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随着人类活动的增加和气候的变迁,越来越多的淡水环境面临着盐渍化的威胁。盐是影响生物生长的重要环境因子,对藻类个体生长、光合效率、元素循环等生理生态活动有着重要影响。然而,高盐条件对藻类与其他微生物之间的相互作用、以及这些相互作用如何影响藻类对盐胁迫的适应等问题还存在诸多未解之谜。为探索高盐条件对藻类与细菌相互作用的影响,本实验利用微生物组学研究了盐胁迫对实验室培养条件下水体微生物群落结构、物种关系的影响,构建了在不同盐条件下的藻类-水体微生物共培养体系,并通过菌种分离纯化首次获得数株可促进微藻耐盐能力的有益菌,最后对细菌调节微藻耐盐的分子机制做出初步探索。本研究加深了对高盐胁迫下微生物群落动态变化以及微藻与微生物互作抗盐的认识,为进一步改造和利用微生物帮助微藻抗盐的应用提供了科学依据。 本研究主要结果如下: (1)通过微生物组学方法分析,发现在实验室培养条件下高盐环境对水体微生物群落组成与种间关系有重要影响。盐胁迫会减少水体微生物的α多样性;高盐可造成微生物群落结构的较大变化。通过分析衣藻叶绿体16S rRNA基因与其他OTU的共现性来预测其物种相互作用网络可以发现正常培养条件下衣藻可与多种微生物如Xanthomonadaceae、Pseudomonadaceae、Acidisoma等呈正相关,而这种正相关在高盐条件下可以得到部分保留,有可能在衣藻耐盐过程中起到一定有益作用。 (2)通过富集培养和分离纯化,我们获得12株能增强莱茵衣藻抗盐能力的细菌,部分菌种与上述组学分析结果一致。在高盐胁迫下,有些细菌能有效保护莱茵衣藻的生长,表现为衣藻活细胞数、叶绿素含量和光系统Ⅱ最大光化学效率在与菌互作后有所提高。 (3)选取对衣藻耐盐能力增强效果较强的ZX29菌株进行更多分子生物学与生化测定,发现该菌16S rRNA基因与红球菌Rhodococcus baikonurensis同源性最高(99.4%),在菌藻共接种时可显著提高藻类在高盐条件下的存活能力、叶绿素含量及光系统Ⅱ最大光化学效率;具备多种碳源利用能力。 (4)通过对莱茵衣藻耐盐基因表达量的研究,发现在高盐胁迫条件下单独培养的衣藻其光合系统Ⅱ集光复合基因2.2Plhc的表达量下降,暗示盐逆境会改变莱茵衣藻的光合作用过程;而在与菌株ZX29共培养后,该基因呈现出相反的表达量变化,说明菌株ZX29缓解了光合作用受高盐条件的影响。