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海洋沉积环境是一类典型而又复杂的生境,蕴含着丰富且独特的海洋微生物资源,特别是深海沉积环境,由于其低温、高盐、高压和黑暗等特殊的极端环境,造就了物种多样且新颖的微生物资源。目前普遍认为99%以上的海洋微生物尚未实现纯培养,因此如何从海洋沉积环境中获得更多微生物的纯培养已成为海洋微生物学科研究的热点之一。本论文主要是对南海和印度洋深海区沉积环境的可培养细菌和固氮菌进行分离和多样性研究,并对另外两个典型海洋生境-浅海区和海岸带红树林区沉积环境的可培养细菌进行多样性研究,分别探讨了海洋典型生态区的可培养微生物组成及其多样性。主要研究内容和结果如下:
⑴深海沉积环境可培养微生物多样性研究。对南海及印度洋深海沉积环境可培养细菌进行分离和筛选等初步研究,同时也对三亚湾的浅海区及海岸带红树林区沉积环境的细菌进行了可培养研究。本论文中分离保减菌株547株,共分布在厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)4个门,共39个属,同时发现潜在新物种共12个。然后分别研究了海洋典型生态区的可培养细菌组成特征,讨论深海沉积环境可培养细菌多样性与样品深度之间的关系。我们还讨论了一些深海沉积环境的特色微生物资源如喜盐芽孢杆菌属(Halobacillus)、盐单胞菌属(Halomonas)和两面神菌属(Janibacter)等,以及它们的潜在应用价值。
⑵四株新物种菌株的多相分类鉴定研究。运用多相分类鉴定方法对分离得到的四株疑似新属、新种菌株进行了系统分类研究。通过生理生化、分子分类法、API等多种方法结合,系统比较了潜在新物种与相近物种的系统发育关系及生理生化特征,精确确定了这些菌株的系统发育地位。完成1个新属Mangrovibacterium diazotrophicus gen.nov.,sp.nov.,2个类芽孢杆菌属(Paenibacillus)新种Paenibacillus abyssi sp.nov.,Paenibacillus sanyaensis sp.nov.和1个放线菌门新种Actinotalea nanshaensis sp.nov.的系统分类描述。
⑶南海深海沉积环境可培养固氮菌的分离与筛选。运用传统的分离培养方法对南海深海沉积环境的固氮菌进行分离、筛选和分子生物学初步鉴定。成功从深海沉积物样品中分离得到6株固氮菌株,16S rRNA初步鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus),喜盐芽孢杆菌属(Halobacillus),类芽孢杆菌属(Paenibacillus),和嗜冷杆菌属(Psychrobacter)。通过利用特异性引物扩增获取了它们的固氮酶基因nifH序列,分析它们与其它海洋沉积环境固氮菌类群的异同。结果表明,深海固氮菌有着嗜冷、嗜盐、耐高压等区别于其它海洋生态区的特色类群,我们推测它们的嗜冷、嗜盐机制和固氮酶机制是紧密相连的。