内河流水量充沛,艾比湖处于高湖面期;在2382-2134aB.P.期间,平均气温-1.8‵,平均降水量为216mm,温度升高,降水减少,是艾比湖面积缩小时期,湖周为荒漠植被景观。有证据表明当时整个新疆北部地区可能呈现暖干的气候环境。在2134-1437aB.P.之间,平均温度-0.6‵,平均降水量为310mm,气温上升,降水量增大,流域河流水量较大,湖面较高;在1437-131aB.P.之间,平均温度为0.7‵,平均降水量为339mm,总体来看,温度升高,降水量增加,艾比湖处于高水位期,这反映了在中世纪,艾比湖地区的环境可能明显好于现代。本段后期看,蕨类孢子的增多以及温度的下降可能显示的是约17世纪中至19世纪初的小冰期,艾比湖地区处于西风带,受季风影响很弱,在气候冷期,受源于大西洋的西风带强烈南移及其气旋风加强影响,带来较多的水汽。此时的艾比湖水位处在一个相对上升期。近200年来,由于人类活动的影响,艾比湖地区日益干旱,湖滨地区荒漠化程度加剧,成为中国西部沙尘暴主要策源地之一。
[硕士论文] 顾燕玲
生物化学与分子生物学 石河子大学 2013(学位年度)
摘要:目的:冰川底部沉积层的环境相对隔离,其退缩前沿环境有鲜明的时间序列演替性,这种地理生境为我们研究和了解较少受到人类活动影响的原始生态系统中生物的演替过程、地理格局、功能类群的生态效应及其对全球变化的区域响应提供了绝佳的自然条件。阐明冰川环境中的微生物既有助于研发低温微生物技术,也为了解冰川底部沉积层的低温环境中发生的生物地球化学过程提供了基础资料。
  方法:本研究采用PCR方法克隆甲烷菌pmoA基因,通过测序、序列分析、建立系统发育树,分析不同土样中甲烷氧化菌的群落的结构组成;采用高通量测序技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,经测序、序列分析、建立系统发育树,分别对冰川前沿环境的古菌及高山草甸冻土活动层的古菌群落结构分布进行了分析。
  结果:本研究针对天山一号冰川开展相关工作,研究结果如下:
  1.天山一号冰川前沿共得到51个OTU。系统发育结果显示,天山一号冰川前沿的高山草甸冻土活动层中检测序列代表的甲烷氧化细菌中,绝大部分为迄今仍然不可培养的类群,包括UplandSoilClusterα(USCα)、UplandSoilClusterγ(USCγ)、Cluster1(CL1)三类,其中UplandSoilClusterγ(USCγ)、Cluster1(CL1)是优势类群,隶属于UplandSoilClusterγ(USCγ)的OTU数占50%以上,而UplandSoilClusterα(USCα)类群只检测到4个OTU。
  2.冰川前沿环境中存在一定丰度的古菌,但总体上丰度较低。对天山一号冰川前沿环境古菌群落结构分析发现,随着前沿环境时间序列,古菌的多样性总体上是增加的。在冰川前沿我们也检测到了部分隶属于Halobacteriaceae、Methanosarcinaceae、Methanobacteriaceae的广古菌序列。其中盐杆菌科Halobacteriaceae的序列丰度,在冰川前沿早、中期土壤中丰度比例明显较晚期成熟土壤高。这可能与早起土壤主要是裸露的冰碛物,无机盐成分较高,为盐杆菌的生存提供了更有利的条件。目前已有证据表明,group1.1b、group1.1c类群广泛存在于农田、森林等土壤中,属于中温泉古菌,在土壤氮素的硝化作用中发挥重要功能。
  3.草甸土垂直取样初步分析显示,不同土层中也以泉古菌(Crenarchaeota)占绝对优势。在垂直土层中,只在冻土活动层表层、亚表层检测到了广古菌。
  结论:天山一号冰川前沿的高山草甸冻土活动层中检测序列代表的甲烷氧化细菌中,绝大部分为迄今仍然不可培养的类群。冰川环境中古菌的多样性较低,在整个冰川底部及退缩环境中,以泉古菌(Crenarchaeota)占绝对优势,广古菌(Euryarchaeota)在冰川底部沉积层以及冰川初始退缩环境、及土壤中间发育阶段(约60-80年)的土壤中丰度较高,而在距离冰川较远的高山草甸较成熟土壤中丰度很低。草甸土垂直取样初步分析显示,不同土层中也以泉古菌(Crenarchaeota)占绝对优势。在垂直土层中,只在冻土活动层表层、亚表层检测到了广古菌。分析结果显示,在冰川前沿环境存在的广古菌中,存在一定丰度的产甲烷古菌和嗜盐杆菌,后者尤其在冰川初始退缩环境较丰富。由于古菌可培养菌株数量极少,目前采用分子生物学获得的大部分古菌基因序列无法明确归属于具体的分类单元,对其生态学作用的评价几乎了解很少,有待更深入研究。
[博士论文] 郑亚娟
古生物学与地层学 长安大学 2012(学位年度)
摘要:早期骨骼化石(小壳化石)是微体化石的一个重要内容。在寒武纪之初,早期骨骼化石(小壳动物群)大量出现,拉开了寒武纪生命大爆发的序幕,这些早期骨骼化石不仅前承伊迪卡拉生物群,后启澄江动物群,而且是整个生命演化史上后生动物第一次广泛出现骨骼化,在生物进化史上是一次大的飞跃,它代表了生物矿化作用质与量的突变,因此,对早期骨骼化石(小壳化石)进行深入研究,对了解寒武纪生命大爆发和生命演化具有重要意义。我国的陕南、川北地区处于扬子地台北缘,下寒武统分布广泛,富含早期骨骼化石、微古植物化石及动物胚胎化石,它们是“寒武纪生物大爆发”前夕生命多细胞化和生物多样性的见证。
  此次研究通过大量的野外实地踏勘、剖面测制、样品采集和室内微体化石处理、扫描电镜照相、岩石薄片的磨制及同步辐射X射线相位衬度显微层位成像技术等一系列方法,处理出大量的早期骨骼化石、胚胎化石标本及薄片标本,并从古生物的角度对各类早期骨骼化石进行了讨论,取得了以下进展:
  1、宽川铺生物群中卵裂期胚胎化石的发现及意义
  本文通过醋酸浸泡获得了多枚精美的卵裂期、囊胚期及原肠胚期的三维化石标本,同时应用岩石切片技术获得了珍贵的卵裂期胚胎化石的切片标本,他们共同见证了从单个卵细胞(Olivooides)经卵裂到囊胚、原肠胚的完整胚胎发育序列。新化石材料的发现,不仅填补了宽川铺生物群中卵裂期胚胎化石的空白,完善了从单个卵细胞(Olivooides)经卵裂到囊胚、原肠胚,再到孵化的锥形幼体(Punctatus)的完整胚胎发育序列,而且通过与贵州瓮安生物群中卵裂期细胞胚胎化石及一些现生的低等动物卵裂期胚胎的对比,对揭示Olivooides胚胎的卵裂过程和特点,探讨其亲缘关系,以及后生动物的早期演化提供了新的化石证据。
  2、宽川铺生物群中可能的原肠作用模式探讨
  铺生物群中含有的大量原肠胚期的胚胎化石为我们研究早期生物的原肠作用模式提供了可能。本次研究主要通过对大量的原肠胚期的胚胎化石进行细致的观察,利用岩石切片及 Micro-CT等技术对化石内部结构进行分析,发现了宽川铺生物群中的两种原肠作用模式,即内陷原肠作用模式和分层原肠作用模式。另外发现了两种腔囊胚形态,而囊胚的形态与原肠作用息息相关。因此目前的化石材料支持了Wolpert等人的观点,认为不同的原肠作用模式取决于胚胎本身卵黄分布的均匀程度,而对动物的发育和演化上可能并不具有重要的意义。
  3、Punctatus属新种的发现及完整发育序列的完善
  获得了数枚保存完整的Punctatus标本,并建立了一新种Punctatus costalis sp.nov,丰富了Punctatus属的类容。另外,在南江地区发现了保存完好的Punctatus emeiensis标本,进一步扩大了Punctatus的地理分布范围。同时通过获得的卵裂期、囊胚期、原肠胚期直至孵化幼体、成年个体的化石标本,完善了从卵细胞Olivooides到成年个体Punctatus整个发育序列,这一研究将为早寒武世早期后生动物起源、分类、辐射演化及个体发育提供不可多得的实证材料。
  4、六方锥石属新种的发现
  此次研究获得了大量的原始锥石类化石,其数量、种类丰富,不仅有大量的骨状锥石,亦含有大量的六方锥石,并建立描述了一个新种——宁强六方锥石(Hexangulaconularia ningqiangensis sp.nov.)。新种的发现不仅丰富了六方锥石的内容,而且对地层学的研究有着重要的意义。
  5、分叉状生物化石的发现及其生物属性的探讨
  发现了大量的分叉状管状化石,其中包括二歧分叉和三分叉管状化石的类型,同时发现这些管状化石具有断裂生殖和出芽生殖的特征。本文通过对这些分叉状管状化石的观察和描述,对其生物属性进行了讨论。
[硕士论文] 韩晓丽
第四纪地质学 西南大学 2012(学位年度)
摘要:现代花粉组合与植被关系研究是重建古植被及其演替历史的基础,同时也为恢复古环境、古气候提供重要依据。但是,由于不同植物的孢子和花粉产量各不相同,且花粉的保存能力(抗酸性、抗碱性)、传播能力及其传播方式也存在很大差异,即使同一科属植物在不同的地区,也会受到地理位置、地形条件等诸多环境要素的影响,其对植被的代表性亦存在差异。因此,对现代孢粉的特性及其与植被、气候的关系研究一直是孢粉学者努力寻求解决的问题;并且将花粉分析与现代生态学以及现代地理学中的数理分析方法结合起来,用以定量重建古环境也是目前第四纪研究的发展趋势。
   本研究在重庆地区缙云山、四面山、金佛山三个自然保护区共采集55个样品,样品取自于7种类型的植被带内,包括针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、灌丛、亚高山草甸、竹林、耕地。通过对样点表土花粉资料和野外调查资料分析对比,并借助数理分析方法,讨论了研究区不同植被类型的表土花粉组合特征,主要科属花粉的代表性,以及花粉百分比与花粉浓度的关系。初步得出以下结论:
   (1)表土花粉组合可以反映研究区植被带内的主要植物组成,即表土孢粉组合中,亚热带常绿阔叶林中常见的特征科如山茶科、木兰科、山矾科、壳斗科、大戟科、茜草科均有出现,杜鹃花科、杜英科、紫金牛科也是常见花粉类型。
   (2)不同植被类型表土花粉组合差异明显。在针叶林植被中,针叶树花粉占优势,其百分比高于42%,松属和杉科是最主要的花粉类型;在针阔混交林植被中,针叶树花粉百分比高于28%,阔叶树花粉百分比高于20%,草本花粉百分比低于15%;在阔叶林和灌丛植被中,针叶树花粉百分比高于20%,草本花粉含量均低于20%,灌木和阔叶树花粉百分含量不稳定;在亚高山草甸植被中,草本花粉占优势,其百分比高于37%,禾本科和蒿属是主要花粉类型;在耕地中,草本花粉急剧上升为86.22%,其中,十字花科花粉占绝对优势(80%),但花粉浓度和孢子浓度均较低,说明农田环境不利于孢粉保存,人类活动干扰会降低孢粉浓度;在竹林样地中无论是花粉百分比还是花粉类型,其组合特征都极其不稳定,不能很好地反映样点植被状况,并且禾本科花粉平均含量仅为4.13%。
   (3)本研究运用SPSS软件对样品进行聚类分析,结果表明:缙云山、四面山研究区样品(除去竹林)的花粉组合与植被组成有很好的对应关系。金佛山研究区的样品可分为6组,只能将亚高山草甸带和耕地区分开,而针叶林、针阔混交林、阔叶林、灌丛、竹林这5种植被类型的聚类分析结果均不明显,是由于在金佛山阔叶林和马尾松林几乎整个山体都有分布,再加上小地形、人类活动以及花粉自身复杂因素(产量、扩散、沉积等)的影响,使得花粉组合与群落植被的对应关系不好。
   (4)孢粉对植被的代表性和指示性表明:松属、桦属、桤木属具有超代表性;杉科具适宜代表性,对植被的指示性较好;一些亚热带植物种属具低代表性;杜鹃花科、禾本科具低代表性:蕨类植物的含量和种类都比较丰富,且孢粉类型具有亚热带特征,这也说明研究区湿热的气候条件适宜蕨类植物的生长。
   (5)在研究区的7种植被类型下,对主要花粉类型的百分比和花粉浓度进行分析,二者的变化趋势基本一致,表明研究区表土孢粉组合特征的相对稳定性。花粉浓度数量在各个样带中波动性较大,花粉浓度对于优势种的变化更显著。
[硕士论文] 王涛
基础兽医学 内蒙古农业大学 2011(学位年度)
摘要:目的:研究黄河三角洲近海岸区域古菌的多样性及分布。
  方法:以PCR技术为基础构建古菌16S rDNA基因文库,在小尺度上选择6个不同站位的沉积物样品进行研究。
  结果:1.经研究处理后共获得了568个克隆,扩增所得的16S rRNA基因经过限制性双酶切分析及应用软件DOTUR进行97% cut off后共得到73个有效操作分类单元(Operational Taxonomic Unit,OUTs)。2.所有阳性克隆经双酶切后进行测序,通过网上进行序列比对通过传统统计学方法及所获基因构建系统发育树。3.对实验获得的16S rDNA分析发现,本次研究的古菌均来自泉生古菌(Crenarchaeota)和广生古菌(Euryarchaeota)两大类。其中,Marine Crenarchaeotic Group I(MG- I)(88.8%)占据了主要地位,接下来依次为Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG);DSAG(Deep-Sea Archaeal Group)也称为MBG-B;MBG-D,也称MG-III(Marine Group III)以及、TMEG(Terrestrial Miscellaneous Eurarchaeotal Goup)。
  结论:结果反映,MG-I与 MCG这两个古菌类群的克隆数占16SrDNA总克隆数的96%,两者均是海洋中最为常见的古菌类群,这也符合近海环境较为稳定的特点。近海沉积物中古菌群落结构在水平范围并没有显著的变化,只是随着相对海岸距离的不断拉大,古菌类群多样性相应变高。另从地域分析,本次研究古菌的同源序列多来自于江河流域的沉积物,部分古菌反映了该区域可能存在的甲烷厌氧氧化的区域特征,从而间接揭示了古菌的群落结构特征应该与近海海域的特点及其周边环境有着较大的关联,其群落结构的分布和多样性也可以作为海洋环境的一个重要指示,以利于后续微生物领域的研究。
[博士论文] 郑艳伟
矿物学、岩石学、矿床学 中山大学 2010(学位年度)
摘要:为了深入理解全新世以来柴达木地区的气候和植被覆盖度变化过程以及夏季风强弱对该地区地影响变化幅度,查找可能存在的快速气候变化事件及其驱动机制,并预测该地区气候与环境的未来发展趋势,本文选取了位于东亚夏季风气候边缘区对季风响应的敏感地带进行钻孔第四纪环境研究,主要研究地点位于柴达木盆地的尕海湖DG-02钻孔(37.16413° N;97.55438°E;2849 m a.s.l.),钻孔深度3407cm,经AMS和光释光测年获得钻孔岩芯的年代框架,底部年龄约为12.3cal kyr BP。本研究通过粒度、磁化率、孢粉、藻类等多学科综合分析,获取了一系列替代性环境参数,高分辨率地揭示了该区域环境变化的特征。
   本钻孔共做粒度分析382个样品,连续采样1078个磁化率数据,通过对本钻孔的磁化率和粒度分析得知:在12.3-11.2 cal kyr BP阶段,粒度参数变化大,磁化率在低值位波动,显示不稳定沉积环境;在11.2-7.4 cal kyr BP阶段为湖泊发展发育阶段,在11.2-9.4 cal kyr BP阶段,磁化率由低值迅速增大,然后缓慢下降,说明湖泊经过一个突变后,开始稳定沉积,是湖泊发展阶段的沉积;9.4-7.4cal kyr BP阶段,为本湖泊磁化率最小最稳定的阶段,是完全还原环境下稳定的深水湖沉积;在7.4-3.7cal kyr BP阶段磁化率值总体很低,但在发展过程中,有几次突变事件,是湖泊沼泽化阶段的沉积;在3.7-0 cal kyr BP阶段,粒度和磁化率波动的幅度和频率迅速增加,说明沉积环境发生了较大变化。
   首次在尕海湖进行了全新世孢粉研究,本岩芯共鉴定了64个种类,草本45种,木本19种,整个钻孔以草本花粉为主(67~100%),证明了本钻孔区域在整个全新世时期不存在森林景观;孢粉分析中发现在9.4~7.4cal kyr BP含有大量淡水生活的盘星藻,根据盘星藻现代生活的环境认为,9.4cal kyr BP至7.4cal kyrBP尕海湖曾经为淡水深水湖,在9.4cal kyr BP之前是湖泊开始发育的阶段,在7.4~3.7cal kyr BP之间有大量的莎草科出现,莎草科植被主要生活在淡水或者微咸水中,此阶段湖面下降较快,大量的湖滨裸露出地表,形成湖泊沼泽化阶段,沼泽化阶段应为湖水稍咸的淡水湖期;在3.7-0cal kyr BP之间是湖泊萎缩阶段,湖水水面迅速下降,在3.7~2.6cal kyr BP之间是湖泊由淡水湖转向半咸水湖的过渡阶段,莎草科植被迅速减少,在2.6cal kyr BP左右湖水开始逐渐咸化。
   本文首次尝试进行了孢粉-覆盖度转换的研究,首先在中国范围内,通过花粉模拟的乔木覆盖度和MODIS观测的植被覆盖度数据进行对比,得到花粉所代表植被覆盖的最佳分辨率是21km×21km。在尕海周围小区域,通过花粉模拟的植被覆盖度和气候参数,与观测的植被覆盖度和气候参数进行对比:其乔木覆盖度之间的相关性为0.934,草本覆盖度之间的相关性是0.747,裸地之间的相关性为0.782,降水量之间的相关性为0.889,最热月气温之间的相关性是0.813和最冷月气温之间的相关性为0.718。将此模式应用到尕海11.2 cal kyr BP钻孔中,利用166个化石样品来重建气候和植被覆盖度,得到早全新世(11.2~7.4 cal kyrBP)降水较多,植被覆盖度较高,气温较低的冷湿阶段,中全新世(7.4~3.7cal kyrBP)气温较高,降水较少,植被覆盖度稍低的暖干阶段和晚全新世(3.7~0 cal kyrBP)气温稍微降低,降水稍有增加,植被覆盖度低的阶段。
   钻孔岩芯的多方法定量重建结果揭示出在~11.6 cal kyr BP、9.2 cal kyr BP、5.7cal kyr BP几个时间段发现快速的降温事件,其最热月气温降低,降水量和植被覆盖度突然增加。其中,~11.6 cal kyr BP的降温事件可能与全球普遍存在的YD事件有关。此外,在~4.7 cal kyr BP左右为气候增温期,而相应的降水量和植被覆盖度表现为降低的趋势。从湖泊演化方面,经历了淡水深水湖(9.4-7.4calkyr BP)、淡水或稍咸浅水湖期(7.4-3.7 cal kyr BP)、咸水湖(3.7 cal kyr BP-今)三个阶段,淡水湖泊的盘星藻和沼生的莎草科花粉消长过程清楚揭示了湖泊的演化过程。
   综合研究尕海钻孔结果证明,全新世时期的降水量变化的总体趋势和亚洲季风呈镜像对应,在中全新世时期气温比较高,降水量比较少,亚洲季风比较弱,所以本区域在此阶段并没有出现雨热同期的现象,各种替代性指标均显示中全新世暖干同期的气候模式,其驱动机制可能一定程度上与高纬度西风带影响有关。晚全新世3.7cal kyr BP以来,大量的山岳冰川持续融化,导致全新世以来雪线不断升高,湖泊水源的补给量变少,潜在蒸发量大,气候随之趋于干旱,湖面不断下降,大量含盐矿物析出,形成现在的盐湖。
   本文通过对尕海钻孔的多学科综合分析,揭示了尕海湖的沉积演化过程,及其周边地区的气候和植被覆盖度变化,其结果为理解该地区对全球变化的响应以及未来气候变化趋势提供了新的证据。
[硕士论文] 郑曦
古生物学与地层学 长安大学 2010(学位年度)
摘要:宽川铺生物群是陕南地区早寒武世早期一个以微体动、植物化石为特色的生物群。对该生物群进行研究,目的是在系统归纳、总结出该生物群各类化石特征的基础上,力争发现一些新属种生物。这不仅可以丰富整个生物群的内容,提高我们对早期生物面貌的认识,而且为震旦-寒武系界线及地层划分对比研究和探讨地球早期生命起源演化等重大理论问题提供证据。经过对宽川铺生物群的野外剖面实测、样品采集、室内样品的化学浸解处理和挑样等综合研究,共获得各类微体化石近千枚。在与前人资料对比后,鉴定出软舌螺类、海绵类、锥石类、织金钉类等38属57种。经对完整标本SEM扫描成像192幅,制作图版12帧。同时取得了以下三点新进展:
   ⑴建立描述微小骨骼化石1新属1新种。即在骨状锥石科下建立了宁强锥石属(Ningqiangconularia gen.nov)和五辐射宁强锥石种(Ningqiangconularia pentatusgen.and sp.nov)。新种五辐射宁强锥石的发现,进一步丰富了锥石类动物的属种内容,并对原始锥石的分类方案进行了修订。
   ⑵通过对新发现的分叉藻类化石观察研究,针对分叉型藻类提出了树叉分支型生长方式和顶端生长方式有差异的新设想。
   ⑶结合前人研究成果和本次研究资料,归纳总结了整个宽川铺生物群的总体特点。认为宽川铺生物群不但以具硬体的微小骨骼动物化石为代表,而且以含有大量动物胚胎及软体组织保存为特色,是一个由动物、植物共同组成的完整地方性生物群。
[硕士论文] 刘伟
地球生物学 西北大学 2010(学位年度)
摘要:本文在仔细观察扬子区及华北区寒武系鲕粒灰岩样品薄片的基础上,较为深入地探讨了微生物在鲕粒灰岩沉积成岩过程中的建设性作用和破坏性作用。
   扬子区块峡东地区寒武系地层发育完整,且出露较好。所采下寒武统天河板组底部鲕粒灰岩样品,保存较好,受后期成岩作用影响小,鲕粒中的原始沉积构造保存完整,是比较理想的微生物印迹研究素材。华北板块西南缘的韩城秃山剖面和陇县周家渠剖面寒武纪地层出露较好,共采集13层鲕粒灰岩样品。
   本文研究过程中大量借鉴碳酸盐岩微相的研究方法。野外工作中,对典型剖面及露头进行精细描述并进行合理采样。室内工作以样品岩石学切片的显微镜分析为主,同时结合染色、扫描电镜、荧光显微技术等进行综合分析。
   本论文研究的核心内容是微生物作用在鲕粒灰岩中保存下来的地质印迹。通过研究发现,微生物活动既可以建造鲕粒,也可以破坏鲕粒。
   研究发现微生物对鲕粒的建设性作用主要体现在:①葛万藻藻鲕。根据其结构特征可进一步划分为藻核鲕、藻缘鲕、藻球鲕以及隐藻鲕四类;②钙化的微生物膜。钙化的微生物膜在鲕粒中尚属首次发现。微生物新陈代谢促使碳酸盐沉淀于微生物膜表面,形成有别于鲕粒纹层的沉积结构,具有强烈的荧光反应;③建设性泥晶套。吸附于鲕粒或骨屑外的微生物通过沉淀或捕获碳酸盐,形成建设性泥晶套。
   微生物对鲕粒的破坏性作用主要体现在:①微生物活动在鲕粒表面产生微钻孔;②微生物泥晶化作用在鲕粒及其他碳酸盐颗粒外形成泥晶套。
   本文通过区分及研究鲕粒灰岩中不同类型的微生物印迹,对微生物在鲕粒形成过程中所发挥的作用取得了初步的认识。微生物新陈代谢过程中可以改变微环境的物理化学条件,促使碳酸盐沉淀于鲕粒表面,形成各种类型的建设性沉积物;同时微生物活动过程中的微生物钻孔及微生物泥晶化作用可以破坏鲕粒的原始结构。
[硕士论文] 赵炜
植物学 中山大学 2009(学位年度)
摘要:在海南岛琼山县长昌盆地测制了长昌组含煤段上部地层剖面46.36m,采集孢粉样品91个。对上述样品进行了实验室孢粉分析,除亲缘关系不明的类群外,共鉴定描述孢粉化石38个类型(27科,38属)。其中以被子植物为主,共20科、25属(占科总数的77.8%,属总数的65.8%),其次为裸子植物4科、7属(占科总数的25.9%,属总数的18.4%)和蕨类植物3科、6属(占科总数的22.2%,属总数的15.8%)。在种子植物中,发现一些属于现代海南岛区系的表征科的花粉,如壳斗科(Fagaceae)、金缕梅科(Hamamelidaceae)、樟科(Lauraceae)、桃金娘科(Myrtaceae)、棕榈科(Palmae)、松科(Pinaceae)等。根据孢粉类型的组成以及在孢粉百分比图上的变化情况,自下而上可划分为3个孢粉带。 在此基础上,结合前人对长昌组含煤段下部的孢粉分析,进一步对海南岛长昌盆地始新世孢粉植物区系中种子植物科和属的分布区类型进行了统计和分析。结果表明,长昌盆地始新世孢粉植物区系在科的级别上虽然体现了热带区系成分为主的性质,但热带性明显不及海南岛现代植物区系;属一级的性质与海南岛现代植物区系存在比较明显的差异,其中以亚热带—温带性质为主,热带性并不明显。总体上,长昌盆地始新世孢粉植物区系以亚热带—温带性质为主,热带性并不明显,推测始新世时长昌盆地附近可能存在较高海拔的山地,从而使孢粉植物区系中出现了很多温带性质的孢粉类型。 在上述分析的基础上,最后应用共存因子法对长昌盆地长昌组含煤段上部进行了古气候定量重建,获得的始新世时期长昌盆地的古气候参数如下:年均温为13.5-24.5℃,最热月均温为27.1-28.1℃,最冷月均温为0.6-19.5℃,年较差为9.2-20.1℃,年降雨量为850-1630mm,最大月降雨量为180-190mm,最小月降雨量为16-35mm。与长昌组含煤段下部相比,含煤段上部的古气候更为温暖湿润。
[硕士论文] 王明清
遗传学 中国海洋大学 2009(学位年度)
摘要:海洋生物圈在全球的生物球化学循环中起着重要的作用。然而,人们对它的了解还很少。南海是中国最大海域,对中国的气候和环境变化影响很大。对南海沉积物中微生物的研究,有助于我们认识未知生物类群的功能和理解微生物对整个生态系统的影响。 本文采用以PCR为基础的分子生物学方法对南海北部“甲烷富集区”的沉积物进行研究,研究该特殊海域沉积物的古菌分布有无特异性,并对两根沉积物柱的古菌多样性进行了比较研究。海区沉积物柱SCS1分了7层,沉积物柱SCS2分了6层,除了SCS1的第7层,其它深度都是一致的。13个文库的581个16SrRNA基因序列经DOTUR软件分析后,得到102个Operation TaxonomicUnits(OTU)。古菌16S rRNA基因序列与NCBI数据库序列的最相近的序列的相似度在80-99%之间。大多数序列与来自天然气水合物的古菌序列最相似。分子系统学分析表明,所有的古菌属于泉古菌和广古菌两大类。其中泉古菌又包括杂色泉古菌(Miscellaneous Crenarchaeotic Group,MCG)、第一类海洋泉古菌(Marine Group I,MGD、深海古菌类群(Deep-Sea Archaeal Group,DSAG)三大类;广古菌包括南非金矿广古菌类群(South African Gold Mine Euryarchaeotic Group,SAGMEG)、海洋海底类群D分支(Marine Benthic Group D,MBGD)、新颖的古菌类群(Novel Euryarchaeotic Group,NEG)三大类。在本研究中MGI的最相似序列与氨的氧化有关,尤其是与可培养的氨氧化古菌Nitrosopumilus maritimus SCM进化关系非常近,表明本研究的MGI类群很可能氨氧化类群,参与了氮的生物地球化学循环。 在这两根沉积物柱中MCG和MBGD是优势类型。MCG是两根沉积物柱表层的优势类型,两根沉积物柱的古菌构成基本相似。每个古菌16S rRNA基因文库用所有克隆经DOTUR软件分析其多样性,辛普森指数、香农维纳指数、Chaol和ACE的结果表明,SCS1和SCS2的表层多样性都较低,随着柱层深度的增加多样性均增长。从SCS1和SCS2两根柱的对应层比较分析发现SCS1柱的多样性SCS1均高于SCS2。SCS2-4的各参数特别低,反应其多样性非常低。数据分析表明古菌群落的结构和多样性随柱层深度的变化很可能对应所在位置的物理和化学条件的变化。认识不同环境下古菌群落的变化对理解它们在生物化学循环中的作用有重大意义。 本论文首次从生物学的角度对南海北部“甲烷富集区”的沉积物进行研究,发现大多数古菌与其它海域的天然气水合物古菌最相近。生物学分析表明该海区具有高的甲烷浓度,这一结果与该海域的天然气水合物和大型天然气田的矿藏发现相一致。
[硕士论文] 吕娟
自然地理学 东北师范大学 2008(学位年度)
摘要:有机分子化石即地质体中那些来自生物的有机体分子,它们具有一定的稳定性,虽受成岩,成土等地质作用的影响,但基本保存了原始生物组分的碳骨架,记载了原始生物母质的相关信息,能提供非常准确的环境信息,具有一定的环境标志意义。本文以金川泥炭地藓丘下伏泥炭为研究对象,以正构烷烃、醇、酮及反映泥炭基本性质的灰分、吸湿水、腐植酸等指标来研究有机分子化石与环境的关系。在进一步证实已发现的,有环境标志作用的一些有机分子化石之外,试图找出更多具有环境标志意义的有机分子。通过实验检测和前人对金川泥炭地研究成果的对比,得出以下研究结果: 1泥炭样中正构烷烃以长链为主(>21),主峰碳以C27、C29和C25为主,其中C27、C29居多,C25只在个别深度存在。垂直方向上,大部分正构烷烃的最大值都出现在12—8cm,整体数据以奇偶优势为主,这种分布特征和东北地区植被分布特征相符。 2依据有机分子化石与植被关系得出,大约在公元1711-1752年前后和公元1.509-1549前后,金川泥炭地及其附近地区降水量较大,泥炭地中曾出现过大量的浮水或沉水植物,且在公元1509-1549前后泥炭地中的灰分大量增加。 3依据植物群落与环境关系得出,金川泥炭地约公元1833-1874前后大规模的从中营养向贫营养过渡,此时金川泥炭地生物量最大。 4邻苯二甲酸酯从表层向底层递减,说明金川泥炭地已经受到日趋严重的污染。 5进一步论证了正构烷烃C23是和气候因子(温度)有一定关系的有机分子化石指标。
[博士论文] 李涛
地质微生物 同济大学;同济大学海洋与地球科学学院 2008(学位年度)
摘要:基于非培养的16S rDNA分子技术是目前调查环境中微生物多样性的不可替代的方法。从IMAGES147航次Marco航段在南海采集的沉积物中扩增了细菌和古菌16S rDNA序列,分别构建了沉积物柱MD05-2896和MD05-2902以及共7个沉积物柱表层沉积物细菌和古菌16S rDNA文库,并对16S rDNA文库中的序列进行了系统发育分析。 群落的多样性指数表明细菌和古菌多样性都比较丰富,对沉积物样品中的物种丰度估计显示细菌平均丰度为50左右,古菌平均丰度为30左右。在99%、98%、97%、95%、90%、80%的16S rDNA序列一致性取舍值下,利用参数分布估计法和非参数估计法估算了沉积物柱MD05-2896和MD05-2902中细菌丰度。以3%,5%,10%和20%的序列差异作为细菌的“种”、“属”、“科”/“纲”和“门”分类单元的界限,那么沉积物柱MD05-2896中的细菌估计有250个种,220±6(SE)个“属”,127±4(SE)个“科”/“纲”和62±4(SE)个“门”;沉积物柱MD05-2902中的细菌估计有约180个种,173±10(SE)个“属”,127±11(SE)个“科”/“纲”和42±2(SE)个“门”。 系统发育分析结果表明,南海沉积物细菌16S rDNA文库中的多数序列隶属于浮霉状菌(Planctomycetes)、变形杆菌(Proteobacteria)、绿屈挠杆菌(Chloroflexi)、放线菌(Actinobacteria)、螺旋体(Spirochaetes)、疣微菌(Verrucomicrobia)、酸杆菌(Acidobacteria)、拟杆菌(Bacteriodetes)、铁还原杆菌(Degerribacteres)、硝化螺菌(Nitrospirae)、蓝细菌(Cyanobacteria)以及candidate division OP1、OP3、OP8、OP10、OP11、JS1、WS1、WS3、TM6、BRC-1等21个类群;少数序列隶属于未知类群。古菌16S rDNA文库中的序列分别隶属于广古生菌(Euryarchaeota)和泉古生菌(Crenarchaeota)两个大类。广古生菌包括Marine Benthic Group D(MBGD)、South African Gold MineEuryarcheaotic Group(SAGMEG)、Terrestrial Miscellaneous Euryarchaeotic Group(TMEG)、Novel Euryarchaeotic Group(NEG)、Micellaenous EuryarchaeoticGroup(MEG)、Marine Bethic Group E(MBGE)、Methanobacterales和Methanosarcinales等8个类群;泉古生菌包括Marine Benthic Group B(MBGB)、Marine Crenarchaeotic GroupⅠ(MGⅠ)、C3、Marine Benthic Group A(MBGA)和Micellaenous Crenarchaeotic Group(MCG)等5个类群。从类群相对百分含量上看,在沉积物柱MD05-2896中,细菌群落以浮霉状菌、Delta—变形杆菌、OP3和JS1为优势类群,古菌群落以MBGD、SAGMEG、MBGB和MBGA为优势类群;在沉积物柱MD05-2902中,细菌群落以JS1、浮霉状菌和绿屈挠杆菌为优势类群,古菌群落以MBGD、SAGMEG、TMEG、MBGB、MGI和MBGA为优势类群。 对比其他海域,南海沉积物中细菌和古菌群落的特点表现为浮霉状菌和MBGD类群异常丰富而变形杆菌类群含量相对偏少。来自西沙海槽的沉积物柱MD05-2902中的细菌群落与含甲烷水合物沉积物中的细菌群落中的优势类群一致,为西沙海槽可能有甲烷水合物提供了又一佐证。在沉积物柱的垂向剖面上,微生物群落类群百分含量变化总体表现为变形杆菌和MGI随沉积物深度的加深而不断减少,其他类群百分含量变化则与沉积物深度无明显对应关系。 分别对沉积物柱MD05-2896和MD05-2902中的细菌/古菌群落进行了主成分和聚类分析。在沉积物柱MD05-2896中,3m、7m、8m和11m,1m、2m和9m沉积物中的细菌群落结构相近;3m、4m、6m、8m和11m,1m、5m、7m和10m沉积物中的古菌群落结构相近。在沉积物柱MD05-2902中,1m、3m、7m和8m,2m、4m和5m沉积物中的细菌群落结构相近;1m、2m、3m、6m和7m沉积物中的古菌群落结构相近。相近的群落结构可能反应了沉积物之间有着某些相同的环境因子。 南海沉积物中发现的代谢过程主要涉及“氮循环”、“硫循环”和“碳循环”。“氮循环”由部分浮霉状菌的厌氧氨氧化以及少量MGI的硝化过程(氨氧化)组成;“硫循环”由δ—变形杆菌的硫酸盐还原以及α—变形杆菌的硫代硫酸盐的氧化组成;“碳循环”由甲烷杆菌、甲烷八叠球菌的甲烷生成以及部分MBGB的甲烷氧化组成。
[硕士论文] 王忠燕
环境科学 合肥工业大学 2007(学位年度)
摘要:本文通过钻孔取样分析获得的孢粉组合,对合肥地区中全新世以来的古植被、古环境进行了探讨。根据木本、草本和蕨类植物在钻孔剖面中的变化规律,划分出4个孢粉组合带。 1 带: Pinus-Betula-Quercus-Polypodiaceae 组合带2 带: Pinus-Castanopsis-Quercus-Polypodiaceae 组合带3 带: Quercus-Pinus-Ranunculaeae-Gramineae 组合带4 带: Pinus- Ulmus-Gramineae-Selaginella 组合带合肥地区中全新世以来的古植被演替过程是:第1阶段为落叶阔叶针叶混交林,反映气候温凉略干;第2阶段为落叶阔叶常绿阔叶针叶混交林,反映气候温暖潮湿;第3阶段为混有常绿阔叶的落叶阔叶针叶混交林,反映气候温和略干;第4阶段为落叶阔叶常绿阔叶针叶混交林,反映气候温暖湿润。 本文在整理孢粉鉴定资料的基础上,将孢粉形念描述资料和图片资料输入计算机,建立了一个小型孢粉数据库。并编制了孢粉数据库管理应用系统软件,实现孢粉分析计算机辅助鉴定,提高了工作效率。
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