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文檔簡介
1、本文通過微生物分離培養(yǎng)和非培養(yǎng)的方法,分析了東太平洋熱液煙囪硫化物中重金屬抗性微生物的多樣性,并對其中一株鋅抗性菌株的抗性機制進行了初步研究;同時,詳細解析了南大西洋跨洋中脊表層海水中微生物的種群結構。
第一部分:東太平洋熱液煙囪硫化物中重金屬抗性微生物的多樣性
重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康都構成了巨大威脅,而微生物能通過多種機制對環(huán)境中的重金屬進行吸附和去除。研究和分析深海熱液區(qū)多金屬硫化物中重金屬抗性菌的種群結
2、構及其抗性機制,將為重金屬污染生物的修復提供參考。本研究利用七種含有不同種類重金屬(Zn2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Hg2+、Co2+和Cr7+)的培養(yǎng)基,對兩個來自東太平洋熱液煙囪硫化物樣品進行了富集,并獲得了抗性菌群。PCR-DGGE分析結果表明,Zn、Ni、Mn、Cu、Co和Cr抗性菌群中的優(yōu)勢類群分別是:Halomonas和Paracoccus;Microbacterium和Alcanivorax;Halomonas,M
3、arinobacter和Georgenia;Achromobacter和Serratia;Halomonas和Idiomarina;Idiomarina和Bacillus。
利用平板純培養(yǎng)的方法,從上述富集菌群中分離得到了多種重金屬抗性菌,包含16株細菌和8株真菌。16SrRNA基因測序結果表明,這些細菌分屬Salegentibacter,Dietzia,Paracoccus,Alcanivorax,Georgenia,Hal
4、omonas,Microbacterium,Salinicola和Thalassospira10個屬中的13個種。其中,在Zn、Ni、Mn和Co抗性菌群中,PCR-DGGE檢測到的優(yōu)勢種屬均獲得了純培養(yǎng),它們分別是HalomonasMicrobacterium和Alcanivorax;Georgenia;Halomonas。另外,從Cu,Co,Zn和Ni抗性菌群中分離獲得真菌8株,ITS基因測序結果表明它們均為小紅酵母(Rhodotor
5、ulaminuta)。
隨后,我們對分離自Zn抗性菌群且具有較好抗性的菌株VCZn-1進行了研究。該菌株16SrRNA基因序列與模式種HalomonaszinciduransB6T的同源性為100%。生理生化特性研究表明,該菌株最適生長條件為:溫度28℃,鹽度13%和pH8~9;其對Zn2+的最高抗性為27mmol/L;原子吸收光譜測定結果表明,該菌株3天內,能夠促使MA培養(yǎng)基中49±3.42%的Zn2+沉淀。后續(xù)Zn2+去除
6、率實驗表明,該菌株主要的抗性機制是在穩(wěn)定期產生的堿性次級代謝物,使培養(yǎng)基的pH值增大,從而導致Zn2+的自然沉淀。此外,該菌株對其它重金屬也有較好的抗性,如Mn(9mmol/L),Cu(1mmol/L)和Ni(1mmol/L)。菌株VCZn-1基因組測序結果表明,其基因組大小約3,709,838bp,GC含量為64.04%,在其基因組中存在與重金屬抗性相關的ATPase轉運體和RND家族轉運體,這些抗性基因的存在,可能是該菌株具有多種重
7、金屬抗性的分子基礎。
第二部分:南大西洋跨洋中脊表層海水中微生物的種群結構分析
為了解析南大西洋跨洋中脊表層海水中微生物的種群結構,本文利用454焦磷酸測序技術,對橫跨南大西洋洋中脊的14個表層海水樣品中,細菌和古菌16SrRNA基因的V5~V8區(qū)進行了高通量測序。14個樣品共獲得177,364條序列,其中164,784條有效序列,每個樣品平均11,770條序列,序列平均長度約286bp。Shannon和Chao1指
8、數(shù)均顯示,14個表層海水樣品中微生物多樣性豐富,且樣品間多樣性差別不大;Unifrac和UPGMA分析結果表明,14個樣品呈現(xiàn)按照采樣地理位置進行聚類的趨勢,說明它們具有一定的生物地理分布特征。同時,14個樣品在微生物組成上并無明顯區(qū)別,古菌的優(yōu)勢類群為Euryarchaeota中的MarinegroupⅡ和MarineGroupⅢ;而細菌的優(yōu)勢類群為Alpha變形菌綱Rickettsiales目中的SAR11surfacelclade
9、(9.48%~16.19%),以及Gamma變形菌綱Oceanospirillales目中的SAR86clade(11.93%~18.24%)。在屬水平上,14個樣品中僅有20.9%~29.1%的序列可分類到屬,其中的優(yōu)勢屬為:CandidatusPortiera,Alteromonas,Pseudoalteromonas,Fluviicola,Thalassomonas,Oleibacter,Vibrio,Hyphomonas,Alc
10、anivorax和Pelagibaca屬。
此外,利用富營養(yǎng)的2216E和寡營養(yǎng)的R2A培養(yǎng)基,對水樣中好氧細菌進行了分離鑒定。兩種培養(yǎng)基共分離獲得116株細菌,系統(tǒng)進化分析表明它們分屬于Gamma-,Alpha-,Epsilonproteobacteria,Bacteroidetes,Bacilli和Actinobacteria門中的24個屬。其中Gammaproteobacteria門是絕對優(yōu)勢類群,占可培養(yǎng)菌株總數(shù)的63
11、.79%,它們歸屬于Vibrio,Pseudoalteromonas,Alteromonas,Marinobacter和Halomonas屬;Atphaproteobacteria門占24.14%,主要種屬是Erythrobacter,Pseudoruegeria和Sulfitobacter。同時,高通量測序中檢測到的Alteromonas,Alcanivorax,Marinobacter,Pelagibaca,Photobacteri
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