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铁矿类芽胞杆菌的多相分类鉴定及铁矿硒矿土壤细菌多样性研究

曹亚婧  
【摘要】:自然界中微生物数量多生存范围广,然而目前我们认识的微生物只是其中很小的一部分,因此,微生物的分类鉴定工作亟待发展,微生物的分类鉴定工作对于丰富生物资源以及人类生产应用具有重要意义。为了研究铁矿土壤样品中细菌的多样性,本研究从湖南省张家界市某赤铁矿矿土中分离纯培养得到66株细菌。通过16S rRNA基因序列分析,这些菌株分布于伯克氏菌属(Burkholderia)、类芽胞杆菌属(Paenibacillus)、节杆菌属(Arthrobacter)、芽胞杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、Lysinbacillus、Dyella、Leifsonnia这8个属,共27个种,其中优势种属是类芽胞杆菌属以及伯克氏菌属。其中菌株CY1~T通过16S rRNA基因序列同源性分析表明,其与Paenibacillus chondroitinus DSM 5051~T的相似度最高为97.7%,与Paenibacillus pocheonensis KCTC 13941~T的相似度为97.4%,与Paenibacillus frigoriresistens JCM 18141~T的相似度为97.0%。然而CY1~T与这三株菌株的DNA-DNA杂交结果最高仅为49%,这说明菌株CY1~T很有可能是类芽胞杆菌属的一个新种。因此本研究利用多相分类学鉴定的方法确定菌株CY1~T的分类学地位。菌株CY1~T是一株严格好氧的革兰氏阳性细菌,具有周生鞭毛,能运动,杆状,能够产生芽胞。菌株CY1~T在营养肉汤固体培养基(NA)上培养2 d后,菌落为乳白色,中等大小的圆形,表面光滑,边缘整齐,不透明。菌株CY1~T的生长温度范围在4-37°C之间(最适温度为28°C),生长pH范围是5.0-8.0(最适pH为6.0-7.0)。菌株CY1~T的NaCl耐受浓度在NA液体培养基中是0-1.5%(最适NaCl浓度为0%)。氧化酶和过氧化氢酶的活性均为阳性;能够水解吐温80、七叶灵;能够产生NH3和H2S;乙酰甲基醇(V.P.)实验和甲基红实验(M.R.)为阴性;不能水解淀粉、明胶、纤维素、吐温20、酪蛋白以及DNA;不能产吲哚;不具有硝酸盐还原性。菌株CY1~T的主要脂肪酸(≥5%)是anteiso-C_(15:0)(63.4%),isoC_(16:0)(11.7%),iso-C_(15:0)(6.8%)和C_(16:0)(5.8%),MK-7为主要呼吸醌,极性脂含量较高的是双磷脂酰甘油(DPG),磷脂酰乙醇胺(PE),磷脂酰甘油(PG),细胞壁肽聚糖成分是内消旋二氨基庚二酸(A1γ-meso-DAP),DNA G+C mol%为50.5mol%。综合表型,化学分类学及基因型等结果,表明菌株CY1~T为类芽胞杆菌属的一个新种,将其命名为铁矿类芽胞杆菌,即Paenibacillus ferrarius sp.nov.,并将菌株送至韩国典型菌种保藏中心及中国典型培养物保藏中心保藏,保藏号为KCTC 33419和CCTCC AB 2013369。类芽胞杆菌属广泛应用于植物病害防治及环境治理。为了进一步探索类芽胞杆菌在矿区土壤中的分布特点,本研究分析了课题组铁矿和硒矿土壤样品中细菌的多样性,发现类芽胞杆菌在铁矿和硒矿土壤样品中均有一定的分布,并且在某些土壤样品中是优势种属。本研究结果丰富了类芽胞杆菌属的多样性,为后续研究类芽胞杆菌属的菌种特性和应用价值提供了物质资源和实验参照。除以上论文内容外,本人还参与了细菌中砷(As)氧化调控机制和细菌基因组分析的研究,主要是涉及到磷酸盐双组份调控系统对砷氧化的作用,进行了包括蛋白质表达体系的构建、蛋白质的诱导表达及纯化、凝胶阻滞实验(EMSA)及DNA足迹实验(DNA-Footprinting)、定量lacZ报告基因融合检测基因表达量等实验,该部分结果已在Frontiers in Microbiology和Standards in Genomic Sciences上正式发表(这部分内容未在论文中展示,只展示了发表的SCI论文的首页)。


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