德夯峡谷非盐土壤嗜盐和耐盐菌多样性研究
本研究从湖南省吉首市德夯峡谷(28°15′-28°43′N,109°30′-109°45′E)采集非盐环境（non-saline environment）（森林和耕作土）土壤样品，分离其中的耐盐和嗜盐菌，应用16S rRNA基因序列分析法进行系统发育多样性研究，采用琼脂扩散法对这些菌株的发酵产物的抗菌活性进行筛选，采用多相分类方法（ polyphasic approach）对可能代表新分类单元（potential new taxa）的菌株进行系统分类学（taxonomy）研究。从而较系统地了解德夯峡谷非盐土壤（non-saline soil）中的嗜盐和耐盐菌的生物多样性，并发现一批具有抗菌活性的菌株，确立部分潜在新类群代表菌株的分类地位，为进一步研究、保护及利用非盐环境中的嗜盐和耐盐菌资源奠定基础。 用HAA、ISP2、ISP5、MA和NA为基础分离培养基，配制含5～20％（w/v） NaCl的系列分离平板，从非盐土样中分离到294株嗜盐和耐盐菌株。根据部分形态和生理生化特征，去除部分重复菌株，获得134个菌株用于进一步研究。耐盐实验结果表明在这些分离菌株中，34株为中度嗜盐菌，70株为轻度嗜盐菌，30株为耐盐菌。 采用16S rRNA基因序列分析法进行的系统发育分析结果表明，134个嗜盐和耐盐菌可以归为于36个已知种，归属于细菌域的3个门（phylum；Firmicutes，Actinobacteria，Proteobacteria）的7个科（ Bacillaceae, Planococcaceae, Staphylococcaceae, Dermabacteraceae, Nocardiopsaceae, Micrococcaceae, Halomonadaceae）的16个属（Bacillus, Gracilibacillus, Halobacillus, Marinococcus, Oceanobacillus, Piscibacillus, Thalassobacillus, Virgibacillus, Jeotgalibacillus, Staphylococcus, Salinicoccus, Arthrobacter, Brachybacterium, Kocuria, Nocardiopsis, Halomonas）。厚壁菌门（Firmicutes）为绝对优势类群（118株；88.1%），其中芽孢杆菌科（Bacillaceae）为优势科（109株；81.3%），喜盐芽孢杆菌属（Halobacillus）为优势属（68株，50.7%）；还有部分菌株属于放线菌门（Actinobacteria；9株）和变形菌门（Proteobacteria；7株）。相似性分析结果显示，大多数菌株与它们的系统发育关系密切的已知种之间，存在一定的遗传差异（序列相似性为96.6%～99.9%），其中有5个菌株（JSM101020, JSM101024, JSM101097, JSM101037, JSM102055）代表4个潜在新种（potential novel species）。系统发育结果表明，德夯非盐土样中的耐盐和嗜盐菌的类群多样性，物种多样性，遗传多样性等系统发育多样性较高。 抗菌活性筛选结果显示，分离菌株中有较高比例抗菌活性阳性菌株（109株，阳性率37.1%），其中有5株（JSM102030, JSM102052, JSM102054, JSM102066,JSM102082）抗菌活性强。系统发育分析结果表明，这5个阳性菌株分属于3个门(Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria)的3个科(Bacillaceae, Nocardiopsaceae, Halomonadaceae)的4个属(Halobacillus, Oceanobacillus, Nocardiopsis, Halomonas)。 多相分类结果表明，菌株JSM101020为不运动、过氧化氢酶（catalase）和过氧化物酶（oxidase）阳性、兼性厌氧生长（facultatively anaerobic）的产芽孢革兰氏阳性杆菌。其细胞壁肽聚糖中含meso-二氨基庚二酸（meso-Diaminopimelic acid）;主要呼吸醌为甲基萘醌MK-7；主要磷脂为二磷脂酰甘油（diphosphatidylglycerol）、磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol）和磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol）；主要细胞脂肪酸为iso-C15:0, anteiso-C15:0, iso-C17:0和iso-C16:0；其DNA的G+C含量为41.6 mol%。系统发育分析结果、形态特征和化学分类特征支持菌株 JSM101020归属于Bacillus属。但是，该菌株菌落为黄色、兼性厌氧条件下生长、以及硝酸盐还原和甲基红试验阳性等，这些特征与它系统发育关系最密切的已知种有明显差异；DNA-DNA同源性分析结果也表明菌株JSM101020代表芽孢杆菌属（Bacillus）的新类群。以上多相分类结果表明，菌株JSM101020代表芽孢杆菌属（Bacillus）的一个新种，被命名为德夯芽孢杆菌（Bacillus dehangensis sp. nov）。该物种的典型菌株为菌株JSM101020T(= CCTCC AB2014163T= CGMCC1.12948T= KCTC33538T)。 本研究结果表明，德夯峡谷非盐土壤中存在较丰富的嗜盐及耐盐菌类群多样性和物种多样性，其中有一批菌株可能代表了新的微生物类群（物种），且具有较高比例菌株具有抗菌活性，具有较高的开发利用价值。
非盐土壤;嗜盐菌;系统发育分析;生物多样性;抗菌活性筛选;耐盐菌
吉首大学
硕士
生态学
陈义光
2015
中文
Q938.1
71
2016-05-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）