一种海洋柄涡虫共附生细菌的多样性及其次级代谢产物的研究

Marine environment, as a strategic resource of human, has been a focus of recent scientific research. Invertebrates are the main inhabitant in marine environment and play important role in marine ecosystem. Invertebrates form close relationship with the associated microbial community. There are abundant microbes inside invertebrates, which keep symbiotic, parasitic and other relationship with the hosts. Invertebrate-microbe consortia are also important for natural resource exploitation and study. Thereinto, planaria from Platyhelminthes are one of the oldest invertebrates living in the ocean and have been underexplored. Studying planaria-associated microbes may offer a new breakthrough to utilise this uptapped resource. .The difficulty in studying environmental microbes lies in that a lot of them are unculturable. Furthermore, the interaction between the planaria and the associated microbes expands the challenge of the study. We will apply the recently developed technology of next generation sequencing, metagenomics and bioinformatics tools to the study on the structure, ecological function, phylogeny and evolution, potential symbiosis, natural products and their biosynthesis mechanisms of planaria-associated microbial community. This will extend our knowledge of the association between invertebrates and microbes, and facilitate the exploitation of bioactive natural products.

海洋作为一个人类战略资源宝库已经成为近年科学研究的焦点。无脊椎动物是海洋的主要居住者，对海洋生态系统发挥重要作用。无脊椎动物与相关的共附生微生物存在紧密的联系。微生物在无脊椎动物中大量存在，并且与宿主发生共生、寄生等关系。无脊椎动物与微生物共生体也是自然资源开采和研究的重要对象。海洋涡虫是最古老的海洋无脊椎动物之一，种类颇为繁多，但是目前尚未被开发利用，研究涡虫的共附生微生物也许是开发涡虫这一资源的突破口。. 研究环境微生物的难度在于很难在实验室培养它们。而涡虫相关的微生物与宿主发生相互作用，加大了研究的难度。本实验室将采用近年发展起来的高通量测序、宏基因组和生物信息学等技术对柄涡虫体内的微生物群落的结构，生态功能，系统发育和进化，共生机制，天然产物的活性及合成机制展开系统的研究，从而拓展我们对无脊椎动物与微生物相互作用的认识，促进海洋共附生微生物活性天然产物资源的开发。

海洋天然产物作为一个人类战略资源宝库已经成为近年科学研究的焦点，其中与无脊椎动物共附生的微生物由于其产丰富代谢产物的能力备受自然资源开采和科学研究的青睐。然而目前主要的研究集中在海绵珊瑚等易采集的大型无脊椎动物，关于小型无脊椎动物如扁形动物门的涡虫的共附生微生物的研究则鲜有报道。.本项目结合培养和非培养的研究手段对一种海生涡虫体内的微生物群落的结构，多样性，天然产物的活性等方面展开系统的研究。研究人员最终从涡虫分离可培养细菌141株，其多样性十分丰富，其中包括10个属37个种的放线菌共45株，并发现新种3株，新种细菌有2株属于Pseudovibrio 属（其16S rRNA基因序列与已报道的Pseudovibrio的最高相似性分别均<97%，且进一步生理生化试验证明了这2株为不同的新种），另一株新种为Deinococcus属。对这些新种进行了菌落表型、系统发育及生化性质的新种鉴定相关研究。通过对这 141株涡虫共附生细菌进行小规模发酵，萃取，粗提物活性筛选，分别发现了8株抗菌活性菌株和7株具有细胞毒性的菌株。对一株活性最好的链霉菌菌株进行了大规模培养，并采用色谱分离方法和活性追踪方法，最终分离到3个已知的格尔德霉素化合物及一个新型的格尔德霉素同系物。本项目还通过分析涡虫共附生微生物宏基因序列发现了两种未知的Gammaproteobacteria细菌，它们占据了涡虫共附生微生物基因序列的绝大部分，由此推测这两种细菌与涡虫可能有着较紧密的共生关系，这两株菌的16s rDNA序列分别与长滩军团菌(Legionella longbeachae)和分离自海兔的内生单胞菌（Endozoicomonas elysicola）最为接近，相似度分别为87.5%和95.6%。并通过genome binning得到了这两株菌的基因组序列。.本项目的顺利实施拓展了我们对无脊椎动物与微生物相互作用的认识，促进了海洋无脊椎动物共附生微生物活性天然产物资源的开发。