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《兰州大学》 2007年
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中国不同环境中嗜酸浸矿细菌的分子系统学研究

倪永清  
【摘要】: 包括32个中国的Acidithiobacillus spp.野生菌株、3个参比菌株以及GenBank数据库中搜索到的具有代表性的其它相关菌株的16S rRNA基因序列和转录间隔序列(ISR)构建进化树。所有的Acidithiobacillus spp.菌株被划分为三个系统学大群(Cluster)、8个系统学组(Group)。 研究表明,ISR序列的差异是种特异的,即每个种之间有明显的差异。8个Acidithiobacillus thiooxidans菌株的间隔序列大小在451~465bp之间,22个Acidithiobacillus ferrooxidans菌株大小在440~456bp之间,唯一的例外是菌株BY-3,间隔序列大小仅有434bp。未鉴定到种水平的5个Acidithiobacillus菌株,具有明显不同的间隔序列,其中DBS-2、TSK-3间隔序列最小只有413和416bp,菌株YP-5、FY-2、DBS-4间隔序列都为421bp。同一个种内,菌株之间间隔序列(ISR)大小差异不超过3%。在种内序列之间的相似性明显高于种之间菌株的相似性系数,不同种的菌株之间的相似性系数在60.49%~84.71%,A.thiooxidans和A.ferrooxidans种内不同菌株之间的相似性系数分别在86.71~99.56%、92.36%~100%。在所有的Acidithiobacillus spp.菌株的ISR序列中,序列最主要的差异,包括长度、组成差异,主要集中在ISRc区。 A.ferrooxidans被归属于三个不同的系统学组,其中中国分离的20个A.ferrooxidans菌株分别被归属于Group1和Group2。研究表明,三个不同的系统学组菌株拥有明显不同大小的ISR序列,分别为440~441bp(Group1)、448~456bp(Group2)、452~456bp(Group3)。菌株ATCC23270~T、SSP、ATCC33020分别作为三个系统学组的代表菌株,序列比较显示三个A.ferrooxidans系统学组的菌株有很显著的序列差异。遗憾的是所分离的20个A.ferrooxidans菌株中,没有隶属于系统学Group3的菌株。很可能每个系统学组代表了不同的亚种(subspecies)或者不同的种(species)。 此外,对A.ferrooxidans来说,依据表型特征的生理学分群与依据RAPD、rep-PCR、ARDREA综合的分子遗传分型、以及依据16r RNA基因序列和转录间隔序列(ISR)的系统发育研究结果之间存在明显的相关性。在5个生理学组之中,生理学组GroupA和B共同构成了基因组型(genotypic)Group Ia,这个组的菌株在温度40℃或者pH1.3的条件下不能生长或者生长的很差,而且氧化硫单质的能力很差,相对不耐酸,最低生长pH值为1.5;而生理学组(physiological)Group C、D、E分别对应于基因组型Ib、Ic、Id,其中Group C的菌株能够在温度40℃或者pH 1.3的条件下生长,而且氧化单质硫的速度较快;菌株BY-3 and DX-2和构成了生理学组Group D、E,前者不仅可在40℃生长,而且可在pH 1.2生长,后者虽然也可以在40℃生长,但在pH 1.3时不能生长。同样发现,A.ferrooxidans的生理学分组与16SrRNA基因的系统学研究之间也存在明显的相关性,属于生理学组Group C、D、E的菌株大多被划入系统学组Group 1中,而生理学组GroupA、B的菌株归属于系统学组Group 2。一个例外就是,A.ferrooxidans strains HNQ和TGS属于生理学组Group C,却在遗传分型中归属于Group Ia。 五个未鉴定到种的菌株中,Acidithiobacillus DBS-2,TSK-3构成了系统学Group8,DBS-4、FY-2、YP-5构成了另一个组(Group7)。大小明显不同的间隔序列(ISR)及表型特征的差异,说明这五个菌株很可能代表着与A.ferrooxidans和A.thiooxidans进化关系稍远的Acidithiobacillus属的两个新种,或者组成一个不同的新属。
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