浒苔附生菌的初步研究

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附生细菌在藻类生活史中对营养吸收、形态结构的形成起着关键作用。因为海洋细菌中只有1%的可以培养,而大量为未知的细菌,相对于附生菌,内生菌的相关研究性报道较少。一些大型海藻已经有明确存在的内生菌[1-2],且因为细菌生存于藻体内部,所以它的随着环境的变化程度不大。Aires 等人通过分子生物学技术中的高通量测序对蕨藻(C. taxifolia)内生菌群落结构进行了分析,发现无论外界环境发生什么样的刺激,内生菌群落结构依然保持稳定状态[3-4]。这些研究结果都表明藻类的附生菌会因为地域、时间以及生存条件的不同而改变,而内生菌组成更加稳定和特异,对藻类生长起到了非常关键的作用,这提示需要对内生菌与附生菌展开区别研究[4]。  现在我们可以使用菌群多样性分析的手段清楚的知道藻类内外共生的细菌种类及数量。对绿潮藻的浒苔属浒苔种藻体样品的内外共生菌分别进行组成分析,菌群多样性分析直观的展示出浒苔的共附生菌中都存在一些与现有数据库中序列的遗传关系较远的菌株。分析发现浒苔内外共生菌中交替单胞菌占据优势,其次是chloroplast-norank和polaribacter4。更加表明,需要区别研究海藻的胞内外细菌种类,并且浒苔周遭共生的细菌是他们在生存环境中互相选择的结果。  本文分离鉴定获得了可培养的CFB 菌株,利用抗生素法建立了浒苔无菌发育实验体系,将用于菌株的MG(形态发生) 功能验证。分离纯化培养得到可培养的浒苔胞外共生菌,用16S r DNA 基因序列比对的方法鉴定了共生菌的种类分别是红杆菌属(Rhodobacteraceae)、海杆菌属(Marinobacter)、Marivita和Rosevirus,他们都曾是有文献报道的可能是对浒苔的形态发生有着重要影响的细菌。为检测浒苔外生菌对浒苔形态发生过程的影响,首先对实验室培养的浒苔进行了外生菌的分离和纯化,再应用抗生素方法对浒苔藻体进行无菌化处理,观察刚刚放散的浒苔的形态发生过程。在扫描电镜下观察到暂时的无菌状态,在无菌条件下浒苔的形态发生变化,变得不规则且生长速度极慢,而随着浒苔藻体的生长,叶片经历了从形态异常到较为正常的过程,并且无菌的死亡的藻体不会被降解。因此推测浒苔在生活史中出现的各种生存的形态变化可能与附生菌有关。  与此同时,得知与绿藻共生的一种黄杆菌属(Flavobacteria)可以分泌胞外酶,该酶可以降解绿藻细胞壁中的多糖从而得到功能寡糖,也因此发现该细菌是一个新的种属[5],之前未有报道过。基于对酶法制备寡糖的各种优势,我们想通过基因工程和蛋白质工程的手段,人工合成胞外共生菌产生的酶蛋白的核酸序列,通过原核表达的方法将其异源表达出来,并比较不同原核表达载体和受体重组转化表达石莼多糖裂解酶基因的效果。将人工合成的石莼多糖裂解酶基因片段分别酶切接入原核表达载体pColdⅠ质粒和pET-28a(+)质粒,得到重组质粒pColdⅠ-859和pET-28a(+)-859(859代表石莼多糖裂解酶基因),经双酶切测序鉴定后,分别将质粒pColdⅠ-859转入大肠杆菌RP(DE3)感受态细胞,质粒pET-28a(+)-859转入大肠杆菌BL21(DE3)LysS中表达。结果显示前者没有明显表达目的蛋白,后者表达出了目的蛋白,经分离纯化、跑电泳和western blot印证目的蛋白表达量较高。  本实验经对浒苔附生菌的初步研究得知,细菌与藻之间存在有多种物质以及信息的交流,这种微妙的藻际环境影响着藻类的生活史。同时,对比研究获得了能充分表达石莼多糖裂解酶的原核表达系统,从而有可能取代分离收集浒苔共生的黄杆菌分泌的胞外酶这样繁琐的过程,也在某种程度上取代化学方法制备石莼寡糖,为海藻工具酶异源表达的探索提供基础,同时也为批量制备低成本高纯度的石莼多糖裂解酶蛋白提供了参考。
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