含Rhodopsin基因微型生物的分子生態(tài)學(xué)初步研究.pdf

1、海洋是地球上最大的碳庫，但海洋中微生物的呼吸作用會消耗海洋中的有機(jī)碳。一類新發(fā)現(xiàn)的光驅(qū)動質(zhì)子泵蛋白-Proteorhodopsin(PR)蛋白可以降低呼吸作用的消耗，已有研究發(fā)現(xiàn)該類蛋白屬于視紫質(zhì)蛋白(rhodopsin)超家族，廣泛分布在海洋環(huán)境中，并且推測海洋中約13-50％的細(xì)菌含有該類蛋白。由于這類蛋白擁有利用光能產(chǎn)生ATP的能力，將直接減少細(xì)胞體的呼吸消耗，從而減少海洋中溶解有機(jī)碳(DOC)的消耗，直接影響海洋上層水體的碳循環(huán)

2、和能量流動。
　　 為了更加深入的認(rèn)知該編碼類蛋白生物的在全球海洋中的遺傳多樣性分布規(guī)律，本研究在全球主要大洋區(qū)域(如：太平洋，印度洋和大西洋)，白令海，中國海以及東山縣濱海對蝦養(yǎng)殖池等不同環(huán)境中采樣。以編碼PR蛋白的基因序列作為生物標(biāo)記，設(shè)計(jì)簡并引物從各種環(huán)境樣品中擴(kuò)增并測序PR基因序列總計(jì)約800條。對這些PR基因序列進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)發(fā)育分析，并使用主成份分析(PCA)和規(guī)范對應(yīng)分析(CCA)等統(tǒng)計(jì)手段比較各種環(huán)境中的營養(yǎng)條件

3、等環(huán)境因子與不同PR生物類型的分布關(guān)系。發(fā)現(xiàn)：
　　 1.從全球海洋的水平方向來看，PR生物的種類可劃分為31個大類，最大的類群是來自α-proteobacteria的PR生物。主要是物種的水平上的分離。鹽度，葉綠素和主要營養(yǎng)鹽的濃度是影響PR生物群落結(jié)構(gòu)變化的主要因素。
　　 2.從真光層的垂直剖面上比較發(fā)現(xiàn)，PR生物的多樣性呈現(xiàn)分層現(xiàn)象，多樣性最高為75米水層。分析對比3個大洋環(huán)境的垂直剖面發(fā)現(xiàn)PR基因的遺傳多樣性在

4、垂直方向上表層和75米層的群落結(jié)構(gòu)相似，Jclass和θYC值大于0.5。但與200米層的存在顯著性差異(p<0.03)。
　　 3.通過對比本研究的結(jié)果和前人對藍(lán)光型和綠光型PR的不同分布特征，發(fā)現(xiàn)水體中的光學(xué)特征是導(dǎo)致兩類PR功能分化的主要原因。并且在富營養(yǎng)水體中發(fā)現(xiàn)藍(lán)光型PR向綠光型突變的現(xiàn)象。
　　 4.對中國海的SAR86Ⅱ-PR的研究發(fā)現(xiàn)，在中國海域含有PR蛋白編碼基因的SAR86Ⅱ類微生物不少于16個基因類

5、群。廈門海域(π=0.13)和長江口(π=0.09)的SAR86Ⅱ-PR生物種類多樣性高于其它三個環(huán)境。長江口和廈門海域采樣站位分別受到長江和九龍江沖淡水的擾動，使得該類PR生物的多樣性保持在較高的水平。鹽度和pH值條件的變化是可能的誘因。在中國海的該類PR生物群落中存在自然選擇(D=-2.25；P<0.01)。而且，PCA和聚類分析證明了這兩個環(huán)境中SAR86Ⅱ-PR生物群落結(jié)構(gòu)十分相似。
　　 總結(jié)在中國近岸海水和全球大洋海