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海洋沉积环境红色杆菌纲放线菌多样性研究
Alternative TitleThe diversity of the class Rubrobacteria in marine sediment environments
陈柔雯
Thesis Advisor田新朋
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name硕士
Degree Discipline海洋生物学
Keyword海洋放线菌,红色杆菌亚纲,海洋沉积环境,微生物多样性,难培养物种
Abstract海洋沉积环境是一类相对稳定而又特殊极端的海洋生境,蕴含着丰富而独特的海洋微生物资源,特别是新型药源放线菌资源。由于深海低温、高盐、高压和黑暗等特殊的理化性质,以及海洋放线菌对其产生独特的依赖性和生理适应性等,导致该环境中大量的放线菌尚未实现纯培养,这对深入研究其理化性质、生态功能、功能物质、系统发育等产生很大的障碍。本论文从红色杆菌纲放线菌的分类历史开始入手,对目前红色杆菌纲微生物的表型、细胞化学和基因组等分类特征,耐辐射、耐高温、酶活、产色素与细胞毒素等生理特性,以及红色杆菌纲放线菌的生境分布与生态功能等进行系统研究分析,从纯培养和免培养两个方面设计实验方案,以期探究目前红色杆菌纲这一特殊类群待解决的科学问题,进一步明确海洋环境中红色杆菌纲多样性研究的意义。免培养方面本文通过Illumina高通量测序技术,使用通用引物扩增环境微生物16S rRNA高变区基因片段,共获得29个南海沉积样品高质量有效序列785 521条,定义19 983个有效OTUs。经过Alpha、Beta多样性分析和系统发育分析,发现微生物群落组成差异在不同深度存在明显差异,且随深度增加而差异显著,物种丰富度和多样性在200–1 000米处略有增加,而后随着深度的增加而下降,总体上随着深度增加呈现下降趋势。变形菌门是最优势细菌类群,放线菌门是主要细菌类群之一,在南海沉积环境中的相对丰度范围为0.15–6.31%。酸微菌纲和红色杆菌纲是海洋放线菌的两个重要类群,其中红色杆菌纲占放线菌类群的5.5–6.5%。共获得36条红色杆菌纲OTUs,分布在测试的29个南海沉积样品中,其中4条归属于红色杆菌目,其余32条归属于盖亚菌目。本实验结果展示了未培养微生物在不同深度沉积环境的分布规律、多样性和相对丰度。纯培养仍是了解未培养微生物和潜在新物种的关键,本文通过31种选择性分离培养基,设置光照/黑暗、温度梯度、培养平板大小、培养时间等筛选分离条件,对南海和印度洋海域的31个海洋沉积物样品进行可培养微生物的分离培养。初步纯化、鉴定,最终获得3567株海洋细菌,分属于厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门的115个属级类群。431株海洋放线菌分属于放线菌纲和红色杆菌纲的39个属级类群。确立最佳分离红色杆菌放线菌的培养方案:25–28℃,YJSF、AIAE、AIAS培养基为最适分离培养基,培养时间超过30天、光照条件、直径150 mm的平板能更好地从海洋环境中分离筛选红色杆菌纲菌株。最终在9个沉积物样品中收获154株海洋红色杆菌菌株,菌株的主要特征是生长缓慢,初步推测为该类群难培养的主要原因。最后,完成新属Indioceania profundi gen. nov. sp. nov.和红色杆菌新种Rubrobacter indioceani sp. nov.多相分类学鉴定工作,确立菌种的分类地位。结合免培养和纯培养的分析结果,揭示海洋放线菌的多样性及其海洋红色杆菌纲类群的多样性,表明南海沉积环境的放线菌包含大量未培养类群和可培养物种,红色杆菌纲在海洋沉积环境中普遍存在,且广泛分布于不同深度沉积环境中,这些新颖的红色杆菌微生物资源及其在深海环境中的生态功能亟待被挖掘。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18046
Collection学位论文(硕士)
Recommended Citation
GB/T 7714
陈柔雯. 海洋沉积环境红色杆菌纲放线菌多样性研究[D]. 南海海洋研究所,2018.
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