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放线菌由于具有广泛的生物工程应用前景,而受到广大微生物学家的关注。放线菌在生理生化,形态学和氧气利用等生命活动方面都表现出丰富的多样性。这类微生物广布于土壤、海洋和淡水生态系统中,并参与各生态系统的地理化学物质循环,且表现出丰富的群落多样性。放线菌中的成员同时也分布于盐环境或极端高盐环境中。研究表明极端环境下微生物蕴含着生命进化历程的丰富信息,是生物遗传和功能多样性最为丰富的宝藏。嗜盐放线菌作为极端环境微生物的一员,对其资源多样性和生理机制的研究不仅有助于揭示生物起源的奥秘,还将促进其在医学、生物技术产业中的利用。
本工作以我国云南黑井和江城两地区盐矿的高盐土壤沉积物作为实验材料,采用免培养和可培养研究手段对分布于其中的放线菌进行多样性研究。通过构建各样点环境放线菌16S rRNA基因文库研究放线菌在群落组成和系统进化关系,并辅以生物统计学研究方法研究放线菌物种多样性。通过尝试不同菌种分离条件从实验材料中分离放线菌菌株,根据其16S rRNA基因在系统进化中的关系,初步研究盐矿沉积物中可培养放线菌类群多样性,并采用多聚酮和非核糖体肽合酶特异性引物对放线菌分离菌株进行功能基因快速筛选,为其功能开发提供前期数据。
研究结果显示,云南黑井和江城盐矿高盐土壤沉积物中蕴含较为丰富的放线菌群落。未培养放线菌16S rRNA基因分析显示两地放线菌主要由属于放线菌门中的放线菌目,酸微菌目和未分类的放线菌成员组成,放线菌目成员为最主要类群,且分属于Corynebacterineae,Frankineae,Micrococcineae,Micromonosporineae,Propionibacterineae,Pseudonocardineae,Streptomycineae,Streptosporangineae8个亚目。研究发现部分未培养放线菌16S rRNA基因序列可能属于放线菌新的高级别分类单元,且类群多样性上与海洋和其它环境放线菌类群存在差异。分析结果还预示,江城和黑井两地盐矿虽处于云南不同地域含盐区,但两地未培养放线菌物种多样性和系统发育关系均较为相似,且未显示出地理分布性。通过分离获取92株分离菌株,其中72株放线菌菌株通过16S rRNA基因序列分析,分属于Streptosporangineae,Streptomycineae,Pseudonocardioceae亚目中五个属的成员(Nocardiopsis,Haloactinospora,Streptomyces,Prauserella,Saccharomonospora),且有一定比例菌株蕴含有多聚酮和非核糖体肽合酶基因,预示部分放线菌菌株有潜在生物学功能活性物质产生能力。本研究为首次针对放线菌群落研究云南黑井和江城盐矿沉积物放线菌多样性,研究结果有利于我们更全面的认识盐环境中的放线菌分布和多样性。