收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

南极中山站沉积物中微生物多样性分析及宏基因组文库研究

赵晶  
【摘要】: 微生物在南极的生态系统中扮演着重要的角色,微生物生态可较敏锐地反映整个南极生态系统的变化。同时,南极所具有独特的地理及气候特征,造就了极地微生物特殊的生理特征和适应机制。因此南极微生物不但在南极的生态系统及物质的生物地球化学循环中扮演了重要角色,在基础研究和开发应用方面也具有广阔的前景。南极中山站排污入海口沉积物环境是受人类影响较大的区域之一,外来营养物质的引入不仅使该环境中的微生物群落发生变化,而且可能刺激“土著”微生物的次级代谢,产生新的特殊活性物质。 本文首先通过DGGE技术对南极中山站排污入海口(ZSS)及其周围200米近岸(ZSN)沉积物样品中细菌和古菌微生物群落结构及其多样性进行了调查,结果表明所调查区域存在非常丰富的微生物资源。在这两个位点检测到了比以往关于南极微生物报道的更丰富的细菌类群:α-,β-,γ-,δ-,ε-变形细菌群(α-,β-,γ-,δ-,ε-Proteobacteria),噬纤维菌—黄杆菌—拟杆菌群(Cytophaga/Flavobacterium of Bacteroidetes,CFB group),放线菌群(Actinobacteria),芽单胞菌群(Gemmatimonadetes),革兰氏阳性菌(Gram positivegroup),绿屈挠菌群(Chloroflexi),浮霉状菌群(Planctomycete),酸杆菌群(Acidobacteria)和一个未知类群。并且分析表明,来自于排污入海口的细菌多样性较周围地区更为丰富。同时在所调查样品中也检测到了广生古菌界(Euryarchaeota)的4个类群和泉古菌界(Crenarchaeota)的1个类群,但分析表明在古菌方面,ZSS环境样品较为单一,主要集中在广生古菌界(Euryarchaeota)3个产烷微生物类群,并且所检测的古菌序列与数据库中已知序列的同源性较低。 其次,本文采用宏基因组技术,通过构建环境样品PKSI—KS和NRPS—A功能基因克隆文库,应用分子生物学方法,开展了南极ZSS和ZSN样品中与次级代谢产物相关基因(簇)的微生物功能基因多样性研究,并对功能基因类型及其可能所归属的微生物群落进行了分析。结果表明,在KS基因方面,来自两个样品的所有31个序列(ZSS,14;ZSN,17)属于多样的细菌类群,包括变形细菌(Proteobacteria),革兰氏阳性菌(low G+C gram positive bacteria),浮霉状菌属(Planctomvcetes),蓝细菌/蓝藻(Cyanobacteria),放线菌属(Actinobacteria),和未/无法培养的海绵共生菌(uncultured sponge marine-associatedmicroorganisms)。并且有5个基因类型在系统发育树上无法归属于已知的类群而形成独立的分支。同时,系统发育树还显示出一个区别于以往所报道的杂合型PKS/NRPS基因类型(hybrid PKS/NRPS enzyme complexes)。在A基因方面,所获得31个序列(ZSS,13;ZSN,18)主要集中在蓝细菌/蓝藻(Cyanobacteria)和变形细菌类群(Proteobacteria)。本研究中几乎所有氨基酸序列与GenBank数据库中最接近的已知序列同源性较低(KS,<80%;A,<60%),表明南极环境中可能蕴含着丰富的与次级代谢产物相关的基因,并且有可能发现新的独特的由微生物产生的天然产物。 第三,本文构建了南极中山站排污入海口沉积物中微生物ZS cosmid宏基因组文库,获得了约6500个阳性克隆,推算该文库至少包含了228Mb南极环境样品DNA,可以覆盖约10株类似E.coli菌株的总基因组。采用PCR扩增和菌落原位杂交,定位到了4个与次级代谢产物相关基因的克隆,对其中一个具有潜在A基因的克隆(ZSK-90)进行了基因组测序,插入片段全长41,263bp。从中获得了一完整的非核糖体多肽合成酶(NRPSs)基因簇,长约11kb,这是国内首次从南极环境样品宏基因组文库中筛选到的与次级代谢产物相关的基因簇,本研究对其基因类型,保守序列等方面进行了初步分析,推测该酶基因簇第一组件腺苷化结构域(A)可能特定的活化缬氨酸(Val)。由于所获得的序列与数据库中已知序列同源性较低(<43%),推测可能产生目前尚未发现的新型化合物结及其代谢途径。 第四,本文首次运用DDRT法与环境样品宏基因组文库相结合,从该文库得到了约10个作用于DNA具潜在抗肿瘤活性的克隆子,采用MTT法对其中活性较高的克隆子进行细胞毒活性测定,表明克隆子ZSE-3对卵巢癌细胞的抑瘤率达55%,同时该克隆对金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌和白假丝酵母显示出拮抗活性。目前,对ZSE-3活性物质结构进行了初步研究。本研究还通过功能平板从该宏基因组文库中筛选到了部分具有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶活性的阳性克隆,并且获得了一株能在碱性pH13条件下产生蛋白酶活性的克隆。 我们所构建的宏基因组Cosmid文库包含了丰富的微生物基因组,克服了传统培养方法的局限性,获得了丰富的极地微生物遗传信息;而且其中包含的微生物绝大多数是尚未培养或鉴定的新的菌群或菌种,为寻找南极沉积物中微生物的功能基因和新基因以及生长适应机制等方面的研究提供了丰富的素材。预期随着后续研究的进一步开展,该宏基因组文库中可能发现更多的活性物质和极端环境微生物特殊的代谢途径。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐小龙;;人在南极(五)[J];海洋世界;2008年11期
2 韩宗珠,且钟禹,盛兴土;南极中山站石榴石变粒岩的岩石学矿物学及其变质作用研究[J];海洋科学;1992年03期
3 高龙;;南极中山站天气气候和环境概述[J];陕西气象;2009年05期
4 胡胜利;1991年4月9~11日南极中山站强风暴分析[J];海洋预报;1994年03期
5 杨友华,汤克云,袁亚萍,胡红桥,刘瑞源;南极中山站夜间极光特点[J];地球物理学报;1999年06期
6 杨威;;南极纪行(十一)[J];海洋世界;2006年11期
7 陆龙骅;;第十六次南极科学考察[J];科技潮;2000年08期
8 杨威;;南极纪行(七)[J];海洋世界;2006年07期
9 徐建桥,孙和平,周江存;南极中山站重力潮汐观测的海潮负荷效应[J];测绘学报;2002年03期
10 孙家柄;;南极遥感考察顺利完成[J];遥感信息;1991年04期
11 杨少峰,杜爱民,陈宝生;南极中山站地磁脉动的观测分析[J];极地研究;1997年01期
12 John F.Machiwa;聂晶磊;;被污水部分污染的红树林沉积物中有机碳的分配和再矿化[J];AMBIO-人类环境杂志;1998年08期
13 路永正,董德明,沈秀娥,刘亮,李莹;曝气对河流沉积物中重金属Cu,Pb,Zn和Cd释放的影响[J];吉林大学学报(理学版);2005年06期
14 孟妍;伏美燕;;去除有机质前后海底沉积物对稀土元素吸附能力的变化研究[J];热带海洋学报;2006年04期
15 贺行良;夏宁;刘昌岭;;海上油气化探沉积物样品测试技术[J];物探与化探;2008年04期
16 杨学芬;熊邦喜;杨明生;;武汉南湖水体及沉积物不同形态磷的季节变化[J];应用生态学报;2008年09期
17 王玉红;姚桂莲;;火焰原子吸收法测定土壤、水系沉积物中二价锰的研究[J];化工矿产地质;2008年03期
18 刘广山;李冬梅;易勇;刘素美;白洁;张经;;胶州湾沉积物的放射性核素含量分布与沉积速率[J];地球学报;2008年06期
19 吕文英;周树杰;;珠江口沉积物中重金属形态分布特征研究[J];安徽农业科学;2009年10期
20 邹扬;曾胤新;田蕴;郑天凌;;白令海北部表层沉积物中细菌多样性的研究[J];极地研究;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡红桥;刘瑞源;刘勇华;刘顺林;杨惠根;徐中华;;R9077活动与南极中山站的强烈吸收事件[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
2 沈永;冯素萍;;沉积物中汞的消解测定方法研究[A];有毒化学污染物监测与风险管理技术交流研讨会论文集[C];2008年
3 张景环;何孟常;;中国不同区域沉积物中的黑炭对菲的吸附作用研究[A];持久性有机污染物论坛2008暨第三届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2008年
4 曲健;解天民;;沉积物和生物样品中持久性有机物的分析[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
5 刘瑞源;杨惠根;钱松林;贺龙松;刘勇华;胡红桥;刘顺林;;南极中山站日地物理观测和研究[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
6 杨少峰;杜爱民;;南极中山站Pc3地磁脉动特征[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
7 徐中华;刘顺林;刘瑞源;张北辰;胡红桥;;南极中山站电离层foF2和hmF2特性分析[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
8 贺龙松;刘勇华;刘瑞源;;南极中山站电离层在太阳低年的平均特性[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
9 张北辰;刘瑞源;陈卓天;徐中华;;南极中山站冬季和分季电离层F层特性的数值模拟分析[A];第十一届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2005年
10 韩丹;刘希涛;;活性炭固定沉积物中HCHs和DDTs的可行性研究[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵晶;南极中山站沉积物中微生物多样性分析及宏基因组文库研究[D];厦门大学;2007年
2 刘景春;福建红树林湿地沉积物重金属的环境地球化学研究[D];厦门大学;2006年
3 陈宇云;钱塘江水体中多环芳烃的时空分布、污染来源及生物有效性[D];浙江大学;2008年
4 易文利;有机质对磷素在沉积物—水—沉水植物间迁移转化的影响[D];西北农林科技大学;2008年
5 鲍佳;典型水体沉积物与点源周边环境的全氟烷酸类化合物污染现状及趋势研究[D];大连理工大学;2010年
6 李友训;胶州湾和东太平洋海隆(~13°N)沉积物微生物多样性研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
7 王淑芳;深海热液口硫化物及沉积物微生物多样性及其与环境相互关系研究[D];中国海洋大学;2008年
8 黄清辉;浅水湖泊内源磷释放及其生物有效性[D];中国科学院研究生院(生态环境研究中心);2005年
9 王晓丽;重金属在沉积物中的吸附与稳定固定化研究[D];吉林大学;2008年
10 张长;内分泌干扰物双酚A在多介质水环境中的典型行为研究[D];湖南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 司靖宇;金汞齐微电极的研制及其在测量海洋沉积物间隙水中DO、Mn~(2+)和Fe~(2+)的应用[D];厦门大学;2008年
2 吕伟香;东、黄海沉积物中生物硅的研究[D];中国海洋大学;2007年
3 宫敏娜;黄河及河口颗粒物中正构烷烃与多环芳烃的分布研究[D];中国海洋大学;2006年
4 杜显元;污染沉积物中重金属的羟基磷灰石固定化研究[D];吉林大学;2008年
5 夏黎莉;鄱阳湖沉积物中磷的形态及吸附释放特征研究[D];南昌大学;2007年
6 尹丽;饶河口沉积物对铜吸附与释放特性的研究[D];南昌大学;2007年
7 周召千;东海沉积物中氮的形态研究[D];中国海洋大学;2008年
8 王天宇;30米天然气水合物保真采样器的设计[D];浙江大学;2008年
9 谷阳光;广东沿海沉积物中生源要素、重金属分布及其潜在生态危害评价[D];暨南大学;2009年
10 刘国营;基于ANSYS和FLUENT的海底沉积物原位保真采样系统性能分析[D];中国海洋大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘奕湛;南极中山站站长驾车,突然跌入冰窟[N];新华每日电讯;2008年
2 顾瑞珍 查云帆;中国政府代表团赴南极中山站考察慰问[N];人民日报;2010年
3 本报记者 许琴;东大学子参加南极中山站扩建[N];南京日报;2008年
4 林龙安;南极“中山站”在大连“落户”[N];中国海洋报;2007年
5 本报深度报道组记者 谈洁;难忘南极[N];南京日报;2008年
6 本报记者  肖国强 市报道组 张伟星 雷柏荣;南极科考的生死考验[N];浙江日报;2006年
7 记者 瞿凌云 通讯员 王怀民;南极“大空调”制冷能力下降[N];长江日报;2007年
8 尚陵彬;我区南极科考第一人来电[N];宁夏日报;2007年
9 张建松;南极中山站建立大气本底监测站[N];新华每日电讯;2008年
10 铁讯;技术工人成为“南极功臣”[N];工人日报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978