雅浦海沟深海沉积物真菌多样性及其反硝化能力研究

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深海是海洋环境中一种独特的极端生境,具有高压、低温/高温、无光照、寡营养等特点。微生物广泛分布于深海环境中,在深海生态系统中起着重要作用。但由于所处环境的特殊性,深海微生物的研究相对较少,而深海真菌相较于细菌和古菌而言,关注更少。本文通过免培养和分离培养相结合的方法,对西太平洋雅浦海沟的沉积物样品进行研究,探讨深海底栖真菌多样性、群落结构及潜在的反硝化能力。  对雅浦海沟6个站位共15个沉积物样品提取环境基因组DNA后,以ITS2为目的基因,通过高通量测序获得到有效序列1501811条,以97%相似度水平划分OTU,共得到1301个OTUs,其中572个(43.97%)可以精确到门水平,376个(28.90%)可以精确到纲水平,245个(18.83%)可以精确到属水平,共鉴定出5门、16纲、57属。以某个门在所有样品中相对丰度的平均值大于1%确定关键门为子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota,这两个门的真菌在相对丰度上占绝对优势,分别为47.5%和32.7%。在门水平上进行相对丰度比较,结果表明不同门类真菌不仅在不同站位中占比存在明显的差异,而且在同一站位不同深度层次的样品中也有很大差别。以某个属在所有样品中相对丰度的平均值大于0.1%确定关键属,发现雅浦海沟沉积物样品中真菌关键属包括子囊菌门和担子菌门的18个属,分别为:丝孢酵母属Trichosporon、短梗霉属Aureobasidium、毛壳菌属Chaetomium、蚁巢伞属Termitomyces、鬼伞属Coprinopsis、Toxicocladosporium、链格孢属Alternaria、曲霉属Aspergillus、着色菌属Fonsecaea、球腔菌属Mycosphaerella、隐球菌属Cryptococcus、毕赤酵母属Pichia、红酵母属Rhodotorula、马拉色氏菌属Malassezia、蜡质菌属Ceriporia、外瓶霉属Exophiala、枝孢瓶霉属Cladophialophora和Davidiella。这些关键属可进一步归类于:外担菌纲Exobasidiomycetes、银耳纲Tremellomycetes、伞菌纲Agaricomycetes、微球黑粉菌纲Microbotryomycetes、座囊菌纲Dothideomycetes、粪壳菌纲Sordariomycetes、散囊菌纲Eurotiomycetes和酵母纲Saccharomycetes8个真菌纲。本研究通过免培养方法首次从深海环境发现了球囊菌门Glomeromycota和子囊菌门古菌根菌纲Archaeorhizomycetes真菌的存在。  通过分离培养的方法从前述站点的4个站位12个样品中分离到38株真菌,序列比对结果表明属于7个纲(10个属):散囊菌纲Eurotiomycetes、座囊菌纲Dothideomycetes、酵母纲Saccharomycetes、外担菌纲Exobasidiomycetes、囊担菌纲Cystobasidiomycetes、节担菌纲Wallemiomycetes、微球黑粉菌纲Microbotryomycetes,其中节担菌纲Wallemiomycetes是首次从深海环境中被分离出来;优势属是青霉属Penicillium、曲霉属和枝孢属Cladosporium。所有分离获得的真菌都属于子囊菌门和担子菌门,并且子囊菌门占优势地位。通过分离培养方法发现的7个真菌纲中除了囊担菌纲外在免培养方法的研究中都有发现,但共同发现的属只有青霉属、曲霉属、枝孢属和红酵母属。  利用nirK和P450nor两种反硝化关键酶基因作为分子标记对分离获得的深海沉积物真菌进行检测,结果在6种真菌中发现nirK基因:黄曲霉Aspergillus flavus、黑曲霉 Aspergillus niger、杂色曲霉Aspergillus versicolor、枝孢菌Cladosporium sp.、枝状枝孢Cladosporium cladosporioides以及产黄青霉Penicillium chrysogenum;P450nor基因仅在黄曲霉Aspergillus flavus中被发现。此外还利用富集分离的方法从沉积物样品中得到两株枝孢菌,接种新到液体反硝化培养液中一段时间后均检测到NO3-含量的降低,说明这两株菌都具有反硝化能力。  对雅浦海沟超深渊沉积物真菌的多样性研究表明,深海环境中存在丰富的真菌资源,有很多未知真菌有待发现。本研究有助于加强对深海环境真菌多样性和群落结构的认识,为深海真菌资源的开发,以及真菌在深海生态系统中作用的研究提供基础理论支持。
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