玛珥湖好氧不产氧光合细菌的分子生态学研究

好氧不产氧光合细菌（AAPB）具有非常独特的生理特征和生态地位，已知海洋是其最大的栖息地，而国际上对AAPB在淡水湖泊中的生态学研究极为有限。本项目以世界罕见、我国唯一的保持着原生态环境的天然玛珥湖- - 湖光岩玛珥湖为研究地点，（1）通过密集的连续采样分析AAPB丰度和多样性组成的周年变化规律，阐明AAPB在淡水生态系统中的主要受控环境因子；（2）通过定向构建环境基因组文库的方法分析AAPB群落中光合操纵子的结构和异质性，探讨光合基因与环境的协同进化；（3）分离代表性的AAPB纯系，探讨淡水AAPB光合基因对光的响应机制；（4）整合以上研究结果，与海洋AAPB生态学的已有认识进行对比分析，为AAPB的分子生态学和进化生态学这一国际前沿热点提供新的理论和技术支撑。

好氧不产氧光合细菌（AAPB）具有非常独特的生理特征和生态地位，近十年一直是水环境微生物生态学领域的研究热点。本项目以世界罕见、我国唯一的保持着原生态环境的天然玛珥湖——湖光岩玛珥湖为研究地点，（1）通过琼脂培养基培养法分离了各水层的350株细菌，分属于变形菌门、放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门等。其中变形菌门在不同季节、水层及培养基上均处于优势地位，占总细菌数的76%以上。其中拟杆菌在只出现在冬季的样品中。通过10个门类的16S通用引物对构建了古生菌、细菌、放线菌、厚壁菌、蓝细菌、浮霉菌、拟杆菌、α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌等16S rRNA基因的9个克隆文库，获得的属的水平以上的新序列的比重分别为总古菌的33.3%，总细菌的61.5%。（2）：进一步在RNA水平上，通过构建16S通用引物及七类常见湖泊微生物类群对应引物的克隆文库，细致地比较研究了湖光岩玛珥湖浮游总菌、浮游活性菌的遗传多样性。获得的210条浮游总菌和204条浮游活性菌克隆序列分属15个门类，共有32目，52科。序列中将近一半属于变形菌门，主要有α-、β-、δ-、γ-变形菌门四类。其中，α-获得140条克隆序列，占变形菌门的半数以上，是优势类群，疣微菌门为次优势类群；拟杆菌为第三大优势类群。浮游总菌和浮游活性菌的多样性因深度的不同而有差异，而且不同水层的各文库间浮游总菌和浮游活性菌的多样性有明显差异。（3）：通过扩增编码光反应中心小亚基pufM基因和大亚基pufL基因并构建克隆文库，研究了AAPB在湖光岩玛珥湖的生态分布及系统发育多样性。结合定量PCR技术分析了AAPB在浮游总菌中的丰度。结果表明湖光岩玛珥湖中AAPB有很高的多样性，其中pufM基因RNA的多样性高于DNA。湖光岩玛珥湖中AAPB类群的优势菌与β-变形细菌的进化距离最近。各水层的AAPB多样性亦不一样，与季节、水温、光照强度、紫外光辐射等多种环境因子的影响有关。（4）分离得到AAPB纯系100余株，完成鉴定50余株，并对其中18株进行了高通量法的基因组测序，拼接出完整的光合操作中序列。序列分析表明湖光岩玛珥湖中孕育着极为独特的AAPB类群。（5）通过整合以上研究结果，与海洋AAPB生态学的已有认识进行对比分析，为AAPB的分子生态学和进化生态学这一国际前沿热点提供了新的理论和技术支撑。