运城盐湖嗜盐细菌多样性研究及产酶菌株筛选

发布时间：2018-12-09 16:35

【摘要】：运城盐湖是一个古老而又典型的内陆咸水湖,富含丰富的芒硝(主要成分硫酸钠)资源,是研究嗜盐细菌多样性的理想对象。嗜盐细菌作为一类极具基础研究价值和应用前景的微生物资源,凭借其特殊的生理结构、代谢机制、种群类群、遗传基因和独特的代谢产物受到国内外学者的广泛关注。本研究通过免培养和纯培养技术相结合的方式,探究适合运城盐湖嗜盐细菌的分离技术,系统地开展该生境嗜盐细菌的分离鉴定、物种多样性研究,并从中筛选出具有纤维素酶和木聚糖酶活性的功能菌株。Biolog ECO法是一种以微孔板碳源利用为基础的定量分析方法,可简单、快速地描述微生物群落代谢特征。通过AWCD曲线、底物代谢差异、多样性指数以及主成分分析,对运城盐湖环境10个代表性样点微生物群落多样性和代谢特征进行了研究。结果表明,运城盐湖10个样点微生物群落可分为三种代谢类型。同时也预测出用于运城盐湖环境微生物分离的“有效分离底物类型”:糖类和酯类为底物碳源的分离培养基;氨基酸类和胺类为底物碳源的分离培养基。采用高通量测序技术对运城盐湖嗜盐细菌多样性进行了分析,24个样品共得到原始序列705,689条,注释到16,877个OTU,平均长度在396 bp左右。通过QIIME平台分析可注释得到30个门,其中主要包括:厚壁菌门(Firmicutes,47.6%),变形菌门(Proteobacteria,35.6%),拟杆菌门(Bacteroidetes,3.7%),放线菌门(Actinobacteria,3.6%)和Bacteria Other(2.9%)。PCoA分析、CCA分析结果表明,这24个样品中的嗜盐细菌可分为3大类群,其中影响微生物类群差异的理化因子主要是Ca2+和Fe2+。比较同一个盐湖不同盐浓度样点的嗜盐细菌群落组成变化,发现靠近盐湖中心的两个样点中存在的嗜盐细菌群落组成较为相似,而远离盐湖中心的两个样点的嗜盐细菌群落组成较为相似。同时在运城盐湖中也检测到了大量的经典嗜盐类群、极端微生物类群和具有特定功能的微生物类群信息。综合群落代谢特征、理化参数等结果,设计出五类10种分离培养基用于分离运城盐湖10个样点环境中的嗜盐细菌。结果表明,共分离出1,033株嗜盐细菌,形态去重复后,测序得到605株嗜盐细菌信息。经鉴定这些菌株分属于放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的7个纲,18个目,41个科,82个属以及52个潜在新分类单元。分析表明,分离培养基的营养成分、添加的盐浓度以及不同的样点对微生物的分离有着显著的影响。通过形态学、生理生化特征、化学组成和系统发育分析等研究,对2个新物种(Halomonas haloduranssp.nov.和Paracoccushalotoleranssp.nov.)开展多相分类鉴定,确定了这2株候选新物种的分类地位。纤维素类和半纤维素类物质是地球上产量巨大而又未得到充分利用的可再生资源。通过刚果红染色法对分离得到的1,033株嗜盐细菌进行纤维素酶和木聚糖酶活性菌株筛选,分别获得32株具有纤维素酶活性和49株具有木聚糖酶活性的菌株,活性菌株筛选阳性率为3.1%和4.7%,其中12株菌兼具纤维素酶活性和木聚糖酶活性。在分离培养基中添加功能底物可以增加功能菌株的获得。本研究的实施可探讨运城盐湖嗜盐细菌的代谢特征和群落多样性,加强对盐湖生境嗜盐细菌与功能菌株如产酶菌株资源的挖掘、开发及利用。
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【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q93

【参考文献】