新疆阿克苏盐矿嗜盐微生物多相分类和基因组研究

发布时间：2017-05-21 10:23

  本文关键词：新疆阿克苏盐矿嗜盐微生物多相分类和基因组研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：嗜盐微生物是一类生长最适盐浓度大于0.2M的微生物。从低盐度到高盐度甚至饱和盐度,都有相应的嗜盐微生物生长,故它们遍布于各种含盐环境中,如海洋、盐湖、盐矿、晒盐场、含盐土壤以及腌制食品中。新疆阿克苏地区盐矿极其古老,且该地区的气候干燥、土壤营养条件以及温度等环境因素极其恶劣。故在此极端环境下生存下来的嗜盐微生物具有独特的环境适应性,如对高盐、辐射以及干旱环境的耐受性。目前对阿克苏地区盐矿的嗜盐微生物的研究较少,对极端嗜盐古菌的研究更少,故很有必要对此环境中的嗜盐微生物资源进行研究,发现新的物种资源,并对其中具有特色的微生物进行基因组分析,发现新的基因资源,探索微生物极端环境耐受机制。为极端环境中嗜盐微生物资源的研究提供有用的素材和参考,同时也对研究生命起源早期的微生物与地球生命演化历史的研究具有重要意义。本研究主要以我国新疆阿克苏地区盐矿(温宿县盐矿、库车县盐矿和拜城县盐矿样品)样品作为研究材料,采用可培的微生物分离方法,获得了一些嗜盐微生物资源,包括嗜耐盐细菌和嗜盐古菌,其中有部分菌株为新的分类单元。并且根据多相分类学原则,采用传统的分类学、化学分类、基因组以及系统发育分析相结合的方法,对其中具有代表性的4株嗜盐古菌以及2株中度嗜盐细菌进行了研究。结果表明,这6个菌株代表了4个嗜盐古菌新种和2个中度嗜盐细菌新种：Halolamina salifodinae WSY15-H1T、Halolamina salina WSY15-H3T、Halopiger salifodinae KCY07-B2T、Halopelagius longus BC 12-B1T、 Aquibacillus salifodinae WSY08-1T、Bacillus salitolerans KC1T。迄今为止,Halolamina属共有4个种,Halopiger属共有3个种,Halopelagius属共有3个种,Aquibacillus属共有4个种,Bacillus属共有200多个种。本研究丰富了嗜盐微生物物种资源库,也将为后期的相关研究提供材料。在完成以上6株新种微生物鉴定的基础上,选取了其中一株分离自库车盐矿样品的嗜盐古菌新种菌株Hpg. salifodinae KCY07-B2T进行了全基因组测序和分析。基因组大小4.35 M,包括81个scaffolds, G+C含量为65.41%,总共预测到4,254个基因,其中4,204个编码蛋白基因、45个tRNA基因、1个16S rRNA基因、2个23S rRN A和2个5S rRNA。从基因组中分析其环境适应性机制,发现该菌株可能拥有两种高盐环境适应机制：菌株基因组中含有较为完整的吸收和合成甘氨酸甜菜碱相关的基因；也存在大量的基因编码与K+和Na+转运相关的蛋白体系。此外,基因组中还存在大量与抗高紫外辐射相关的基因,拥有多种DNA修复系统。使得该菌株在盐矿环境中能够得以生存。
【关键词】：嗜盐微生物 嗜盐古菌 盐矿 多相分类 基因组测序
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q93
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 第一章 绪论16-44
• 1.1 新疆阿克苏地区盐矿环境概况16-17
• 1.2 嗜盐微生物的定义和研究意义17-25
• 1.2.1 嗜盐微生物的定义17-18
• 1.2.2 嗜盐细菌18-19
• 1.2.3 嗜盐古菌19-22
• 1.2.4 嗜盐微生物的嗜盐机制研究22-23
• 1.2.5 嗜盐微生物的研究意义23-25
• 1.3 微生物多相分类研究方法25-37
• 1.3.1 表型研究26-27
• 1.3.2 化学分类研究27-32
• 1.3.3 基因型研究32-37
• 1.4 嗜盐古菌基因组学研究现状37-42
• 1.4.1 嗜盐古菌适应高盐环境的基因组特点38-39
• 1.4.2 嗜盐古菌对抗高辐射环境的基因组特点39-41
• 1.4.3 嗜盐古菌基因组G+C含量特点41-42
• 1.4.4 嗜盐古菌代谢途径特点42
• 1.5 本研究的目的和意义42-44
• 第二章 新疆阿克苏盐矿嗜盐微生物资源研究44-59
• 2.1 材料和方法44-51
• 2.1.1 样品来源44-45
• 2.1.2 实验仪器与试剂45-46
• 2.1.3 菌株分离培养基46-47
• 2.1.4 菌株的富集、分离与保藏47-48
• 2.1.5 16S rRNA基因序列信息分析48-51
• 2.2 结果与讨论51-58
• 2.2.1 细菌菌株的分离结果与多样性分析51-55
• 2.2.2 嗜盐古菌的分离与多样性分析55-58
• 2.3 本章小结58-59
• 第三章 新疆阿克苏盐矿来源的嗜盐菌多相分类学研究59-118
• 3.1 材料和方法59-79
• 3.1.1 菌株来源59-60
• 3.1.2 实验仪器与试剂60-62
• 3.1.3 培养基62
• 3.1.4 菌株保藏62
• 3.1.5 表型特征62-69
• 3.1.6 化学分类特征69-73
• 3.1.7 基因型特征73-79
• 3.2 结果与讨论79-115
• 3.2.1 Halolamina属菌株的多相分类学研究79-88
• 3.2.2 Halopiger属菌株的多相分类学研究88-94
• 3.2.3 Halopelagius属菌株的多相分类学研究94-99
• 3.2.4 Aquibacillus属菌株的多相分类学研究99-107
• 3.2.5 Bacillus属菌株的多相分类学研究107-115
• 3.3 本章小结115-118
• 第四章 嗜盐古菌Halopiger salifodinae KCY07-B2~T的基因组分析118-137
• 4.1 材料和方法118-120
• 4.1.1 菌株118
• 4.1.2 嗜盐古菌基因组DNA的提取和检测118-119
• 4.1.3 基因组测序及分析119-120
• 4.2 结果与讨论120-134
• 4.2.1 嗜盐古菌Hpg.salifodinae KCY07-B2~T的基因组基本特征120-122
• 4.2.2 基因功能注释分析122-125
• 4.2.3 渗透压胁迫耐受125-128
• 4.2.4 DNA修复相关基因128-133
• 4.2.5 CRISPRs序列分析133-134
• 4.3 本章小结134-137
• 第五章 结论与展望137-139
• 5.1 结论137-138
• 5.2 展望138-139
• 附录Ⅰ139-143
• 参考文献143-154
• 攻读学位期间发表的学术论文(含待发表)154-155
• 致谢155-156

【参考文献】

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1 刘冰冰;唐蜀昆;明红;何松涛;聂国兴;关统伟;张利莉;李文均;;新疆罗布泊地区可培养嗜盐古菌多样性及其功能酶筛选[J];微生物学报;2011年09期

  本文关键词：新疆阿克苏盐矿嗜盐微生物多相分类和基因组研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：383395