西南印度洋中脊热液沉积环境放线菌的多样性研究

Actinobacteria, the major producer of bioactive microbial secondary metabolites, is the most economically and biotechnologically valuable prokaryote. Recent years have witnessed considerable progress in the investigation of the marine actinobacteria and their secondary metabolites. Hydrothermal vents are one of marine typical ecosystems. They are characterized by extreme conditions (high temperature, high pressure, heavy metals and so on) and show tremendous diversity of microbial communities. Nevertheless, little is known about marine actinobacteria in deep-sea hydrothermal vent regions. This study will focus on taxonomy, isolation approaches and biological property of actinobacteria for hydrothermal vents. Community and diversity surveys of actinobacteria for hydrothermal vents were completed by clone library analysis and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) method. Through cultured and uncultured biological methods, this study will verify actinobacterial resources reserve and their development potential in hydrothermal sediment at the Southewest Indian Ridge. It will provide reliable technical support and abundant actinobacteria resources for further study of the ecological distribution, resource evaluation and development and utilization of actinobacteria for hydrothermal vents.

放线菌是微生物活性次级代谢产物产生的主要类群，是最具经济价值和生物技术价值的原核生物，近年来，海洋放线菌及其次生代谢产物的研究取得较大进展，热液是典型深海生态系统中的一种，具有高温，高压，重金属胁迫等极端特点，蕴含着丰富的微生物资源，目前，在深海热液区还没有关于放线菌的系统性研究，本项目拟以西南印度洋中脊热液沉积物样品为基础，对热液区放线菌进行分离方法、生物学特性和系统分类学研究，并结合克隆文库和DGGE等现代分子生物学手段对热液区沉积环境的放线菌资源和多样性进行探索性研究。通过本项目的实施，可以从纯培养和免培养两个方面了解西南印度洋中脊热液沉积环境放线菌的资源储备情况及其开发潜力；为今后深入研究深海热液区放线菌的生态分布、资源评价和开发利用等提供可靠的技术保障和充分的菌种资源。

放线菌是创造系数较高的一类药源微生物资源，受资源获取的限制，目前在深海热液区还没有关于放线菌的系统性研究。本项目以从西南印度洋中脊热液区采集的生物样品为基础，从纯培养和免培养两个方面对热液区沉积环境的放线菌资源和多样性进行分析，筛选具有不同用途的工业酶和药源活性次级代谢产物产生菌，对其资源储备情况及其开发潜力进行评估。 . 主要研究成果如下：.1，采用3种预处理方法15种培养基从17份生物样品中总共分离获得406株纯培养放线菌菌株，这些放线菌分布于放线菌门放线菌纲五个目10个科下的17个属，其中优势 菌属为迪茨氏属（49.5 %）、红球菌属（16.0 %）、微杆菌属（5.4 %）和短杆菌属（5.2 %）。.2，以16S rRNA基因序列相似性97 %为门槛，从64个OUT中选取代表性菌株，进行十种工业酶的酶活检测，在检测的64株代表性放线菌中, 58 (90.6 %) 株菌至少有1种或1种以上酶活性，其中菌株TY78、WY101、WY83 、TO93、WP1和WP6具有五种及五种以上酶活性。.3，64株代表性放线菌菌株功能基因检测和抑菌活性筛选结果显示：17（26.6%）株菌拥有PKSI基因，11株（17.2%）拥有PKSII基因，17（26.6%）株菌拥有NRPS基因；57.8 %的菌株有抑菌活性，其中菌株TY50、WB113、TW3和TW42能抑制四种测试病源细菌中的三至四种，菌株SO5和WB107能抑制两种病源细菌和一种病源真菌。.4，完成11株潜在原核生物新分类单元的多相分类鉴定工作，包括6株潜在放线菌新分类单元和5株细菌新分类单元。其中9株已经正式发表。.5，构建了四个放线菌16S rRNA基因文库，测序结果显示这些免培养克隆分属于放线菌门放线菌纲六个亚目15个科下的19个属和一些未分类的放线菌单元，在76个代表性克隆中，21个克隆（27.6 %）同数据库中已发表典型种之间的16S rRNA序列相似性低于97 %；17个克隆（22.4 %）同数据库中已发表典型种之间的16S rRNA序列相似性低于95 %。综合纯培养和免培养结果，西南印度洋中脊热液区放线菌具有高度的多样性和新颖性。