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藻类种类繁多,是海洋环境中主要的生产者。藻类附生微生物与藻类之间存在着复杂的相互关系,研究藻类附生菌的多样性有利于了解藻类附生微生物与藻类之间的相互关系及其作用机制。青岛近海岸浒苔资源丰富,目前未得到充分的利用,研究浒苔多糖降解酶将促进浒苔资源的开发利用。
本论文首先对自青岛和威海近海采集多种大型藻类样品中分离藻类附生细菌,并对分离的藻类附生细菌进行了多样性分析。其次对分离到的两株新型藻类附生菌进行多相分类学鉴定。最后自浒苔样品中筛选分离浒苔多糖降解细菌,从中挖掘浒苔多糖降解酶。
1.海藻表面附生细菌分离及其多样性分析
利用稀释平板法自青岛和威海近海不同位点采集的8个海藻样品中分离藻类表面附生菌。共分离获得到96株附生菌,其中大部分隶属于变形菌门(61.5%),其余隶属于拟杆菌门(25.0%)、厚壁菌门(11.5%)、放线菌门(2.0%),隶属于上述4个细菌门中的45个属。其中,自海带表面共分离得到29株附生菌,隶属于16个属,其中的优势属为Pseudoalteromonas属;自浒苔表面共分离得到28株附生菌,隶属于21个属,其中的优势属为Pseudoalteromonas属;自珊瑚藻表面共分离得到18株附生菌,隶属于12个属,其中的优势属为Aquimarina属;自江蓠表面共分离得到11株附生菌,隶属于4个属,其中的优势属为Bacillus属;自石莼表面共分离得到7株附生菌,隶属于5个属,其中的优势属为Psychrobacter属。从这些菌株中进一步筛选藻类多糖降解菌株,共筛选获得9株琼胶降解菌,22株褐藻胶降解菌,15株卡拉胶降解菌。
2.藻类附生菌Vibrio algicola SM1977T的多相分类研究
菌株SM1977T分离自青岛近海珊瑚藻样品表面。菌株SM1977T细胞短杆状,未观察到鞭毛,革兰氏阴性。菌株SM1977T能够在温度10-35℃、盐度1-8.5%、pH4.5-8.5范围下生长,最适生长温度、盐度和pH分别为30℃、3%和7.5。
菌株SM1977T基因组DNA G+C含量为42.3%。菌株SM1977T与Vibrio casei WS4539T具有最高16S rRNA序列相似性(97.6%)。系统进化树显示菌株SM1977T与Vibrio属内Rumoiensis类群成员成簇,单独或与Vibrio casei形成独立分枝。
菌株SM1977T代表的新种命名为Vibrio algicola sp.nov.。模式菌株为SM1977T(=MCCC1K04351T=KCTC72847T)。
3.藻类附生菌Winogradskyeila rongchengensis SM1960T多相分类研究菌株SM1960T分离自威海荣成近海海带样品表面。菌株SM1960T异养、好氧,细胞呈短杆状,未观察到鞭毛,革兰氏阴性。菌株SM1960T能够在温度10-30℃、盐度1-12%、pH6-10范围下生长,最适生长温度、盐度和pH分别为25-30℃、3%和6.5-7。
菌株SM1960T与Winogradskyella litorriviva KMM6491T和Winogradskyella sediminis S5-23-3T的具有最高16S rRNA基因序列相似性(97.2%)。基于16S rRNA基因序列的系统进化树显示菌株SM1960T在Winogradskyella属簇内或与Winogradskyella profunda一起或与其他三个Winogradskyella种形成独立的分支。
菌株SM1960T代表的新种命名为Winogradskyella rongchengensis sp.nov.。模式菌株为SM1960T(=MCCC1K04389T=KCTC72849T)。
4.浒苔多糖降解酶的研究
自青岛近海浒苔样品表面分离得到三株浒苔多糖降解菌,命名为HT1、HT2和HT3,对这三株菌进行基因组测序,从基因组数据中挖掘到6种具有浒苔多糖降解潜力的石莼多糖裂解酶(ulvan lyase)。通过蛋白的异源表达、纯化和酶活的测定,发现浒苔多糖酶U-3282表现出对浒苔多糖的最高酶活(超过10000U/mg)。
U-3282属于多糖裂解酶PL24家族,对U-3282的酶学性质研究结果表明,U-3282的分子量大小为60KDa;酶促反应的最适温度、pH与NaCl浓度分别为35℃,pH8.0以及0.25M NaCl;U-3282对浒苔多糖和石莼多糖的酶活分别为10467±13U/mg和8472±389U/mg;高效液相色谱(HPLC)和负电喷雾电离质谱(ESI-MS)分析显示,U-3282对浒苔多糖的主要降解产物为二糖[GlcA1Rha1(SO3H)1]、三糖[GlcA1Rha2(SO3H)2]和五糖[GlcA1Xyl1Rha3(SO3H)2]。
本论文首先对自青岛和威海近海采集多种大型藻类样品中分离藻类附生细菌,并对分离的藻类附生细菌进行了多样性分析。其次对分离到的两株新型藻类附生菌进行多相分类学鉴定。最后自浒苔样品中筛选分离浒苔多糖降解细菌,从中挖掘浒苔多糖降解酶。
1.海藻表面附生细菌分离及其多样性分析
利用稀释平板法自青岛和威海近海不同位点采集的8个海藻样品中分离藻类表面附生菌。共分离获得到96株附生菌,其中大部分隶属于变形菌门(61.5%),其余隶属于拟杆菌门(25.0%)、厚壁菌门(11.5%)、放线菌门(2.0%),隶属于上述4个细菌门中的45个属。其中,自海带表面共分离得到29株附生菌,隶属于16个属,其中的优势属为Pseudoalteromonas属;自浒苔表面共分离得到28株附生菌,隶属于21个属,其中的优势属为Pseudoalteromonas属;自珊瑚藻表面共分离得到18株附生菌,隶属于12个属,其中的优势属为Aquimarina属;自江蓠表面共分离得到11株附生菌,隶属于4个属,其中的优势属为Bacillus属;自石莼表面共分离得到7株附生菌,隶属于5个属,其中的优势属为Psychrobacter属。从这些菌株中进一步筛选藻类多糖降解菌株,共筛选获得9株琼胶降解菌,22株褐藻胶降解菌,15株卡拉胶降解菌。
2.藻类附生菌Vibrio algicola SM1977T的多相分类研究
菌株SM1977T分离自青岛近海珊瑚藻样品表面。菌株SM1977T细胞短杆状,未观察到鞭毛,革兰氏阴性。菌株SM1977T能够在温度10-35℃、盐度1-8.5%、pH4.5-8.5范围下生长,最适生长温度、盐度和pH分别为30℃、3%和7.5。
菌株SM1977T基因组DNA G+C含量为42.3%。菌株SM1977T与Vibrio casei WS4539T具有最高16S rRNA序列相似性(97.6%)。系统进化树显示菌株SM1977T与Vibrio属内Rumoiensis类群成员成簇,单独或与Vibrio casei形成独立分枝。
菌株SM1977T代表的新种命名为Vibrio algicola sp.nov.。模式菌株为SM1977T(=MCCC1K04351T=KCTC72847T)。
3.藻类附生菌Winogradskyeila rongchengensis SM1960T多相分类研究菌株SM1960T分离自威海荣成近海海带样品表面。菌株SM1960T异养、好氧,细胞呈短杆状,未观察到鞭毛,革兰氏阴性。菌株SM1960T能够在温度10-30℃、盐度1-12%、pH6-10范围下生长,最适生长温度、盐度和pH分别为25-30℃、3%和6.5-7。
菌株SM1960T与Winogradskyella litorriviva KMM6491T和Winogradskyella sediminis S5-23-3T的具有最高16S rRNA基因序列相似性(97.2%)。基于16S rRNA基因序列的系统进化树显示菌株SM1960T在Winogradskyella属簇内或与Winogradskyella profunda一起或与其他三个Winogradskyella种形成独立的分支。
菌株SM1960T代表的新种命名为Winogradskyella rongchengensis sp.nov.。模式菌株为SM1960T(=MCCC1K04389T=KCTC72849T)。
4.浒苔多糖降解酶的研究
自青岛近海浒苔样品表面分离得到三株浒苔多糖降解菌,命名为HT1、HT2和HT3,对这三株菌进行基因组测序,从基因组数据中挖掘到6种具有浒苔多糖降解潜力的石莼多糖裂解酶(ulvan lyase)。通过蛋白的异源表达、纯化和酶活的测定,发现浒苔多糖酶U-3282表现出对浒苔多糖的最高酶活(超过10000U/mg)。
U-3282属于多糖裂解酶PL24家族,对U-3282的酶学性质研究结果表明,U-3282的分子量大小为60KDa;酶促反应的最适温度、pH与NaCl浓度分别为35℃,pH8.0以及0.25M NaCl;U-3282对浒苔多糖和石莼多糖的酶活分别为10467±13U/mg和8472±389U/mg;高效液相色谱(HPLC)和负电喷雾电离质谱(ESI-MS)分析显示,U-3282对浒苔多糖的主要降解产物为二糖[GlcA1Rha1(SO3H)1]、三糖[GlcA1Rha2(SO3H)2]和五糖[GlcA1Xyl1Rha3(SO3H)2]。