近海细菌多相分类和基因组研究以及深海沉积物宏基因组分析

发布时间：2020-06-15 10:38

【摘要】：海洋是地球上最重要的生态系统之一,蕴藏着丰富的微生物资源。对海洋微生物资源的研究,不仅在生物的起源演化、环境适应机制及其生态作用等方面具有重要的理论价值,对将海洋微生物应用于生物材料、医药食品和环境治理等领域也具有一定的指导意义。本论文围绕近海和深海两个典型的海洋生境,针对近海来源的特色菌株进行多相分类学研究,并围绕其中一株特色菌株的基因组,分析其环境适应机制；采用宏基因组学方法研究海山区深海沉积物的微生物生理代谢特征以及环境适应机制。首先,采用多相分类学研究方法对分离自中国东海的七个特色菌株进行鉴定和描述。建立了一个新属(海洋杆菌属Pelagibacterium gen. nov.,以耐盐海洋杆菌Pelagibacterium halotolerans为标准种,以淡黄海洋杆菌Pelagibacterium luteolum为参考种)、四个海洋轻度嗜盐细菌新种(运动海杆菌Marinobacter mobilis、浙江海杆菌Marinobacter zhejiangensis、反硝化海细菌Marinobacterium denitrificans和栖沉积物海细菌Marinobacterium sediminicola)以及一个海洋耐盐细菌新种(海洋鲁杰氏菌Ruegeria marina),丰富了中国近海微生物种质资源。其次,针对多相分类学鉴定的海洋耐盐细菌新属菌株Pelagibacterium halotolerans B2T进行基因组测序和分析。其基因组由一个环状染色体和一个环状质粒组成。基因组分析表明,菌株B2T通过多种机制适应寡营养且高盐的海洋环境。基因组编码较多碳水化合物和氨基酸代谢途径以及大量TRAP转运体,还有PQQ依赖醇脱氢酶和芳香族化合物降解酶,说明该菌株通过多元的代谢途径适应寡营养的海洋环境；菌株B2T可通过合成和转运四氢嘧啶类和甜菜碱类物质调节渗透压来适应海洋高盐环境；鞭毛组装系统和趋化性调节蛋白,帮助该菌株适应海洋浮游生活并趋利避害；基因组中有较多的重金属还原和耐受相关基因,推测该菌株可能有较强的重金属耐受能力；此外,该菌株的多糖合成和降解、芳香族化合物降解和四氢嘧啶类化合物合成等相关基因有重要的潜在应用价值。最后,针对海山区深海沉积物宏基因组,采用fosmid末端测序、16S rRNA基因筛选和基因组片段测序的方法,获得2133个fosmid末端序列和9个微生物基因组片段,分析微生物在该低温、高压、高盐和富含重金属环境的基因组组成、代谢特征、适应机制和生态功能。研究结果表明,微生物在该海山区深海沉积物的碳和氮循环中发挥着重要的作用,特别是大量化能无机自养型MGI类群古菌和一些的氨氧化细菌可能通过氨氧化和碳固定途径参与氮和碳元素循环。微生物通过多种机制适应该深海环境,而且基因组进化和水平基因转移可能在适应过程中发挥了重要作用。此外,对一个MBGA类群古菌和三个分类地位未知的细菌基因组片段的分析,得到了一些海洋微生物未培养类群潜在的生理和代谢特征以及环境适应机制信息。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X172

【共引文献】