海南象白蚁肠道不同部位可培养厌氧及兼性厌氧菌多样性分析与两株乳球菌的鉴定

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木食性高等白蚁是自然界木质纤维素的高效降解者,其降解木质纤维素的能力与肠道内的共生细菌密切相关。白蚁肠道不同区域pH、氧分压和氢分压等生理条件不同,也影响着共生微生物的种群和空间分布。膨大的后肠是一个相对厌氧的环境,富集了大量的共生微生物,是白蚁消化木质纤维素的主要部位,对肠道内厌氧及兼性厌氧菌的分离筛选将有助于对白蚁代谢生理的研究。本文以海南象白蚁(Nasutitermes hainanensis)为对象,研究了其肠道不同部位可培养厌氧与兼性厌氧菌的多样性,并对两株乳球菌新菌进行了多相分类学鉴定,对进一步阐明肠道细菌与高等木食性白蚁的共生机制具有重要的意义。论文的主要研究结果如下:1.海南象白蚁肠道不同部分可培养厌氧及兼性厌氧菌的多样性分析根据肠道不同部位理化条件的不同,选取EG、AM两种培养基设计不同pH值从海南象白蚁肠道主要的六个部位,即C区、M区、P1区、P3区、P4区、P5区,在厌氧条件下共分离到了342株厌氧及兼性厌氧细菌。根据形态学以及16S rRNA基因分析,这342株细菌主要为乳球菌属(Lactococcus)、梭菌属(Clostridium)、明串珠菌属(Leuconostoc)、芽孢杆菌属(Bacillus)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、肠杆菌属(Enterobacter)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、沙雷氏菌属(Srratia)等16个属,其中乳球菌属(43.6%)、梭菌属(19%)、柠檬酸杆菌属(7.0%)、芽孢杆菌属(10.8%)为海南象白蚁肠道的优势菌。肠道不同部位分离细菌在数量、种类和优势菌群方面存在明显的差异。在前、中肠乳球菌属细菌为明显的优势菌,分别占所分离细菌总数的83.0%和68.9%;在后肠不同部位,乳球菌属细菌的比例明显降低,而梭菌属细菌、明串珠菌属细菌比例升高,成为后肠的优势菌群。对从象白蚁肠道不同部位分离得到的细菌多样性进行分析,前肠分离得到的细菌在属水平上的种类有3种,中肠6种,而在后肠的的P1区、P3区、P4区和P5区则分别有10种、7种、8种和9种。结果表明象白蚁肠道后肠分离到的细菌多样性明显高于前肠和中肠。2.海南象白蚁肠道两株乳球菌的多相分类学鉴定菌株M15呈革兰氏阳性,在扫描电镜下呈短杆状,氧化酶和触酶阴性,无运动性,兼性厌氧,在MRS平板上形成的菌落为圆形、乳白色、表面光滑;氧化酶、触酶阴性;生长温度范围10-40℃,生长pH范围为4.0-9.0,在3%的NaCl盐度下不生长。系统发育分析表明菌株M15与已经鉴定的乳球菌属其他模式种相似性为84.5-88.8%,其中与其最近相似株福建乳球菌(Lactococcus fujiensis JCM 16395T)的相似性为88.8%。具有酯酶(C4)、酸性磷酸酶等酶的活性;菌株M15的脂肪酸类型主要为C14:0(12.6%),C16:0(34.8%),cyclo-C19:0ω8c (17.6),C18:1ω9c(15.5%),基因组DNA G+C为40.6m01%。这些特征与乳球菌属细菌是一致的。但M15对某些碳源,如木糖、乳糖和淀粉等的利用及脂肪酸种类含量等方面与福建乳球菌存在着明显差异。基于以上研究结果,将M15鉴定为乳球菌属的新种。菌株M19呈革兰氏阳性,在扫描电镜下呈圆形或卵圆形,氧化酶和触酶阴性,无运动性,兼性厌氧,在MRS平板上形成的菌落为圆形、淡黄色、表面光滑;氧化酶、触酶阴性;生长温度范围10-45℃,生长pH范围为4.0-9.0,在3%的NaCl盐度下不生长。系统发育分析表明菌株M19与已经鉴定的乳球菌属其他模式种相似性为84.8%-95.5%,其中与其最近相似株福建乳球菌JCM 16395T的相似性为95.5%。可以利用核糖、半乳糖、葡萄糖等发酵产酸,具有酯酶(C4)、酸性磷酸酶等酶的活性;菌株M19的脂肪酸类型主要为C16:0(43.6%),cyclo-C19:0ω8c (13.1),C18:1ω9c(9.1%),summed feature 7 (10.1%)和summed feature 8 (9.5%),基因组DNA G+C为39.6mol%。这些特征与乳球菌属细菌是一致的。但M19对某些碳源,如木糖、乳糖和葡萄糖酸钾等的利用及脂肪酸种类含量等方面与福建乳球菌存在着明显差异。基于以上研究结果,将M19鉴定为乳球菌属的新种,并命名为Lactococcus nasutitermitis sp. nov.。
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