海盐田中纳米嗜盐古菌多样性分布与可培养研究

The Nanohaloarchaea are a kind of archaea, which can not be cultivated uptodate, and represent a new taxon in the doman Archaea. In our previous study, we found that Nanohaloarchaea account for 30 % of the archae population in the brine of marine solar salterns. Due to coastal development and adjustment of industrial structure, the traditional marine solar salterns along the coast of China were off production and a large number of halophilic microorganisms die off. In order to investigate the diversity of Nanohaloarchaea in these marine solar salterns and preserve the archaea resources, illumina sequencing based on environmental DNA will be employed to survey and to compare the Nanohaloarchaeal diversity in these representative hypersaline environments. The biological characteristics of Nanohaloarchaea cultivated using low molecular weight organic acid salt as carbon source were compared. By using the second generation and the third generation gene sequencing technology, the genomes of different groups were compared to reveal the phylogenetic relationships of different Nanohaloarchaea. If the research proposal is approved and brought into effect, the Nanohaloarchaeal diversity and distribution pattern of marine solar salterns will be elucidated. Furthermore, the achievements of this study will help to construct the perfect taxonomic system for classification of Nanohaloarchaea.

纳米嗜盐古菌是一类尚不能培养的古菌，代表古菌域中的一个新的分类群。在课题组前期的研究中，我们发现海盐田卤水微生态系统中纳米嗜盐古菌约占古菌总量的30%，表明纳米嗜盐古菌是海盐田中重要的古菌类群。由于沿海开发和产业结构调整，我国沿海的传统海水晒盐场大量转产，废弃的海盐田中蕴藏的嗜盐微生物资源也消失殆尽。为了探究不同区域海盐田中纳米嗜盐古菌的多样性分布、保存这类新的物种资源，本项目拟采用基于环境DNA的高通量测序技术，研究不同海区盐田纳米嗜盐古菌种群组成与群落结构，揭示不同地域盐田纳米嗜盐古菌多样性分布格局；运用基于小分子有机物的低营养培养技术，比较不同地域纳米嗜盐古菌的生物学特性；利用第二代和第三代基因测序技术，比较不同类群的基因组，揭示不同地域纳米嗜盐古菌的系统演化关系。项目的立项和实施，不仅能阐明我国海盐田纳米嗜盐古菌的分布格局，而且能构建纳米嗜盐古菌分类学体系。

纳米嗜盐古菌（Nanohaloarchaea）是一类尚不能纯培养的古菌，属于古菌域（Archaea）、纳米嗜盐古菌门（Nanohaloarchaeota）。海盐田卤水中纳米嗜盐古菌的丰度仅次于嗜盐古菌（Halobacteria，Halobacteriota），显示纳米嗜盐古菌是海盐田中重要的古菌类群。已发现的两个纳米嗜盐古菌都与嗜盐古菌共生，表明纳米嗜盐古菌在维持高盐生态系统的物质循环和功能方面起到举足轻重的作用。由于沿海开发和产业结构调整，我国沿海的传统海水晒盐场大量转产，废弃的海盐田中蕴藏的嗜盐微生物资源也消失殆尽。为了探究不同区域海盐田中纳米嗜盐古菌的多样性分布、保存这类新的物种资源，采用高通量测序技术，研究不同海区盐田纳米嗜盐古菌种群组成与群落结构，揭示不同地域盐田纳米嗜盐古菌多样性分布格局；运用基于小分子有机物的低营养培养技术，比较不同地域纳米嗜盐古菌的生物学特性；利用基因测序技术，比较不同类群的基因组，揭示不同纳米嗜盐古菌的系统发育关系，阐明我国海盐田纳米嗜盐古菌的分布格局，初步构建纳米嗜盐古菌分类学体系。研究结果表明：.（1）不同海区盐田中的纳米嗜盐古菌丰度存在差异，基本趋势是长江以南地区海盐田中的纳米嗜盐古菌丰度低于长江以北地区海盐田中的纳米嗜盐古菌丰度。同纬度地区的海盐田中的纳米嗜盐古菌丰度要高于内陆盐田中的纳米嗜盐古菌丰度。从种水平看，上述盐田中的纳米嗜盐古菌都属于Candidatus Haloredivivus sp. G17类群。.（2）半固体培养与显微操作技术可以分离获得纳米嗜盐古菌；纳米嗜盐古菌不仅可以改变宿主菌——嗜盐古菌的碳源利用能力，而且能影响其脂代谢。.（3）相对于16S rRNA基因系统发育格局，基于基因组的系统发育分析可信度更高。.基于上述研究结果，构建“纳米嗜盐古菌分类单元的描述标准”。