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微拟球藻(Nannochloropsis sp.)生长速度快,油脂含量高,适合大规模室外培养,已被认为是最具工业前景的产油微藻之一。藻类与其他各种微生物群落之间的相互作用不仅在自然界中普遍存在,在人工规模化培养中亦不可忽视。微生物的群落组成决定其生物功能并影响着微藻的生长和产量。本研究通过传统的可培养方法和基于454测序技术的非培养方法研究了微拟球藻共栖细菌群落结构及其与微藻间相互关系,为构建藻菌协同培养体系和藻类作物的微生物监测平台提供了理论依据。本研究主要内容包括以下三个方面:
1.在实验室培养条件下,对微拟球藻的四株共栖细菌进行分离鉴定并对其与微藻的共生关系进行初步研究。16S rDNA系统发生学分析显示这四株细菌FG-2,FG-3,FG-4,FG-5分别与Paracoccus sp.JAM-AL07,Planomicrobium sp.EP-20,Stappiastellulata和Idiomarina sp.JAM-GA26的16S rRNA基因序列具有较高的相似性。通过藻菌间相互作用的相关实验表明,来自微拟球藻的胞外有机物能够促进FG-3,FG-4,FG-5的生长；FG-3能够促进微拟球藻的生长。这表明了FG-3与微拟球藻间存在共生关系。另外,本章还首次报道了在固体平板上观察到共栖细菌与微拟球藻的共生现象。
2.建立了适于分析微藻共栖细菌群落结构的454序列生物信息学分析流程。该分析流程整合了已有的生物信息学软件包,各种现成的分析工具以及自行编写的perl语言程序等,形成适用于该研究的分析平台。另外,本分析流程针对本研究数据的特征,特别去除了在454数据中出现的微藻序列污染。
3.利用454测序技术分析了实验室培养条件下微拟球藻生长过程中共栖细菌群落结构的变化。454测序技术的应用使我们看到在微拟球藻培养过程中存在着复杂可变的细菌群落,使我们对于微拟球藻共栖菌群的多样性认识发生根本性的改变。本研究认为:第一,传统的抗生素除菌方法无法得到真正纯化的微拟球藻；第二,随着微藻的生长,藻液中的细菌群落的物种多样性和丰度都有所增加。第三,以上两个结论提示我们,微拟球藻的生长和细菌可能存在着密切联系。
4.利用454测序技术分析了大规模培养条件下微拟球藻生长过程中共栖细菌群落结构的变化。在大规模培养体系的放大过程中,细菌群落的物种多样性和丰度不断增加。而且,我们发现在这一过程中,来自不同培养规模的微藻共栖菌群间存在核心菌群(core microbiome),这一核心菌群的发现为探索藻菌共生关系提供了新的参考。