论文部分内容阅读
目的:微生物的代谢活动对元素的地球生物化学循环来说至关重要。但目前国内外对于陆地环境中微生物种群谱系地理分化及微多样性的研究报道较少。由于AMD环境中极端嗜酸微生物栖息环境的隔离和严苛的生存条件,使其成为研究微生物谱系地理学的首选材料。研究环境因子对AMD微生物群落的影响和嗜酸Acidothiobacillus种群的基因型分布格局,不仅可对生物修复AMD环境污染提供理论依据,同时为从废矿或低品位矿石中高效地回收高价值的金属提供基础资料。方法:本文依据高通量测序技术及环境理化参数的测定,分析不同来源AMD及沉积层中的微生物群落结构,并采用rep-PCR分子指纹分型和持家基因多位点序列分型技术分析嗜酸Acidithiobacillus spp.的遗传异质性,以阐明异质环境的生态位和地理隔离,以及环境因子对微生物群落结构的影响,并揭示环境选择对种群分化的影响,为了解微生物谱系地理提供一定的理论依据。本研究针对三个不同样地的AMD及沉积层开展相关研究工作,结果如下:结论:1.AMD环境中低pH,高金属离子浓度等极端的环境条件对栖居于此的微生物群落结构影响巨大,16SrRNA基因V4区高通量测序显示,AMD环境中细菌具有较高的多样性,在高层次分类单元门一级水平共有31个系统发育类群,其中测序reads丰度超过5%的包括proteobacteria（31.7%）和Chloroflexi（5.0%）;序列超过1%的系统发育类群有Bacteroidetes（4.0%）、Firmicutes（2.4%）、Acidobacteria（2.3%）、Actinobacteria（1.5%）、Nitrospira（1.4%）和Deltaproteobacteria（1.0%）;然而,进一步研究发现,不同环境类型样品,由于其环境因子的不同,导致其微生物群落组成和结构差异较大,沉积层样品有共同的优势属嗜酸Acidithiobacillus。此外,RDA分析表明,Fe2+、SO42-、Co、Zn、EC和pH等环境理化因子对沉积层环境中微生物群落结构的组成起决定性作用。2.采用3种培养基,分离不同地理来源AMD样品中的嗜酸Acidithiobacillus,结果从三个样地（广东云浮、江西德兴和江西永平）,两种类型的样品中共分离出了174株嗜酸菌株,经扩增ITS序列鉴定发现,所有分离菌株在ITS序列系统发育树中被划分为5大类群,表明嗜酸Acidithiobacillus spp.存在较大的遗传异质性,该结果与rep-PCR指纹图谱的分类结果较为接近。其中A.ferrooxidans在ITS系统发育和BOX指纹图谱聚类分析中被划分为两个类群,但在ERIC聚类中归为一个类群,表明ITS序列拥有区分近缘种或亚种的能力,且BOX指纹图谱的分辨能力较强,非常适用于近缘嗜酸Acidithiobacillus的遗传差异分析。3.在本研究中,使用MLST分型技术对42株铁氧化嗜酸Acidithiobacillus进行序列分型,结果显示,所有菌株共产生8种ST型,其中32株A.ferrooxidans具有6种ST型,ST1是出现频率最高的ST型,有5种ST型由单一的分离物形成;10株A.ferridurans只有两种ST型,分别是ST7和ST8。结合rep-PCR指纹分型发现,嗜酸Acidothiobacillus种群的基因型呈现出一定的分布格局,在所有菌株当中,分离自湖北大冶的5株菌同属于一个ST型ST8。且通过持家基因多态性计算表明Acidothiobacillus属内不同种受不同的进化选择影响。