论文部分内容阅读
本研究从河北省张家口市天漠(40°17′30′′–40°17′46′′N,115°41′02′′–115°41′13′′E;574569ASL)采集沙土样,采用传统纯培养法对其中嗜盐和耐盐细菌(含放线菌)进行分离,然后用16S rRNA基因序列比较法分析分离菌株的系统发育多样性(类群多样性,物种多样性,遗传多样性),进而用常规方法对分离菌株产胞外水解酶特征进行观察,并对部分可能代表潜在新分类单元(物种)的菌株采用多相分类方法(polyphasic taxonomic approach)进行分类学研究,以便较系统地了解张家口天漠沙土中嗜盐和耐盐细菌的多样性及产胞外酶特征,明确部分可能代表潜在新类群的菌株的分类地位,为张家口天漠嗜盐和耐盐细菌的进一步研究、保护和开发提供实验基础和理论指导。以NA、MA、MH和JMC611为基础培养基,制成含不同高浓度的NaCl系列平板,对土样进行细菌分离,从张家口天漠沙土中分离到264株细菌(含放线菌)。初步根据菌落特征、纤维形态特征和耐盐实验结果去除冗余,选取76株代表菌株进行进一步研究。耐盐实验结果表明,76个菌株中有32株嗜盐菌(42.1%)、44株耐盐菌(57.9%)。系统发育多样性分析结果表明,这76株嗜盐和耐盐菌株具有较高的遗传多样性、物种多样性和类群多样性,可以归为33个物种,分属于细菌域(Bacteria)的2个门(Actinobacteria,Firmicutes)6个科(Streptomycetaceae,Micrococcaceae,Dietziaceae,Dermabacteraceae,Planococcaceae,Bacillaceae)的15个属(Streptomyces,Kocuria,Citricoccus,Brachybacterium,Dietzia,Virgibacillus,Thalassobacillus,Terribacillus,Piscibacillus,Oceanobacillus,Lentibacillus,Halobacillus,Gracilibacillus,Bacillus,Jeotgalibacillus)。其中厚壁菌门(Firmicutes)菌株占绝大多数(69株,90.8%),分属于2科(Bacillaceae,Planococcaceae),其中芽孢杆菌科(Bacillaceae)为优势科(67株,88.1%),优势属为芽孢杆菌属(Bacillus)(30株,39.4%)和喜盐芽孢杆菌属(Halobacillus)(19株,25%)。少量菌株(7株)属于放线菌门(Actinobacteria)的4个科(Dermabacteraceae,Dietziaceae,Micrococcaceae,Streptomycetaceae)的5个属(Brachybacterium,Dietzia,Citricoccus,Kocuria,Streptomyces)。除了2个分离菌株与其系统发育关系最密切的模式菌株之间的序列相似性为100%外,其余74株的序列相似性在97.28%99.93%之间;其中有6株可能代表了5个新物种:菌株JSM 1684010和JSM 1684019分别代表海洋芽孢杆菌属(Oceanobacillus)和节杆菌属(Virgibacillus)新种;菌株JSM 1685063和JSM 1685098分别代表芽孢杆菌属(Bacillus)属2个新种;菌株JSM 1685112和JSM 1685114共同代表慢生芽孢杆菌属(Lentibacillus)属1个新种。产胞外水解酶特征研究结果表明,受试验的76个菌株中,有73株能能产测试的4种胞外酶(淀粉酶、明胶酶、酯酶和脲酶)中的一种或多种。只能产生1种水解酶的菌株有15株(19.7%),同时产2、3和4种酶的菌株分别为34(44.7%)、21(27.6%)和3株(3.9%);淀粉酶、明胶酶、酯酶和脲酶阳性菌株分别为34株(44.7%)、24株(31.6%)、43(56.6%)和57株(75%)。其中有6个菌株(JSM1684012,JSM 1684041,JSM 1684067,JSM 1685081,JSM 1685082,JSM 1685098)、3株(JSM 1684007,JSM 1684012,JSM 1684071)和5株(JSM 1684003,JSM1684086,JSM 1684093,JSM 1684099,JSM 1685085)分别具有较强的淀粉酶、明胶酶、酯酶和脲酶活性,均属于厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌科(Bacillaceae);有8株(JSM 1684098,JSM 1684121,JSM 1684137,JSM 1685063,JSM 1685072,JSM 1685081,JSM 1685099,JSM 1685003)具有较强酯酶活性,属于厚壁菌门2个科(Bacillaceae,Planococcaceae)。这些结果表明分离自张家口天漠沙土的嗜盐和耐盐菌中存在较高比例的产胞外酶活性菌株。运用多相分类法对菌株JSM 1685098进行了系统分类研究。菌株JSM 1685098为轻度嗜盐、不运动、兼性厌氧生长、革兰氏阳性芽孢杆菌。生长在0–20%(w/v)NaCl(最适5–8%)、pH 6.0–11.0(最适pH 8.0)和10–45°C(最适30–35°C)。肽聚糖中含meso-二氨基庚二酸;甲基萘醌MK-7为其主要的呼吸醌;二磷脂酰甘油、磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇为其主要磷脂;含anteiso-C15:0和anteiso-C17:0作为主要的细胞脂肪酸(>10%of the total);其基因组DNA含39.6mol%的G+C。16S rRNA基因序列分析结果表明,菌株JSM 1685098为芽孢杆菌属(Bacillus)成员,与其系统发育关系最为密切的是该属的3个已知物种的典型菌株,即Bacillus hwajinpoensis SW-72T(98.99%16S rRNA gene sequence similarity)、Bacillus hemicentroti JSM 076093T(98.24%)和Bacillus algicola KMM 3737T(97.44%)。这些菌株在系统进化树上聚在一起,但菌株JSM 1685098以极高的自展值支持(100%)形成了独立的进化亚分支。综合其系统发育分析、algicola DNA-DNA同源性、化学分类和表型特征等结果,可以认为菌株JSM 1685098代表了芽孢杆菌属的一个新种。鉴于其采样地为河北省张家口市天漠,被命名为天漠芽孢杆菌(Bacillus tianmoensis)。综合上述研究结果表明,张家口天漠沙土中的嗜盐菌和耐盐菌具有较高的类群多样性和物种多样性,并且潜藏着一些新类群(物种)和较高比例的产胞外酶(淀粉酶、明胶酶、脲酶和酯酶)活性菌株。