深海嗜耐压菌群落结构与耐压新种的环境适应机制
发布时间：2021-07-25 14:00
深海是全球最大的生态系统,根据深度可分为深层区（1000-3000m）,深渊区（3000-6000m）和超深渊区（6000-10000m）。深海是一个高压、低温（除了海底热液口）、黑暗及寡营养的多重极端环境,深海环境被认为是研究地球原始环境的一个窗口。压力作为深海最显著的环境因子,是如何影响深海微生物及其群落结构的,仍然是一个值得研究的重要问题。因此研究深海嗜耐压微生物群落结构及其与环境因子的相互关系,分析嗜耐压菌对压力等极端环境的适应机制,这对于生命的起源和演化这一重大科学问题具有重要意义。本文利用目前国际上最先进的载人潜水器“蛟龙号”采集的太平洋雅浦海沟超深渊与深渊沉积物样品,采用不同的深海原位模拟培养条件,研究嗜耐压微生物的群落结构特征及其与环境因子的关系;并利用发现的深海耐压新种,探索它的深海极端环境适应机制。本文通过不同压力、营养和传代培养雅浦海沟五个不同站位的沉积物样品,分析研究不同富集条件下嗜耐压微生物的群落结构,并与未培养的原位微生物群落结构对比分析,发现高压低营养条件的富集产物多样性丰富,且与原位微生物群落结构最接近。同时压力是影响富集培养原位微生物的最大因素,其次是...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
雅浦海沟地形特征
第1章绪论-15-图1-2高压对细胞及生物大分子的影响示意图[99]Figure1-2ExamplesoftheeffectsofhighhydrostaticpressureoncellsandcellularcomponentsA：膜中的脂质（流动-变硬）B：多聚蛋白组合（多聚体—单体）。C：蛋白质结构（螺旋—不可折叠）D：细胞运动性变差;E：核糖体的蛋白质翻译失败。1.7.1核酸HHP能使DNA双链分子的氢键变得更加稳定，导致解链温度Tm值升高，从而使得DNA的复制、转录和翻译过程变得更加困难[103]。例如，单链结合蛋白在DNA的复制、转录过程中起着稳定DNA分子的作用。研究发现，对比分析耐受压力的和不耐受压力的希瓦氏菌（Shewanella），发现二者的DNA单链结合蛋白有差异。甘氨酸和脯氨酸的含量与DNA双螺旋结构的稳定性有关，它们在压力耐受菌株的DNA单链结合蛋白中含量较少。同时还发现，耐受压力的菌株的DNA单链结合蛋白与DNA分子单链的结合浓度更低[104]。1.7.2脂类脂膜是目前存在的最具压力敏感性的生物结构之一。完整的生物膜是一种非常复杂的层状磷脂双层基质，含有多种脂质分子和大量具有多种生化功能的蛋白质。在压缩后，脂质通过改变它们的构象来适应体积限制。因此，随着压力的增加，脂质双层失去流动性，变得对水和其他分子迅速不渗透，而对膜的最佳功能至关重要的蛋白质-磷脂相互作用被削弱[105]。
第2章实验材料与方法-25-质检，然后将产物与克隆载体连接，通过蓝白斑筛选后，选择阳性克隆子，提取质粒，验证质粒，检测质粒的浓度。本研究所用质粒载体是pMD18-T。通过公式换算成拷贝数（copies/μL），质粒起始拷贝数换算公式（copies/μL）=浓度（ng/uL）*10-9*6.02*1023/（分子量*660），分子量=载体的大小+目的基因片段的大校（2）标准曲线的制备：通过10倍梯度稀释构建好的质粒，分别选择16S标准品的10-1~10-7稀释液用于制备标准曲线。（3）荧光定量PCR检测：PCR循环条件为预变性95℃，3min；变性95℃，5sec，退火58℃，30sec，延伸72℃，1min，循环40次。2.2.4细菌群落多样性分析微生物多样性分析主要包括物种注释、α多样性分析、β多样性分析和网络分析，可根据物种组成和网络分析，得出关键物种，从而分析关键物种在群落结构中的作用。如果有其他影响因子参数，还可以RDA冗余分析，获知影响因子对微生物群落结构之间的关系，详见图2-1。图2-1细菌群落多样性分析流程图Figure2-1Flowchatofbacteriadiversity1.质控和拼接：测序得到数据称为原始数据（Rawdata），需要经过严格的质控，得到有效的tags。（1）Reads过滤：Reads是高通量测序产生的测序数据。测序后需要去除N碱
【参考文献】：
期刊论文
[1]Distinct influence of trimethylamine N-oxide and high hydrostatic pressure on community structure and culturable deep-sea bacteria[J]. ZHANG Chan,ZHANG Wei-jia,YIN Qunjian,LI Xuegong,QI Xiaoqing,WU Long-fei. Journal of Oceanology and Limnology. 2020(02)
[2]Microbial diversity in the sediments of the southern Mariana Trench[J]. LI Yingjie,CAO Wenrui,WANG Yan,MA Qingjun. Journal of Oceanology and Limnology. 2019(03)
[3]海洋细菌中活性次生代谢产物研究进展[J]. 高程海,龙彬,孙海燕,林琳,方燕,何碧娟,文良娟. 广西科学院学报. 2014(02)
[4]深海微生物高压适应与生物地球化学循环[J]. 李学恭,徐俊,肖湘. 微生物学通报. 2013(01)
[5]温度、压力和营养对深海微生物生命活动的影响[J]. 周宗澄. 海洋通报. 1983(05)
本文编号：3302162
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
雅浦海沟地形特征
第1章绪论-15-图1-2高压对细胞及生物大分子的影响示意图[99]Figure1-2ExamplesoftheeffectsofhighhydrostaticpressureoncellsandcellularcomponentsA：膜中的脂质（流动-变硬）B：多聚蛋白组合（多聚体—单体）。C：蛋白质结构（螺旋—不可折叠）D：细胞运动性变差;E：核糖体的蛋白质翻译失败。1.7.1核酸HHP能使DNA双链分子的氢键变得更加稳定，导致解链温度Tm值升高，从而使得DNA的复制、转录和翻译过程变得更加困难[103]。例如，单链结合蛋白在DNA的复制、转录过程中起着稳定DNA分子的作用。研究发现，对比分析耐受压力的和不耐受压力的希瓦氏菌（Shewanella），发现二者的DNA单链结合蛋白有差异。甘氨酸和脯氨酸的含量与DNA双螺旋结构的稳定性有关，它们在压力耐受菌株的DNA单链结合蛋白中含量较少。同时还发现，耐受压力的菌株的DNA单链结合蛋白与DNA分子单链的结合浓度更低[104]。1.7.2脂类脂膜是目前存在的最具压力敏感性的生物结构之一。完整的生物膜是一种非常复杂的层状磷脂双层基质，含有多种脂质分子和大量具有多种生化功能的蛋白质。在压缩后，脂质通过改变它们的构象来适应体积限制。因此，随着压力的增加，脂质双层失去流动性，变得对水和其他分子迅速不渗透，而对膜的最佳功能至关重要的蛋白质-磷脂相互作用被削弱[105]。
第2章实验材料与方法-25-质检，然后将产物与克隆载体连接，通过蓝白斑筛选后，选择阳性克隆子，提取质粒，验证质粒，检测质粒的浓度。本研究所用质粒载体是pMD18-T。通过公式换算成拷贝数（copies/μL），质粒起始拷贝数换算公式（copies/μL）=浓度（ng/uL）*10-9*6.02*1023/（分子量*660），分子量=载体的大小+目的基因片段的大校（2）标准曲线的制备：通过10倍梯度稀释构建好的质粒，分别选择16S标准品的10-1~10-7稀释液用于制备标准曲线。（3）荧光定量PCR检测：PCR循环条件为预变性95℃，3min；变性95℃，5sec，退火58℃，30sec，延伸72℃，1min，循环40次。2.2.4细菌群落多样性分析微生物多样性分析主要包括物种注释、α多样性分析、β多样性分析和网络分析，可根据物种组成和网络分析，得出关键物种，从而分析关键物种在群落结构中的作用。如果有其他影响因子参数，还可以RDA冗余分析，获知影响因子对微生物群落结构之间的关系，详见图2-1。图2-1细菌群落多样性分析流程图Figure2-1Flowchatofbacteriadiversity1.质控和拼接：测序得到数据称为原始数据（Rawdata），需要经过严格的质控，得到有效的tags。（1）Reads过滤：Reads是高通量测序产生的测序数据。测序后需要去除N碱
【参考文献】：
期刊论文
[1]Distinct influence of trimethylamine N-oxide and high hydrostatic pressure on community structure and culturable deep-sea bacteria[J]. ZHANG Chan,ZHANG Wei-jia,YIN Qunjian,LI Xuegong,QI Xiaoqing,WU Long-fei. Journal of Oceanology and Limnology. 2020(02)
[2]Microbial diversity in the sediments of the southern Mariana Trench[J]. LI Yingjie,CAO Wenrui,WANG Yan,MA Qingjun. Journal of Oceanology and Limnology. 2019(03)
[3]海洋细菌中活性次生代谢产物研究进展[J]. 高程海,龙彬,孙海燕,林琳,方燕,何碧娟,文良娟. 广西科学院学报. 2014(02)
[4]深海微生物高压适应与生物地球化学循环[J]. 李学恭,徐俊,肖湘. 微生物学通报. 2013(01)
[5]温度、压力和营养对深海微生物生命活动的影响[J]. 周宗澄. 海洋通报. 1983(05)
本文编号：3302162
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3302162.html
