新疆极端环境放线菌多相分类及抑菌活性物质研究
新疆东部的吐鲁番盆地和南部的塔里木盆地由于长期干旱少雨，形成了戈壁、沙漠、盐湖等极端环境。前期微生物多样性研究发现这些极端环境中分布着丰富而独特的放线菌。本研究以分离自吐鲁番盆地和塔里木盆地极端环境中的放线菌为研究对象，对其中的放线菌新物种进行多相分类鉴定。以对新疆棉花生产具有严重威胁的棉花黄萎病菌（大丽轮枝菌）为指示菌，筛选获得了高抑菌活性的放线菌。对抑菌活性好的放线菌进行了代谢产物的分离鉴定和活性追踪，获得了高抑菌活性的单体化合物和新结构类型的化合物。通过优化发酵工艺大幅提高了活性化合物的产量，并开展了活性化合物对大丽轮枝菌抑菌机理的初步研究。具体研究结果包括: 1.通过形态、系统发育、生理生化和化学分类特征的描述和比较，对3株分离自新疆极端环境中的放线菌进行了多相分类。放线菌TRM46004为假诺卡氏菌科的新物种，命名为吐鲁番长丝菌（Longimycelium tulufanense），并建立了长丝菌属;嗜盐放线菌TRM46074为假诺卡氏菌科的新物种，命名为艾丁湖链多孢菌（Streptopolyspora aydingkolensis），与近源菌株一起建立了链多孢菌属;放线菌TRM155-22为链霉菌属的新物种，命名为阿拉尔链霉菌（Streptomycesalarensis）。 2.以对新疆棉花生产具有严重威胁的棉花黄萎病菌（大丽轮枝菌）为指示菌，对分离自吐鲁番盆地和塔里木盆地的86株放线菌进行了抑菌活性筛选，获得了11株对大丽轮枝菌具有较强抑制活性的放线菌。在抑菌活性指导下对链霉菌新物种TRM155-22进行了代谢产物的分离和鉴定，获得了对大丽轮枝菌有强抑菌活性的蒽酮类化合物氧蒽酮霉素和2个新结构化合物。经活性检测，氧蒽酮霉素还对尖孢镰刀菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等多种动、植物病原菌具有强抑制作用。 3.通过单因素实验、Plackett-Burman实验和响应面实验设计，对放线菌TRM155-22产氧蒽酮霉素的发酵工艺进行了优化。摸索出放线菌TRM155-22产氧蒽酮霉素的最佳发酵培养基和发酵条件，使氧蒽酮霉素的产量提高了4.6倍，达到128.5mg/L。使用蔗糖为碳源、大豆粉为氮源，降低了发酵成本，为氧蒽酮霉素的开发利用奠定了基础。 4.开展了氧蒽酮霉素对大丽轮枝菌抑菌机理的初步研究。氧蒽酮霉素能够明显抑制大丽轮枝菌的孢子萌发、菌丝生长和生物量累积。经氧蒽酮霉素处理后，大丽轮枝菌的孢子和菌丝表面凹陷皱缩，内部细胞器被破坏。氧蒽酮霉素还能明显增加大丽轮枝菌细胞的通透性，造成线粒体膜电位的紊乱，并且能够抑制细胞膜的主要成分麦角固醇的合成。因此推断氧蒽酮霉素作用于细胞膜，导致细胞膜结构的损伤，使细胞内容物泄漏，从而表现出抑菌活性。 研究结果表明，新疆极端环境不仅蕴含着大量放线菌新物种资源，很多菌株还具有较高的生物活性和丰富的次级代谢产物。极端环境放线菌新物种的多相分类增加了人们对极端环境微生物的认识，为研究放线菌对高盐极端环境的适应机制提供了新材料。极端环境放线菌活性筛选、代谢产物的分离鉴定以及活性菌株发酵工艺的优化促进了新疆放线菌资源的开发和利用，为农业病害的防治、新型生物农药的创制提供了高活性菌株和先导化合物。首次报道了氧蒽酮霉素对大丽轮枝菌的抑菌活性和作用机理，使人们对氧蒽酮霉素有了更全面的认识，为后续的开发应用奠定了基础。
新疆极端环境;放线菌;多相分类鉴定;高抑菌活性;氧蒽酮霉素;发酵工艺优化
华中农业大学
博士
微生物学
张利莉
2015
中文
Q939.132;Q93-331
157
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）