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深海沉积物微生物多样性及其与环境相互关系的研究

王鹏  
【摘要】:西太平洋暖池区在全球气候变化中起着引擎作用,是地球科学研究的焦点之一。本文首次采用多种分子标志结合的方法,对西太平洋暖池区的微生物群落结构及其与环境的关系进行了调查研究,发现了该区微生物与环境的互动关系,为研究深海生物圈与其它地球圈层的相互作用提供了重要的参考资料。 本文研究的样品,分别于2001年5月到2002年5月期间,经由中国大洋协会深海生物资源开发项目的“DY105-11”、“DY105-13”2个航次,采自于热带太平洋西部(“暖池”区)、中部和东部(多金属结核区)水深1914m至5774m的洋区。对这些样品进行了极端微生物的筛选以及分子生态学调查。 对西太平洋暖池区和东太平洋金属结核区的极端微生物进行了分离纯化,得到49株细菌,并对其生长特性进行了测定。结果表明所分离的菌株多数都是广温性的耐冷菌,还筛选到了一些耐碱菌株,耐酸性的菌株没有筛选到。采用16S rDNA序列测序比较的方法对所分离到的微生物进行了分子分类和初步鉴定,结果表明,西太平洋暖池区可培养细菌多样性比东太平洋结核区高。西太平洋暖池区所分离的菌株中,盐单胞菌属(Halomonas),嗜冷杆菌属(Psychrobacter)占优势;东太平洋结核区所分离的菌株中,盐单胞菌(Halomonas)和假单胞菌(Pseudomonas)占优势。 在西太平洋暖池区分离到了两株潜在的兼性嗜压细菌WP2和WP3,两株细菌都属于希瓦氏菌属(Shewanella)。用希瓦氏菌属中嗜压细菌特有的压力调节操纵子的特异性引物对两株菌进行了检测,结果表明两株细菌的操纵子与己知的希瓦氏菌属嗜压菌Shewanella benthica和Shewanella violacea的两个压力操纵子的同源性很高,分别是77%-90%和89%-94%,为这两株菌是潜在兼性嗜压菌提供了分子证据。WP2和WP3都含有较高含量的EPA,而且EPA的含量随着温度的降低大幅度升高,都在0℃达到最大量,一般希瓦氏菌属的冷适应嗜压菌都含有比较多的不饱和脂肪酸,为WP2和WP3是潜在兼性嗜压菌提供了又一证据。对WP和WP3做了菌株鉴定,证明两株细菌是属于希瓦氏菌属的新菌种。 采用分子生态学方法,对西太平洋暖池区不同位点沉积物中微生物多样性和分布特点进行了调查。细菌调查结果表明在西太平洋暖池区,γ-紫细菌亚类是优


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