松嫩平原苏打盐渍土嗜盐微生物种群多样性的研究

Because of the unique physical and chemical properties of halophilic microorganisms, they were used in the bioremediation of environmental pollution and the improvement of salt-affected soils. A combination of pure culture and culture-independent approaches are used to research microbial diversity of population from different saline-alkaline soil in Songnen Plain. The improved traditional culture methods are used to investigate the halophilic bacterial and archaeal flora in the saline-sodic soils of Songnen Plain. On the basis of modified medium of the halophilic microbial isolation, phylogenetic position of isolates are determining by the polyphasic taxonomic method. The metagenome of saline-sodic soils in Songnen Plain will be analyzed by High-throughput sequencing. The metagenomic technology was used to understand the halophilic microbial community composition and diversity, including cultured and uncultured microorganisms from different types of the saline-alkaline soil. This study is aim to reveal the ecological distribution, community structure and diversity of halophiles in saline-sodic soils of Songnen Plain, and the relationship between halophilies and its environment. The study will provide a scientific basis for t ecological environment evaluation in saline-sodic soils of Songnen Plain. In the future, this work lays the foundation for the exploitation and utilization of halophilic microbial resources.

嗜盐微生物以其独特的理化性质，在环境污染的生物修复、盐碱地的生物改良中具有极其重要的利用价值。本项目拟采用纯培养和非培养相结合的方法，对松嫩平原不同类型的苏打盐渍土进行嗜盐微生物种群多样性研究。通过改进传统培养方法调查松嫩平原苏打盐渍土嗜盐细菌与嗜盐古菌的区系状况；改良嗜盐菌分离培养基，采用多相分类学研究方法确定分离株的系统发育地位；利用高通量测序技术对松嫩平原苏打盐渍土壤的宏基因组进行测序，从全部微生物（可培养和不可培养）的遗传信息入手，揭示松嫩平原不同类型苏打盐渍土中嗜盐微生物的生态分布、区系构成、群落结构组成及多样性，探讨嗜盐微生物与环境因子的关系，为评价松嫩平原苏打盐渍土区的现有生态环境提供科学依据，为嗜盐微生物资源的开发与利用奠定基础。

1、背景：松嫩平原作为一个相对独立、完整的典型苏打盐渍土分布区，其多样的盐渍土类型和地理环境使之成为微生物多样性研究的理想地点。研究其中嗜盐微生物多样性可系统保护和有效利用嗜盐微生物物种和基因资源，了解生物对抗环境因子的适应机理，寻找耐盐相关基因以及在此基础上构建耐盐植物，对于改良作物、开发利用盐碱地和缓解粮食危机具有重要意义。.2、内容：（1）采集黑龙江和吉林两省的典型盐渍土样品，完成生态背景值分析及理化性质测定；设计不同的嗜盐菌分离培养基最大限度地获得纯培养物，揭示嗜盐微生物区系构成与盐渍土环境因子的关系，阐明松嫩平原盐渍土中嗜盐微生物的生态分布规律。（2）分离获得的细菌和古菌进行16S rRNA序列系统发育分析并对其中潜在的新种按照多相分类的原则进行分类、鉴定与命名。（3）采用新一代高通量测序技术对松嫩平原盐渍土的宏基因组DNA进行测序及生物信息学分析，揭示嗜盐微生物种群多样性与环境因子的相关关系。.3、结果：（1）研究区多为裸地，植被仅为羊草、狗尾草、碱蓬等盐生植物。无论轻度、中度和重度盐渍土均为碱性，pH多在10以上，主要的盐类型为Na2CO3和NaHCO3。.（2）免培养高通量测序结果表明松嫩平原盐碱土中细菌分布在13个已知细菌门，优势种群为Firmicutes、Bacteroidetes、Proteobacteria、Actinobacteria、Planctomycetes和Gemmatimonadetes；古菌仅存在Euryarchaeota和Thaumarchaeota，Thaumarchaeota是一类不可培养的古菌。Firmicutes相对丰富度与土壤pH呈正相关，而Bacteroidetes相对丰度随土壤pH值的增加呈下降趋势。.（3）可培养方法确定2个嗜盐细菌分离筛选培养基和1个极端嗜盐碱古菌分离筛选培养基，共获得35株古菌和89株细菌。16S rRNA基因系统进化分析表明，可培养极端嗜盐古菌全部为盐陆生菌属（Haloterrigena）成员，中度嗜盐细菌分布在Alkalibacillus，Bacillus和Halomonas。.（4）多相分类研究结果提出Bacillus的一个新种，命名为Bacillus daqingensis sp. nov.，模式菌株X10-1，现已保藏到两个国家的菌保中心，为丰富嗜盐微生物的种质和基因资源库