慢生单胞菌类群的捕食特性与生物地理学分布研究

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自70多年前第一株可捕食的粘细菌被报道以来,越来越多的捕食性细菌类群、捕食策略、生态位的重要性以及潜在应用纷纷被报道。捕食性细菌类群分布在多种环境类型中,捕食者类群与非捕食者类群之间的相互作用在某些特定的生态环境中可能对其它细菌类群的存亡起重要作用;细菌的捕食行为也逐渐被认为是一种环境驱动力量,捕食性细菌类群的菌群结构和物种多样性逐渐被视为可控制或者调节环境样品中微生物的群落结构。慢生单胞菌类群是本实验室于2015年建立的高级分类单元——慢生单胞菌目,在研究中发现其进化分支中的两个物种具有捕食细菌的功能;因此,本文以慢生单胞菌类群为研究对象,对现有的捕食性细菌类群进行了兼性捕食与专性捕食的比较基因组学差异性分析、系统性地分析了慢生单胞菌类群和对照菌株黄色粘球菌的猎物谱,并对慢生单胞菌类群的生物地理学分布进行了解析。取得如下  成果:  1.整合了直系同源蛋白组差异性分析的流程,首次提出了“兼性捕食者指数”。通过对8个专性捕食性细菌和16个兼性捕食性细菌基因组的蛋白序列与OrthoMCL数据库比对进行直系同源蛋白组(Orthologous proteins)注释,并对上述数据进行多响应置换分析(Multiresponse permutation test,MRPP),借助指示者参量(Indicator values,IVs)获得56个兼性捕食性细菌类群的直系同源蛋白组与9个专性捕食性细菌类群的直系同源蛋白组。基于兼性捕食性细菌类群特有的直系同源蛋白组提出了“兼性捕食者指数”。  2.在较大分类学范围内确定了捕食性慢生单胞菌的猎物谱。本项研究依托山东省海洋微生物菌种资源库平台,选择了不同分类地位的345株细菌作为候选猎物细菌,探讨了捕食性慢生单胞菌的猎物谱,研究发现捕食性慢生单胞菌类群Bradymonas sediminis FA350T和Bradymonadaceae sp.B210可分别对205株和147株候选猎物细菌进行捕食,对照菌株黄色粘球菌Myxococcusxanthus DK1622T可对215株候选猎物细菌进行捕食。通过对三种捕食性细菌猎物谱的聚类分析,两株捕食性慢生单胞菌类群具有相似的猎物种类。依据慢生单胞菌类群广泛的猎物范围,为通过添加猎物细菌来分离培养慢生单胞菌类群中的新物种群体奠定了研究基础。  3.首次提出“猎物指数”,并根据该指数对弧菌科类群进行了预测。通过对5株猎物型弧菌类群细菌和5株非猎物型弧菌类群细菌的直系同源蛋白进行差异分析,提出了弧菌科类群中的“猎物指数”;通过对117株弧菌科细菌类群进行“猎物指数”预测,发现捕食性慢生单胞菌类群可以掠食多种水产养殖中的病原微生物(副溶血性弧菌与溶藻弧菌等),为深度挖掘捕食性慢生单胞菌类群的经济价值奠定了研究基础。  4.基于7,025份高通量16S rDNA环境样本数据首次构建的MetaTaxDB数据库,对慢生单胞菌类群的生物地理学分布进行首次分析,研究发现慢生单胞菌类群具有广泛的全球分布性。基于MetaTaxDB数据库,发现慢生单胞菌类群倾向分布于有盐环境与偏碱性环境中,慢生单胞菌类群对特定生境的偏好为进一步分离获得更多该类群中的新物种提供了样品类型的选择依据。本文基于慢生单胞菌类群相对丰度较高的样本环境类型与注释序列的来源类别分析,首次推演了慢生单胞菌类群的演化模型。
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