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东太平洋深海热液区沉积物细菌和古菌多样性分析及一株中温细菌的分类鉴定

刘青  
【摘要】:深海热液区是一类具有高温、高压、含大量还原性物质的极端生态系统,这类生态系统与地球生命初期的环境相似,且栖居着丰富的具有独特生理代谢类型的微生物(尤其是嗜热微生物),因此,深海热液区微生物多样性分析为研究生命起源、开发深海微生物资源以及获取有价值的基因资源提供了重要依据。基于深海热液区丰富的微生物资源及其潜在的应用价值,本论文展开以下三方面的研究工作: 第一部分,本文采用PCR-RFLP方法对东太平洋深海热液区S14-TVG10和S16-TVG12站位沉积物中的细菌和古菌多样性进行分析,结果表明: 东太平洋深海热液区沉积物中细菌多样性丰富,存在大量新的细菌类群,且S14-TVG10和S16-TVG12站位沉积物中细菌优势菌群存在明显差异。东太平洋深海热液区沉积物样品中细菌类群主要由δ-变形菌亚门(11.73%)、浮霉菌门(8.94%)、绿弯菌门(8.94%)、Candidate division JS1bacterium(8.94%)、γ-变形菌亚门(7.82%)、ε-变形菌亚门(6.15%)、α-变形菌亚门(5.59%)以及未分类细菌(21.79%)组成。S14-TVG10站位的多数细菌克隆归属于γ-变形菌亚门(15%)、浮霉菌门(13.75%)、δ-变形菌亚门(12.5%)以及α-变形菌亚门(11.25%)。S16-TVG12站位的优势菌群为Candidate division JS1bacterium(16.16%)、绿弯菌门(12.12%)和δ-变形菌亚门(11.11%)。 东太平洋深海热液区沉积物中古菌多样性丰富,存在着许多新的古菌菌群,且S14-TVG10和S16-TVG12站位沉积物中古菌菌群结构存在显著差异,这与其所处环境的热液活动密切相关。从两个古菌16S rRNA基因文库中挑取的199个阳性克隆分属奇古菌门(46.73%)、广古菌门(42.71%)、泉古菌门(9.55%)和未分类古菌(1%),其中优势菌群为奇古菌门亚硝化侏儒菌属(38.19%)和广古菌门热原体纲(37.69%);S14-TVG10站位样品文库的103个古菌克隆由奇古菌门(84.47%)和广古菌门(15.53%)组成;S16-TVG12站位样品文库的96个古菌克隆包括广古菌门(71.88%)、泉古菌门(19.79%)、奇古菌门(6.25%)和未分类古菌(2.08%)。 第二部分,本文采用10种培养基对东太平洋深海热液区S009-TVG005、S024-TVG18、S025-TVG19和S18-TVG12站位沉积物样品中的细菌和古菌进行分离纯化,共获得46株细菌及2株古菌,归属于6个门(γ-变形菌亚门、α-变形菌亚门、放线菌门、厚壁菌门、异常球菌-栖热菌门和广古菌门)和24个属(Alteromonas、Arthrobacter、Aurantimonas、Bacillus、Dietzia、Erythrobacter、Geobacillus、 Halomonas、 Idiomarina、 Kocuria、 Loktanella、 Marinobacter、Microbacterium、Nocardioides、Novosphingobium、Pseudomonas、Psychrobacter、Salinibacterium、 Sulfitobacter、 Thalassospira、 Thermus、 Thermococcus、Palaeococcus和一个待鉴定属),其中LQ1菌株与交替单胞菌科中Aestuariibacter属的Aestuariibacter salexigens JC2042T菌株同源性最高(92.86%),为潜在的新属新种。 第三部分,本文对LQ1菌株进行分类鉴定。LQ1菌株为革兰氏阴性好氧菌,细胞呈杆状、宽0.6~0.8μm、长1.7~1.9μm,菌落呈圆形、奶黄色、边缘光滑。LQ1菌株的生长温度范围为10~40℃(最适35℃),pH生长范围为6.0~10.0(最适7.0~8.0),NaCl耐受范围为0.5~14%(w/v)(最适2~3%)。该菌的主要脂肪酸成分为C17:010-methyl (18.43%)、C16:0(18.18%)、Summed Feature3(C16:1ω7c/ω6c)(17.01%)、Summed Feature8(C18:1ω7c/ω6c)(16.66%)和C16:0N-alcoho(l8.77%),所含极性脂包括磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、三种未知糖脂(GL)、三种未知磷脂(PL)以及一种未知极性脂(P)。该菌的主要呼吸醌为Q8,(G+C)mol%为51.1%。LQ1菌株具有两个16S rRNA基因拷贝,与交替单胞菌科中已鉴定属的菌株同源性均小于93.3%。系统发育分析及细胞化学组分分析表明,LQ1菌株为交替单胞菌科下的新属新种,被命名为Marisediminibacter pacifica LQ1。


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