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芽胞杆菌(Bacillus-like)是一类好氧或兼性厌氧、细胞杆状、产芽胞的重要微生物资源,自然界分布广泛,环境适应性强,在农业、工业、医学领域有着良好的开发价值和应用前景。目前,科研者大多关注某一生境或某个地区芽胞杆菌资源多样性,尚未见较全面性调查中国芽胞杆菌资源多样性的研究报道。基于本实验室福建芽胞杆菌资源保藏中心20年来在芽胞杆菌资源收集工作基础上,本论文首次分析中国地区芽胞杆菌资源分布特征,统计中国新纪录种情况,揭示芽胞杆菌多样性,为我国功能芽胞杆菌资源开发和利用提供科学依据和保障。对从全国31个省(市)收集土壤样本进行整理汇总,共保存土样11765份,来源于13种生境类型,分布在我国7大地理区域,建立了国内较齐全的土壤样本资源库。基于可培养方法,从广西和湖北神农架采集的69份土样,分离获得了芽胞杆菌780株,结合福建芽胞杆菌资源保藏中心20年来已保藏的全国各地区土壤芽胞杆菌资源数据,统计共计3.1万余株。根据菌落形态特征和16S r DNA基因序列数据,选取代表性芽胞杆菌菌株8638株,分布在七大地理区域的1112个采样点,经16S r DNA基因序列鉴定为27个属、372个种。根据文献查询统计,256种为中国分布种,116种为中国新纪录种。按分布频次进行划分,372种芽胞杆菌分为常见种(10种)、寡分布种(10种)和稀有种(352种)。10种常见种分布在8-11种生境,其中简单芽胞杆菌(Bacillus simplex)、阿氏芽胞杆菌(Bacillus aryabhattai)、耐寒芽胞杆菌(Bacillus frigoritolerans)、蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)、苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)和巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)等6种芽胞杆菌在全国地区分布最广且分布于七个大区,为中国区域的芽胞杆菌优势种。108个芽胞杆菌稀有种只分布在一个样本中,即单样本分布芽胞杆菌,其中31种分布在华东地区,西北地区29种,西南地区21种,华南地区18种,东北地区5种,华北、华中地区各2种;农田和湿地生境中的单样本分布菌种种类最多(各26种),其次是草原和森林生境(17种和14种),其他生境较少。引入多样性指数和系统聚类的方法对各个大区和生境中的芽胞杆菌种类多样性及其分布规律进行分析,芽胞杆菌的种属分布特征差异显著,华东地区芽胞杆菌种属最多(21个属,218种),华北地区最少(7个属,44种),这可能与土壤样本数量有一定的关系。Shannon多样性指数(H’)大小次序为:华南>西南>西北>华中>华北>华东>东北;湿地>森林>草原>园林>灌丛>农田>荒漠>岩石>高寒草原>盐碱地>冰川。聚类分析表明,各大区芽胞杆菌种类分布特征与地理位置相关,北方三个大区华北、西北和东北聚为一类;沿海地区华东、华南聚为一类。按生境类型进行聚类分析,第一类包含灌丛、森林和高寒草原生境;第二类包含草原、岩石和荒漠生境;第三类包括农田、湿地和园林生境;第四类是冰川生境;第五类是盐碱地生境。海拔750 m以下,森林和农田生境中存在芽胞杆菌平均含量极高的采样点,750 m以上,芽胞杆菌平均含量整体较低且均匀。由此可以看出芽胞杆菌平均含量与海拔高度无直接相关性,但由海拔所造成的生境特点如温度、植被、降水等因素可能会影响其含量。芽胞杆菌多样性指数在各纬度中分布则呈负相关,在经度上没有相关性。