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本文对南大西洋5个不同站点的深海沉积物样品开展长链烷烃(正三十二烷C32)降解菌富集分离及多样性分析。共分离到了25株细菌,分属于14个属19个种,且包含2株新种。在这25株细菌中,Alcanivorax、Erythrobacter、Pseudoalteromonas和Pseudomonas属的细菌分别占到了总数的16%、16%、12%和12%,为可培养细菌当中的主要优势菌株。长链烷烃烷烃降解实验表明,Paracoccus和Alcanivorax属的2株菌(32C-B6和32C-C3)对长链烷烃的降解能力最好。构建的16S rDNA和alkB基因克隆文库表明在5个长链烷烃降解菌群均以γ-Proteobacteria纲的细菌为主要优势菌群。在属的水平上,虽然不同菌群的结构有差异,但均含有Marinobacter或者Alcanivorax属细菌,且在烷烃降解过程起着重要的作用。
另外,本研究还对10株咸水球形菌属的细菌开展了比较基因组学的初步分析,基因组大小范围为3.75 Mb~4.37 Mb,G+C含量和编码基因数目范围分别为61.39%~64.13%和3366~4140之间。平均核苷酸相似度ANIm值和核心基因当中的单拷贝基因构建系统进化树结果可以看出菌株Salinisphaera sp.C84B14、Salinisphaera sp.S4-8和Salinisphaera sp.T31B1是潜在的三个新种。泛基因组分析结果表明10株共包含8733个泛基因,其中核心基因为1759个,约占泛基因组总数的20.14%,其中代谢相关的基因占了主要部分。非必需基因组(Dispensable genome)包含6974个基因,其中各个菌株特有的基因总数为3113,占泛基因组数目的35.65%,平均每个菌株含有311个特有基因。另外,还对10株咸水球形菌的烷烃降解相关基因进行了分析,发现每株菌均含有1~2个alkB基因,这些alkB基因的编码蛋白含有四个保守区,同时在其上下游区域包含烷烃降解途径中的一系列重要酶类。对菌株Salinisphaera sp.C84B14的烷烃降解相关基因进行实时荧光定量PCR分析,发现其alkB基因在以不同链长烷烃为唯一碳源生长的条件下均上调表达,可以推测该alkB基因确实是一个具有烷烃降解功能的烷烃羟化酶基因。
综上,本文主要通过16S rDNA文库和alkB基因文库研究了南大西洋5个不同站点深海沉积物样品富集菌群多样性的组成,并分离到了一些潜在的长链烷烃降解菌,初步认识了深海环境中长链烷烃降解的菌群组成情况。并通过比较基因组学初步研究了咸水球形菌的系统进化关系和泛基因组,核心基因组的基本特征。同时还针对烷烃降解相关的羟化酶基因alkB进行了研究,对咸水球形菌利用烷烃的分子生物学基础有了一定的认识。