云南4个盐矿中的可培养细菌多样性研究

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在盐环境这类特殊的环境中,蕴藏着丰富的微生物资源。其所呈现的特殊生物学性质,驱使科学研究人员去探索以盐成分为主导的非生物因子的不同生态系统中的生命体、生命现象,并力图揭示微生物的种群组成、适应机制及物种进化等科学问题,进行各种微生物资源的开发、利用。因此,盐环境中的微生物多样性研究已经成为微生物资源与生态研究的重点研究领域之一。   本研究运用纯培养法对云南4个岩盐沉积样品的微生物多样性进行了系统的分析,发现了一批潜在新类群,并与本实验室对其他云南盐矿的样品数据进行了比较分析,揭示了7个盐矿中原核生物多样性所呈现的基本规律。   墨黑盐矿样品所分离菌株的16S rRNA基因序列的系统发育分析结果显示:分离的40株菌株类群多样性较高,分属于细菌域的3个门(Proteobacteria,Actinobacteria, Firmicute)的10个科(Planococcaceae, Staphylococcaceae,Streptomycetaceae,Nocardiaceae,Micrococcaceae,Erythrobacteraceae,Pseudomonadaceae, Bacillaceae,Halomonadaceae,Alteromonadaceae)中的13个属(Planomicrobium,Planococcus,Staphylococcus,Halobacillus,Kocuria,Exiguobacterium,Streptomyces,Rhodococcus,Micrococcus,Erythrobacter,Pseudomonas, Halomonas,Marinobacter)。   从墨歇盐矿分离的90株菌株类群多样性较高,分属于细菌域的3个门(Firmicute,Actinobacteria,Proteobacteria)的12个科(Planococcaceae,Staphylococcaceae,Bacillaceae,Paenibacillaceae,Dermabacteraceae,Microbacteriaceae,Bradyrhizobiaceae,Rhodobacteraceae,Idiomarinaceae,Micrococcaceae,Alteromonadaceae,Halomonadaceae)中的21个属(Halobacillus,Terribacillus,Exiguobacterium,Planomicrobium, Staphylococcus,Jeotgalibacillus,Salinicoccus,Bacillus,Paenibacillus,Microbacterium,Brachybacterium, Kocuria,Arthrobacter, Micrococcus, Balneomonas,Paracoccus,Idiomarina, Halomonas,Marinobacter,Salicola,Halovibrio)。   分离自凤岗盐矿的132株菌株多样性较高,分别属于细菌域的4个门(Firmicute,Actinobacteria,Proteobacteria,Bacteroidetes)的13个科(Staphylococcaceae,Corynebacteriaceae,Bacillaceae,Dietziaceae,Micrococcaceae,Pseudomonadaceae,Dermabacteraceae,Intrasporangiaceae,Halomonadaceae,Chitinophagaceae,Rhodobacteraceae,Idiomarinaceae,Alteromonadaceae)和1个未分类的分类单元--Unclassified Robacillus,Ocehizobiales中的22个属(Halobacillus,Bacillus,Vrgibacillus,Staphylococcus,Paralianobacillus,Dietzia,Salinicoccus,Corynebacterium, Kocuria, Arthrobacter,Micrococcus,Nesterenkonia,Brachybacterium,Janibacter,Balneola,Roseivivax,Amorphus, Idiomarina, Pseudomonas, Halomonas, Marinobacter)。   从勐野井钾盐矿分离的76株菌株多样性较高,分属于细菌域的4个门(Firmicute,Actinobacteria,Proteobacteria,Bacteroidetes)的11个科(Bacillaceae,Staphylococcaceae,Microbacteriaceae,Corynebacteriaceae,Dietziaceae,Rhodobacteraceae,Aurantimonadaceae,Alteromonadaceae,Halomonadaceae,Flavobacteriaceae,Chitinophagaceae)中的15个属(Halobacillus,Bacillus,Staphylococcus, Paraliobacillus, Oceanobacillus, Thalassobacillus, Corynebacterium,Dietzia, Microbacterium, Citremonas, Aurantimonas, Marinobacter, Halomonas,Salegentibacter, Balneola)。   综合云南7个盐矿所分离细菌菌株的系统发育分析的数据,说明一平浪、凤岗和勐野井盐矿的可培养细菌的多样性较高。本次菌株分离、培养的最大亮点在于凤岗、勐野井盐矿的拟杆菌(Bacteroidetes)门潜在新类群的“成簇”现象,表明这些盐矿的岩盐沉积中蕴藏着大量宝贵的菌种资源,亟待开展针对性的可培养策略研究。当然,也有不足之处,之前的免培养研究证明这些高盐环境中含有丰富的古菌菌种资源,虽然分离中使用了相应的古菌培养基,但仍然没有分离到古菌;原因可能是缺乏针对此类盐环境中生存的古菌的了解和分离培养策略调整。   同时,针对云南4个盐矿分离得到的潜在新类群--YIM D82,YIM D812和YIM YD3进行多相分类研究以确定其具体的分类地位。基于16S rRNA基因序列的系统发育分析表明,这两株菌代表红螺菌(Rhodospirillaceae)科的一个潜在新类群。根据菌株YIM D82T和YIM D812T在表型特征、基因型特征与该科其他已知菌株存在显著差异,建议两菌株为红螺菌科(Rhodospirillaceae)的一个新属。因为两菌株在DND-DNA杂交、基因组DNA G+C含量、脂肪酸组成、碳源利用类型、抗生素敏感性、生化特征以及基于16S rRNA基因序列的系统发育分析结果等方面的差异,表明两菌株为该新属的两个新种,属名为盐矿曲形菌属(Fodinicurvata),种名分别为沉积盐矿曲形菌(Fodinicurvata sediminis)和风岗盐矿曲形菌(Fodinicurvata fenggangensis)。基于16S rRNA基因序列的系统发育分析、表型特征以及化学分类特征与该目其他已知菌株的差异,该株菌代表根瘤菌目的一个新属的一个新物种。属名为盐矿单胞属(Salinarimonas),种名为玫瑰红盐矿单胞菌(Salinarimonas rosea)。   研究结果表明:云南4个盐矿的岩盐沉积中存在着丰富的原核生物多样性、大量的潜在微生物新类群。这些研究结果将为高盐极端环境的微生物资源开发奠定基础,为探讨、认识高盐极端环境下嗜盐菌的起源、进化以及适应高渗环境的机制、适应机制的形成等重大理论问题提供实验菌株资源及相关数据。
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