论文部分内容阅读
粘细菌(Myxobacteria)是一类杆状革兰氏阴性细菌,在系统分类上隶属于Delta变形菌纲(Deltaproteobacteria)粘球菌目(Myxococcales)。粘细菌具有复杂的多细胞行为,如滑行运动,形成子实体和粘孢子,捕食其他细菌和真菌等,为研究低等生物多细胞行为提供了丰富的素材。粘细菌是继放线菌和芽孢杆菌之外第三大能够产生结构独特和新颖的次级代谢产物产生菌,是新药研发的重要资源,而且在植物病害生物防治中起重要的作用。但由于粘细菌分离方法特殊,生长缓慢,密度依赖性生长和特殊的形态发育特征等,导致粘细菌是目前最难分离培养的微生物之一。从发现至今的200多年中,粘细菌共包括10个科,30个属和66个物种。用辅助菌诱导是分离粘细菌的主要方法,但目前基于有效的辅助类群资源有限,且对捕食机制缺乏系统认知。另一方面,目前对酸性土壤中粘细菌的多样性情况研究很少,而且生物因素(细菌和真菌)对粘细菌的影响还没有相关报道。鼎湖山自然保护区是国内外知名的生态系统生态学综合研究基地,具有丰富的动植物和微生物资源。因此,本文展开鼎湖山粘细菌与噬几丁质属细菌资源多样性与捕食机制研究,得到如下结论:(1)为获取更多粘细菌,采用可培养方法和高通量测序研究了鼎湖山森林土壤粘细菌多样性。结果显示,粘细菌占细菌群落总数的0.92-2.24%,其中堆囊菌属(Sorangium,60%)占主要成分,其次为Haliangium属(18.8%)和厌氧粘球菌属(Anaeromyxobacter,4.1%)。土壤p H值为3.6-4.5,有机质含量为26.6-143.4 g/kg。Mantel test和Spearman analysis显示土壤p H、AK和细菌多样性对粘细菌的群落结构和多样性都有显著影响(P<0.05)。网络图预测发现,土壤中变形杆菌门(Proteobacteria)与粘细菌互作最多,表明有大量粘细菌的潜在被捕食菌。可培养方法共分离纯化21株粘细菌,位于粘球菌属(Myxococcus)9株,珊瑚球菌属(Corallococcus)11株和原囊菌属(Archangium)1株。而含量最多的堆囊菌属和Haliangium属并没有获得,表明有大量的粘细菌资源有待挖掘。在21株菌株中,有三株疑似新的分类单元,菌株H22C18031201和K23C18031201-2隶属于珊瑚球菌属新物种,12S042801隶属于原囊菌属新物种。与此同时,还分离到一株噬几丁质科(Chitinophagaceae)新属新种K23C18032701和一株噬几丁质属(Chitinophaga)新种K20C18050901。这些结果为粘细菌资源挖掘及捕食机制的研究奠定了理论基础。(2)多相分类研究表明菌株H22C18031201是珊瑚球菌属的1个新物种,将其命名为黄绿色珊瑚球菌(Corallococcus flavoviridis)。该菌株黄绿色、椭球型子实体、内含抗逆性粘孢子、能进行滑行运动。基因组大小为9.07 Mbp,G+C含量为69.5 mol%。含有丰富的次级代谢产物合成基因簇。比较基因组学分析粘球菌属内Myxococcus xanthus和Myxococcus virescens的基因组平均核苷酸相似性和模拟DNA杂交值为97%和73.1%,超出了区分种的临界值95-96%和70%,应合并为同一个物种。Mauve分析表明粘球菌属物种基因组存在很多倒序、易位现象,具有遗传多样性。(3)基于表型、基因型和系统发育分析表明菌株K23C18032701T是Chitinophagaceae的一个新属新种,将其命名为土壤变小杆菌(Deminuibacter soli)。该属模式种K23C18032701T=GDMCC 1.1403T=KCTC 62913T。K23C18032701T的细胞形态由杆状逐渐变成球形,具有运动性。将其参比菌株Filimonas aurantiibacter重新分类并命名为Arvibacter aurantiibacter comb.nov.,同时修订了Arvibacter aurantiibacter comb.nov.的描述特征。菌株K20C18050901T是Chitinophaga属的一个新种,将其命名为森林土壤噬几丁质菌(Chitinophaga silvisoli)。该菌株模式种K20C18050901T=GDMCC 1.1411T=KCTC 62860T。菌株为黄色、杆状、具有运动性、能分泌粘液。这些分类研究增进了人们对Chitinophagaceae和Chitinophaga的系统认知。(4)由于在分离粘细菌时,多次分离到Chitinophaga细菌,基于现有的相关菌株,对粘细菌与Deminuibacter soli K23C18032701T和11株Chitinophaga细菌进行了捕食机制初探。结果发现粘细菌对K23C18032701T有很强的捕食性,说明K23C18032701T是一株被捕食效果很好的潜在诱导菌株,可以用其对粘细菌进行分离。粘细菌对11株Chitinophaga细菌的捕食强弱不同,在富营养培养基MD1上,Chitinophaga属细菌产生大量的胞外粘液可能作为一种防御机制,阻碍粘细菌的捕食。另发现Chitinophaga细菌及K23C18032701T含有的次级代谢产物基因簇越少,粘细菌的捕食性越强,反之亦然。推测被捕食菌产生的次级代谢产物是防御粘细菌捕食的机制之一。Anti SMASH分析发现Chitinophaga属细菌C.eiseniae KACC 13774T、C.flava K3CV102501T、C.dinghuensis DHOC24T和C.qingshengii JCM 30026T含有丰富的次级代谢产物基因簇,是很好的药源微生物,有广阔的应用前景。