柠条根系内生解磷菌研究及根围土壤古细菌分析的任务书.docx

柠条根系内生解磷菌研究及根围土壤古细菌分析的任务书
任务书
一、研究背景
作为一个全球性问题，土壤污染已经成为阻碍我国经济可持续发展和人类社会健康的重要因素。近些年来，随着全球经济的发展和工业化进程的加快，我国各类污染不断增多，其中重金属污染是我国主要的土壤环境问题之一。根据国家统计局公布的数据显示，目前我国土壤砷污染面积已经超过过去五年的总和。
柠条是一种生长在较为极端环境下的植物，在沙漠、荒漠、沼泽、浅海等地均有其存在。研究表明，柠条在适应这些极端环境的过程中，与土壤中的微生物形成了共生关系，其中以根系内生解磷菌和根围土壤古菌为代表的微生物，在柠条点缀的沙漠、荒漠、沼泽、浅海等地中起到了重要的生物修复作用。
二、研究内容
本研究主要分为两个方面：一是对柠条的根系内生解磷菌进行研究，二是对柠条根围土壤中的古菌分析。
（一）根系内生解磷菌研究
1.分离分析柠条根系内的解磷菌
根据已有的研究成果，我们打算从柠条的根部（根茎和正常根）中分离出解磷菌，并对其进行进一步的分析。
2.鉴定解磷菌的种类以及功能
我们将利用传统和现代的技术手段，包括形态学、生化学、分子生物学等方法，来鉴定分离出的解磷菌的种类和功能。
3.与柠条植株的共生关系研究
分离得到的解磷菌与柠条植株的共生关系是本研究的重点，我们计划通过分子技术等方法，探讨解磷菌与柠条植株共生关系的机制。
4.解磷菌在柠条生物修复中的应用
本研究还将探索解磷菌在柠条等植物的生物修复中的应用，从而为我国土壤生态环境治理提供新的思路和途径。
（二）根围土壤古细菌分析
1.根据PCR扩增柠条根围土壤中的古细菌
PCR技术已经成为研究土壤中微生物的常用方法，我们将利用PCR技术，从柠条根围土壤中扩增出古细菌的DNA。
2.测定柠条根围土壤中古细菌的物种丰度及多样性
我们将通过对PCR扩增出来的古细菌DNA序列进行比对和分析，来确定该土壤样品中各个古菌物种的丰度和多样性。
3.探索柠条根围土壤中古细菌的生态适应策略
古细菌有一定的生态适应能力，本研究将探索柠条根围土壤中古细菌的生态适应策略，并揭示其对柠条共生关系的影响。
三、实验方法
（一）根系内生解磷菌研究
1.分离分析柠条根系内的解磷菌
实验步骤：
（1）采集柠条根部样品，将其去除杂质后，置于含2%酒石酸的试管中进行消毒。消毒完后用蒸馏水洗干净，取出待用。
（2）将上述经过消毒和洗涤的柠条根部样品，均匀地分别切成5毫米的小块，以1:10的比例加入含TNC培养基的提取液中。在28°C的恒温下培养20天。
（3）将培养基样品经过10倍稀释，取适量的样品涂在含有柠檬酸铁铵和含有碳酸钙的琼脂糖平板上进行筛选，得到解磷菌的单克隆菌株。
2.鉴定解磷菌的种类以及功能
实验步骤：
（1）为了鉴定分离出的解磷菌的种类和功能，首先需要筛选与解磷相关的基因。我们将通过基因功能筛选法和元基因组学方法，从解磷菌中筛选出与解磷相关的基因。
（2）接下来，我们将运用PCR技术，将目标基因扩增为片段，并进行测序。通过与NCBI数据库比对，鉴定分离出的解磷菌的种类和功能。
3.与柠条植株的共生关系研究
实验步骤：
（1）我们将利用分子生物学技术，比如FISH和qPCR方法，来研究解磷菌和柠条植株之间的共生关系。这些方法可以很准确地确定解磷菌在根系中的分布和数量。
（2）同时，我们也将借助共生代谢产物的分析，探索解磷菌和柠条植株之间的互作关系。例如，通过测定柠条叶片中溶解性有机物和苏氨酸的含量等指标，来判断解磷菌是否对其有促进作用。
4.解磷菌在柠条生物修复中的应用
实验步骤：
（1）我们将筛选出优良的解磷菌株，并通过人工栽培实验等方法，探索解磷菌对柠条等植物生长和修复的影响。
（2）我们将在模拟的土壤环境下，使用解磷菌配合柠条等植物进行生物修复试验，观察解磷菌与植物的共生关系以及其在修复效果中的作用。
（二）根围土壤古细菌分析
1.根据PCR扩增柠条根围土壤中的古细菌
实验步骤：
（1）采集柠条根围土壤样品，并进行初步的物理和化学分析。
（2）将土壤DNA提取出来，经过PCR扩增反应，获得所需的古细菌DNA片段。
2.测定柠条根围土壤中古细菌的物种丰度及多样性
实验步骤：
（1）我们将利用Sanger测序和NGS技术，对PCR扩增出来的古细菌DNA进行测序，并得到每个样本中古菌的物种丰度谱。
（2）利用Bioconductor等统计软件对古菌与样本之间的相关性进行分析，得出物种多样性和基因丰度谱。
3.探索柠条根围土壤中古细菌的生态适应策略
实验步骤：
通过对分离得到的古细菌进行环境适应性评估，获得古细菌对柠条共生关系的影响机制。
四、预期成果
（1）本研究将对柠条根系内生解磷菌的鉴定、共生关系及其在生物修复中的应用等方面进行探索研究，并为我国土壤的生态环境治理提供新的