典型环境链霉菌的种群进化与分子系统学研究

链霉菌(streptomycetes)具有高度的环境适应性与种间种内多样性，可作为一类代表菌群系统探讨基因交流对微生物种群遗传多样性的影响。本项目中，我们拟在分析模式链霉菌群体遗传结构的基础上，通过搜集海洋、盐碱湖、土壤等不同典型生态环境的链霉菌分离菌株，进行基于基因/基因组多态性的种群间与种群内的进化研究，探寻具有生态学意义和有进化分支对应的链霉菌"种"的形成与分布。并对树状谱划分结果不一致和未归群的种进行真实分类地位的确定以及进化差异的解析，阐述链霉菌可能的物种分化机制；建立具有生态和进化理论基础的链霉菌多位点序列分析方法和分子系统学研究体系；为深入了解链霉菌的生态作用和更有效地开发链霉菌多样性资源提供指导。

本研究针对庞大且进化复杂的链霉菌属，进一步优化多位点序列分析方法，为横向比较链霉菌种与种群，及开展群体结构分析提供了平台基础。指出基于5个保守基因的MLSA进化距离0.007可作为链霉菌属种的分界点值，五基因进化距离≤0.007的菌株应被归为同一个种，链霉菌MLSA方法因此能够替代DNA分子杂交科学整理链霉菌属，认识其种的分布。通过微黄白链霉菌种群(Streptomyces albidoflavus)结构解析，我们首次发现微黄白链霉菌种群内，同源重组起到维系种群凝聚力的作用，同时种群存在生境选择信号；相对海洋和土壤微黄白链霉菌亚群，昆虫亚群表现出了显著的重组障碍，10株昆虫内生菌株受到选择形成初始物种。因此指出，同源重组和生境选择共同塑造和维系了微黄白链霉菌的物种，有利突变帮助种群适应生态环境，另一方面，同源重组一定范围内倾向打破等位基因之间的连锁，平衡和维系链霉菌种群和/或亚群。链霉菌呈垂直遗传和横向遗传并存的网状进化方式，种间分析表明，链霉菌属HGT发生频繁。在16S rRNA基因的系统发育分析和多基因位点的序列分析结果中存在显著差异的草地链霉菌种群(Streptomyces pratensis)，被证实具有新的分类学地位，多基因分析因而能够纠正其种群偏差的谱系关系。综上研究进展与结果，MLSA方法具有普遍应用于链霉菌种系分析的可行性和优势，可用于构建种群微进化模型，阐述物种分化机制。