论文部分内容阅读
盐碱菌是一类能在高盐强碱生境下进行生长、发育、繁殖的极端微生物,其最适生长盐度须要高于0.5 mol·L–1,同时最适生长pH须大于9.0。数十年间,盐碱菌独特的生命方式引起了广泛的关注,人类对盐碱菌的研究有了巨大的进展:从解析其适应盐碱的生命机制,到应用其提供的高潜力新型酶类及化合物进行工业生产,再到理解盐碱菌群在生境中扮演的角色及生态功能。而随着基因组测序技术与设备的更新与进步,低廉、快速、高效、准确地获得盐碱菌的基因序列及盐碱菌群宏基因组构成加速了我们对其生命机制、生产应用、生态功能的全面认识。本课题组保藏菌株,即中度嗜盐嗜碱好氧菌Alkalicoccus saliphilus DSM 15402T,我们报道了该菌株基因组草图的基本信息,其草图约有3.52 Mb,在3434个预测基因中鉴定出一些致力于保障胞内渗透平衡的基因,提供了DSM 15402T这株中度嗜盐嗜碱菌对高盐环境的分子层面的独特适应嗜极机理。另一株菌分离自中国新疆维吾尔自治区盐湖底泥中的嗜盐细菌,即Alkalicoccus halolimnae BZ-SZ-XJ29T。该细菌的基因组草图大小约3.66 Mb,共预测到3534个基因。我们分析确定了一些在强碱环境中有关渗透平衡和酸碱平衡相关的基因,从而有针对性地发表该嗜盐菌对高盐强碱双重极端环境的独特适应机制的观点。解析盐碱菌群的结构对理解盐碱生态多样性及其功能和盐碱资源利用意义重大,本课题组以松嫩平原盐碱土为研究对象,通过Illumina Miseq高通量解析该地区细菌群落结构。我们发现:样本测序深度曲线随样本数增加近乎平滑,有良好的的代表性;多样性指数分析发现DC11、DC2的群落多样性为最高和最低;样本测序共获得608443条序列,可划分为26个门423个科845个属:放线菌门（47.30%）、变形菌门（30.32%）、绿弯菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、酸杆菌门为主要门类（共计达97.76%）。基于21个样本的科水平分布差异,分别通过主成分分析及聚类热图两种不同算法将样本分为3个组别,两种方法所得结果高度一致,科水平冗余分析中发现HCO3-、Total Salt、Na+、pH为显著影响的环境因子。松嫩平原盐碱区细菌群落丰富度、多样性很高,具有很强的研究潜力。古菌iGDGTs的其组成类型及其相对含量不仅指示着环境条件的变化,而且与古菌群的结构及其生态功能密切相关,我们通过高通量测序测定松嫩平原盐碱古菌群落结构并结合高效液相色谱?质谱分析iGDGTs,结果表明iGDGTs的主要组分是iGDGT-0、iGDGT-4、Crenarchaeol,可以推测在土壤中无环戊基环或者含有高环戊基环数目的iGDGTs类型能在土壤中长期存在大量积累;iGDGTs与环境因子的相关性分析结果显示,驱动iGDGTs的主要环境因子是pH、TN、NO3-、HCO3-、Na+、Total Salt。pH、TN、NO3-、HCO3-对iGDGT-0成正相关而与iGDGT-4、Crenarchaeol负相关,Na+、Total Salt对iGDGT-0成负相关而与iGDGT-4、Crenarchaeol正相关;最后网络分析iGDGT-0的微生物源是family2（Haloferacaceae）和Class1（Halobacteria）,Crenarchaeol的微生物源是Genus8（uncultured archaeon）。通过上述内容的分析,发现了iGDGTs的分布特征及其与环境因子的对应关系,解析了古菌的群落结构特征,探明了iGDGTs古菌微生物源。