地衣可培养细菌多样性分析以及纤维素降解菌的筛选

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地衣是由真菌和藻类共生的一类特殊生物,无根、茎、叶的分化,被称为“植物界的拓荒先锋”。地衣共生的真菌大多是子囊菌,少数是担子菌,能吸收水和无机盐,并包被藻体;地衣共生的藻类主要是蓝藻和绿藻,能进行光合作用,制造有机物。越来越多的证据表明地衣共生系统中除了共生真菌、藻类以外,还包括为地衣体提供营养、氮素来源、抵抗生物以及非生物胁迫的共生细菌,地衣细菌大量分布在地衣体的皮层、藻层以及髓层,并且呈现出生物膜状的分布状态。随着深入的研究地衣细菌在地衣共生系统中的作用越来越重要。  本实验从采集自新疆11个不同地点的地衣样品中进行了地衣细菌的分离培养,21份地衣样品分别属于12个属,主要包括Umbilicaria sp.、Peltigera sp.、Dermatocarpon sp.等。20℃采用PDA培养基分离培养的方法总共得到细菌总数为91株。CTAB法提取其DNA并且经过16S rRNA序列分析构建ML系统发育树发现,其中α-变形菌门(Alphaproteobacteria)为40株,放线菌门(Actinobacteria)为19株,γ-变形菌门(Gammaproteobacteria)为19株,β-变形菌门(Betaproteobacteria)为6株,厚壁菌门( Firmicutes)为6株,拟杆菌门(Bacteroidetes)为1株。在地衣可培养细菌中,α-变形菌门(Alphaproteobacteria)所占比例最大,共占到44%,其中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)所含的种类最多,占到77.5%。  共计5份Peltigera sp.地衣标本分离得到35株内生细菌菌株,21株变形菌门(Proteobacteria)的菌株,占到60%,放线菌门(Actinobacteria)的菌株约占31.4%,厚壁菌门(Firmicutes)的菌株占到8.6%。共计2份Umbilicaria sp.地衣标本分离得到10株内生细菌菌株,α-变形菌门(Alphaproteobacteria)的菌株共有6株,拟杆菌门(Bacteroidetes)的菌株1株。但是没有β-变形菌门(Betaproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的菌株存在,不同的地衣体里面内生细菌群落的分布情况不同,这也反映了地衣细菌对于地衣体具有一定的宿主专一性。Peltigera sp.地衣标本中的内生细菌的物种丰富度和细菌群落的多样性均高于Umbilicaria sp.地衣中的内生细菌。  对于分离得到的91株地衣细菌来筛选纤维素降解菌,在CMC-Na初筛培养基平板上得到降解CMC-Na的菌株,刚果红染色初步确定降解率较高的菌株,运用DNS法测定纤维素降解菌的酶活,经过筛选得到酶活较高可以高效降解纤维素的菌株24株。其中,酶活较高的几株菌是0431-4,0688-9,0583-23,0431-5,0200-7,分别达到了0.803260 IU/mL,0.743556 IU/mL,0.683852 IU/mL,0.668237 IU/mL,0.632874 IU/mL。其中酶活最高的菌株0431-4,分离自Xanthoparmelia sp.,16S rRNA序列分析结果显示0431-4属于甲基杆菌属(Methylobacterium)。  本研究采用分离培养的方法,对不同地衣细菌多样性进行研究,丰富了人们对地衣细菌多样性的认识,对进一步研究细菌在地衣共生体系中的地位和作用,以及地衣细菌资源和活性产物的开发利用具有积极的意义,地衣共生细菌的相关研究有望为纤维素降解等领域提供全新的微生物资源。
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