南海冷泉微生物多样性分析及一株新菌的鉴定

• Main Author: 刘施琪
• Other Authors: 孙黎
• Format: Other/Unknown Material
• Language: Chinese
• Published: 2019
• Subjects: 深海，冷泉，南海，微生物多样性，新菌; Antarc*; Antarctica
• Online Access: http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/156845

深海占据了约三分之二的地球总面积，是全球最大的生态 系统 ，含有丰富的生物资源，但由于深海研究 起步晚 、 难度大，人们对这一生态 系统 及其中生物的了解还十分有限。冷泉系统 由 海底 碳氢化合物 渗漏形成，是深海贫瘠环境中的 “ 绿洲 ” ，在世界范围内广泛存在。大多数冷泉系统富含甲烷和硫化氢， 其 中 参与 硫循环和甲烷循环 的 硫氧化菌、硫酸盐还原菌和甲烷氧化古菌等微生物 在该 生态系统中发挥着极其重要的作用。本文针对 2017 年 “ 科学号 ” 科学考察船 在 南海台湾西南部 冷泉区采集的水体和沉积物样品，利用非培养法和培养法对其中的微生物进行了分析。 我们 通过 16S rDNA 高通量测序技术对 来源于南海 冷泉渗漏区 、非渗漏区以及非冷泉区的水体和 沉积物样品 进行了微生物群落结构分析。通过将冷泉区样品与其他样品中的微生物进行比较分析 ， 我们 发现 冷泉区存在着独特的微生物群落结构：冷泉区 样品中大量存在 参与硫循环和甲烷循环的微生物，其含量远远高于非渗漏区和非冷泉区，且沉积物中微生物群落随深度变化表现出明显的分布特征。具体来说，冷泉渗漏区水体及表层 0-8 cm 沉积物样品中存在大量的硫氧化菌 Sulfurovum ，占总 OTU （ operational taxonomic unit ，可操作分类单元）含量的 40.78 %-77.76 % ，且其在沉积物中的分布随深度增加而下降；冷泉区 8-22 cm 的沉积物中存在大量的硫酸盐还原菌 SEEP-SRB1 ，冷泉区中下层 10-26 cm 沉积物中存在着大量的甲烷氧化菌，其中 10-22 cm 中主要为 ANME-2a-2b 和 ANME-3 ，与 SEEP-SRB1 分布相似； 22-26 cm 样品中主要为 ANME-1 。 而非渗漏区水体样品中主要为 α - 变形菌，非冷泉区沉积物中微生物群落主要是酸微菌目。 本文利用多种培养基 和多种培养方法 对冷泉区沉积物样品中的微生物进行了 分离 培养，共分离出 16 1 株细菌，其中 2 株菌与已知菌株的 16S rDNA 相似度低于 97 % 阈值，推测为新种。好氧细菌共 15 5 株，分布在 3 个门， 5 个纲， 13 个目， 23 个科， 2 6 个属， 6 0 个种和亚种 ，其中 γ- 变形菌纲数目最多，共 88 株，包括 13 个属； α- 变形菌纲共 41 株，包括 5 个属；芽孢杆菌纲共 23 株，包括 5 个属；噬纤维菌纲 2 株，包括 1 个属 ； 黄杆菌纲 1 株。厌氧细菌共 2 株，分别属于 假单胞菌属和鞘脂单胞菌属 。微好氧菌株共 4 株，均为 Alteromonas macleodii 。 本文 还 对一株 来源于南海沉积物的 疑似 新种细菌 L2 做了多相分类学研究。遗传学特征分析发现 与 L2 的 16S rDNA 序列相似度最高的菌株为 Muricauda marina H19-56 T ，相似度为 96.4 % ；系统发育树表明菌株 L2 与 Muricauda 属菌株聚成一个 组 ， 并 与 M. marina H19-56 T 、 M. antarctica Ar-22 T 、 M. taeanensis 105 T 和 M . flavescens SW-62 T 这四株菌形成一个进化支。表型特征分析表明，菌株 L2 与参考菌株的脂肪酸成分、极性脂成分及 DNA G+C mol% 均相似，但在生长温度范围、部分大分子水解能力、酶活性和抗生素敏感性等方面存在较大差异。以上结果表明， 菌株 L2 是 Muricauda 属的一个新种，将菌株 L2 命名为 Muricauda iocasae sp. nov ，模式菌株为 L2 T (=CCTCC AB 2017193 T =KCTC 62196 T ) 。 通过本研究，我们进一步了解了南海冷泉区微生物群落多样性及结构特征，发现了冷泉区功能微生物种群，这些发现有利于我们更好地理解微生物在冷泉生态系统物质能量循环过程中发挥的作用。同时，分离的细菌及发现的新种对海洋微生物资源的开发与利用具有重要意义。