论文部分内容阅读
东太平洋深海海底热液系统自被发现以来，其热液口处独特的极端生活环境及微生物独特的生理生化特征成为科学家们一直研究的前沿热点区域。对东太平洋深海热液区沉积物中微生物的研究，不仅有助于我们认识热液区未知生物类群的功能和理解微生物对热液生态系统的影响，而且对东太平洋热液区微生物菌种资源开发、新的铁还原菌株的筛选以及揭示微生物在深海热液环境金属元素循环过程中的作用，都具有十分重要的意义。
本实验以研究东太平洋深海热液区微生物多样性、铁还原微生物多样性以及新的菌种资源为主要目的。采取分子生物学方法(PCR-RFLP)，以16S rRNA基因序列为基础分析沉积物中微生物菌株间的系统发育关系，对东太平洋热液区S005-TVG1站位样品进行了研究;采取羟基氧化铁(FeOOH)液体培养基对S019(W102.55°，S3.10°，2891m)、S024(W102.55°，S3.10°，2906m)两个站位沉积物样品中的铁还原细菌进行了富集，分别研究了铁还原细菌多样性和完成了一株嗜热厌氧细菌新种的鉴定。主要结果如下:
1.对S005-TVG1站位热液区沉积物样品中的微生物多样性进行了研究，结果表明:1）所有细菌克隆子分属14个不同类群，分别是γ-Proteobacteria(39.47％)、α-Proteobacteria(15.78％)、Planctomycetes(6.57％)、β-Proteobacteria(3.94％)、ζ-Proteobacteria(2.63％)、Acidobacteria(3.94％)、Firmicutes(1.31％)、Actinobacteria(1.31％)、Spirochaetes(1.31％)、Gemmatimonadetes(3.94％)、Nitrospirae(2.63％)、δ-Proteobacteria(6.57％)、Chloroflexi(1.31％)和Chlorobi(2.63％)。其中γ-Proteobacteria属于优势菌群，次优势菌群为α-Proteobacteria和δ-Proteobacteria，Planctomycetes也有较多的分布。NCBI比对结果还表明，从该站位样品中得到的与数据库中已知克隆子序列相似性小于97％的细菌克隆子所占比例为85.87％，显示该站位沉积物中存在大量未知细菌类群;2）实验得到的古菌克隆子可划分为3个类群，泉古菌门(Crenarchaeota)为优势菌群，占30.16％;其次是奇古菌门(Thaumarchaeota)，占22.45％;广古菌门(Euryarchaeota)占13.2％;其他为未分类的古菌(Unclassifiedarchaeon)，占35.7％。结果表明，此站位古菌克隆子全部为未培养克隆子。
2.对热液区S019站位的硫化物样品中铁还原细菌进行了研究，结果表明:铁还原细菌多样性较低，且所得克隆子都属于厚壁菌门，与已分离鉴定的菌株Carboxydocella sp.SLM61、Moorella sp.64_FGQ、Moorella sp.KKC1和Desulfitibacteralkalitolerans sk.kt5的相似度都比较低(＜97％)，由此可知该站位存在着可分离出可培养的微生物新种或新属的潜力。
3.从S024站位热液区沉积物样品中分离出一株嗜热厌氧细菌Caloranaerobactersp.TR13，菌株TR13的16S rDNA序列与Caloranaerobacter azorensiMV1087的16SrDNA序列具有97％的相似性。菌株TR13是一株严格厌氧嗜热细菌，细胞呈长杆状，革兰氏阴性，无孢子生成，菌体大小为4.0-10.0μm×0.3-0.5μm，端生鞭毛，具游动性，细胞呈单个、成对或成串排列（4-5个细胞）。菌株TR13温度生长范围为35-65℃，最适生长温度为60℃;pH生长范围为6.0-8.0，最适pH值为6.5;盐度生长范围为0.5-7.0％，最适生长盐度为3.0-4.0％。菌株TR13对氨苄青霉素、利福平和氯霉素敏感，对卡那霉素和链霉素有抗性。菌株TR13在最适生长条件下，最短生长代时为42min，最大细胞浓度可达到8×108cells/mL。菌株TR13异养生长，可以利用蛋白质类、胰蛋白胨、酵母膏、丙酮酸钠、植物大豆蛋白等。菌株TR13可还原羟基氧化铁，不能利用硝酸盐、亚硝酸盐和亚硫酸钠作为电子受体。菌株TR13基因组DNAG+Cmol％含量为32.80％，16S rDNA GenBank序列号为KC533829。