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《国家海洋局第三海洋研究所》 2011年
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北部湾石油降解菌的多样性分析与咸水球形菌(Salinisphaera)的系统进化及烷烃降解基因研究

付媛媛  
【摘要】:当前,海洋的石油污染正日趋加剧,海上溢油事故的频繁发生对海洋环境和生态系统造成了长期和恶劣的影响。生物修复已经成为治理海洋石油污染的重要方向。因此,开展烷烃降解菌的研究对于认识和利用海洋微生物在油污清除过程中的作用具有非常重要的意义。 本论文研究了北部湾2008年受海底溢油污染的13个站位样品(其中一个样品为水样,其他均为沉积物)的石油降解菌多样性。经过富集筛选,共得到80株不同的细菌,分属于31个属。16S rRNA基因序列系统进化分析表明,它们主要属于变形菌纲变形菌门、放线菌类群放线菌门、拟杆菌门以及厚壁菌门的细菌,其中尤以变形菌纲α和γ亚群以及放线菌类群居多。这些菌株中包括17株潜在的新种,并对其中一株细菌F44-8进行系统的分类鉴定,结果显示菌株F44-8为黄杆菌属的一个新种,命名为北部湾黄杆菌(Flavobacterium beibuense)。 本文还对分离自不同海域的12株咸水球形菌属(Salinisphaera)细菌和该属三株模式菌株,通过16S rRNA基因、gyrB基因和BOX-PCR聚类分析的方法,进行了系统的比较分析,发现这15株菌总体进化关系较一致,与其它属种相比较独立成一分支。通过16S rRNA基因分析,这些菌株在属内被区分为4个小分支;gyrB基因将它们分成6个小分支;BOX-PCR分析将它们分成8个小分支。进一步,对这些菌株的烷烃羟化酶(alkB)基因进行了克隆与系统进化分析,发现该属的烷烃降解基因(alkB)具有丰富多样的特征。此外,生理生化特性分析表明,这15株细菌的生理生化特性各异,突出特点是都具有烷烃降解能力,降解范围从C5-C38,大多数菌株对中长链烷烃的降解率达到50%以上。 在系统进化分析基础上,选取降解效果较好的菌株Salinisphaera sp. C84B14作代表进行了全基因组测序,获得了框架图。结果显示,该菌基因组大小为3.85M,G+C含量为63.35 mol%,拼接成61个Scaffolds,预测有3872个开放阅读框。初步分析发现,该菌共有5个潜在的烷烃单加氧酶基因。RT-PCR分析表明其中的2个功能基因即一个烷烃单加氧酶(Alkane 1-monooxygenase)基因和一个依赖FMNH2的单加氧酶(FMNH2-dependent monooxygenase)基因在中长链烷烃的诱导下有上调表达的现象,表达量比非诱导对照提高2-3倍。此外,对这两个单加氧酶基因的排布进行了分析,发现基因上下游含有许多与烷烃降解相关的醇脱氢酶基因和醛脱氢酶基因。 综上,本论文一方面对北部湾13个站位的石油降解微生物进行了多样性的分析,获得了大量的石油降解细菌资源并鉴定了一株石油降解细菌新种。此外,初步研究了15株Salinisphaera属细菌的系统进化关系和烷烃羟化酶基因的多样性;测定了其中一株菌的全基因组框架图,并对其2个烷烃单加氧酶基因的诱导表达水平进行了RT-PCR分析。这些结果对于认识海洋降解微生物多样性及其环境作用具有参考价值。
【学位授予单位】:国家海洋局第三海洋研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X172

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