北極斯瓦爾巴群島冰川流域氮循環(huán)細(xì)菌的多樣性及分類學(xué)研究.pdf

1、目前，開(kāi)展對(duì)南、北極等極端環(huán)境微生物資源的研究已成全球熱點(diǎn)。北極斯瓦爾巴德群島是北極地區(qū)最大的冰川聚集區(qū)，是整個(gè)北極地區(qū)的典型地貌，也是國(guó)際上冰川物質(zhì)平衡監(jiān)測(cè)研究的重點(diǎn)區(qū)域之一。本研究從這種北極極具代表性的冰川流域（北緯78°53′～79°32′，東經(jīng)11°43'～12°43'，包括冰川上、中、下游）采集土壤和冰水共5份，采用普通和專用培養(yǎng)基對(duì)其中的可培養(yǎng)一般性細(xì)菌和氮循環(huán)細(xì)菌進(jìn)行富集、分離，從中分離得到普通細(xì)菌分離菌63株、固氮菌48

2、株、反硝化菌42株、硝化細(xì)菌63株、亞硝化細(xì)菌56株;進(jìn)而采用16S rDNA序列測(cè)定的方法對(duì)各分離菌進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育多樣性研究，并采用PCR擴(kuò)增的方法對(duì)氮循環(huán)分離菌的nifH、narG、norB、amoA等功能基因進(jìn)行檢測(cè)。另外，對(duì)研究中所發(fā)現(xiàn)的個(gè)別疑似新菌種，采用形態(tài)、生理生化、遺傳等表型、遺傳特征鑒定的方法對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的多相分類定位。本研究的目的旨在通過(guò)對(duì)該特殊生態(tài)區(qū)氮循環(huán)細(xì)菌多樣性的初步研究，為下一步即將全面展開(kāi)的北極其它環(huán)境氮循環(huán)

3、微生物的多樣性及其生態(tài)學(xué)研究提供參考。
　　多樣性研究結(jié)果表明:(1)5個(gè)采集樣品中的各分離細(xì)菌計(jì)數(shù)以BT（冰川流域鳥(niǎo)類活動(dòng)區(qū)）樣品含量最高，MS最低（冰川融水）;但其中反硝化細(xì)菌計(jì)數(shù)是以AT(冰川下土壤)和TN(冰川苔蘚底泥)樣品含菌量最低。(2)菌落顏色實(shí)驗(yàn)顯示，固氮分離菌的菌落顏色較為單一，而硝化菌、反硝化菌、亞硝化菌則表現(xiàn)出菌落顏色的多樣性。(3)從5個(gè)樣品中分離的一般性可培養(yǎng)細(xì)菌(LB培養(yǎng)基分離)共分布于7綱18屬，表現(xiàn)

4、出極大的16S rDNA系統(tǒng)發(fā)育多樣性，其中優(yōu)勢(shì)菌主要集中在Gammaproteobacteria綱的Pseudomonas屬(31.3％);另外還從中發(fā)現(xiàn)了11株疑似潛在新種。(4)固氮分離菌（無(wú)氮培養(yǎng)基分離）的系統(tǒng)發(fā)育多樣性極為單一，其中分布在Gammaproteobacteria綱Pseudomonas屬的菌株占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(93.9％)。(5)反硝化分離菌（反硝化細(xì)菌分離培養(yǎng)基）的系統(tǒng)發(fā)育多樣性也不是太豐富，主要集中在Gammapr

5、oteobacteria綱和Actinobacteria_c綱的5屬內(nèi)，其中57.8％的反硝化分離菌集中在Gammaproteobacteria綱Pseudomonas屬，為優(yōu)勢(shì)菌。(6)硝化分離菌（硝化細(xì)菌培養(yǎng)基分離）表現(xiàn)出一定程度的系統(tǒng)發(fā)育多樣性，主要分布在Actinobacteria_c綱的2屬、Alphaproteobacteria綱的3屬、Gammaproteobacteria綱的2屬、Betaproteobacteria綱的

6、1屬、Bacilli綱的1屬之中。其中Actinobacteria c綱的Rhodococcus屬(32.4％)和Arthrobacter屬(21.6％)為優(yōu)勢(shì)菌。(7)亞硝化分離菌（亞硝化細(xì)菌培養(yǎng)基分離）表現(xiàn)出比較高的系統(tǒng)發(fā)育多樣性，主要分布在Alphaproteobacteria綱的2屬、Gammaproteobacteria綱的2屬、Bacilli綱的1屬、Actinobacteria_c綱的3屬，其中優(yōu)勢(shì)菌集中在Gammapro

7、teobacteria綱的Pseudomonas屬(37.9％)。
　　對(duì)從北極斯瓦爾巴德島冰川下游海水中分離的疑似新種S1-10菌株的多相分類結(jié)果表明:S1-10菌株與其關(guān)系最近標(biāo)準(zhǔn)模式菌株Aequorivita viscose8-1bT的最高16S rDNA序列相似性為97.60％，兩者DNA-DNA雜交同源率為33％，S1-10菌株的G+C％含量為33.59％（在Aequorivita屬范圍內(nèi)）。另外，在碳源氮源利用、抗生素

8、抗性、耐堿性、酶及水解反應(yīng)等特征上，S1-10菌株與標(biāo)準(zhǔn)菌株Aequorivitaviscose8-1bT也有一些差異。由此判定S1-10菌株是Aequorivita屬內(nèi)的一個(gè)新種，暫定名為Aequorivita beijibingchuans S1-10T。
　　本研究是首次對(duì)北極地區(qū)氮循環(huán)微生物的多樣性研究，其結(jié)果不僅能為進(jìn)一步全面研究北極地區(qū)氮循環(huán)微生物的多樣性及其生態(tài)功能提供參考，而且也豐富了我國(guó)極端環(huán)境生態(tài)功能菌的種質(zhì)資