印度洋热液区贻贝共附生微生物多样性及群体感应细菌研究

来源 :自然资源部第一海洋研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haiminglu
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深海热液区作为温度变化大、高毒、低氧的极端环境,生存着大量生物,包括贻贝Bathymodiolus marisindicus。有研究显示,其抗逆性与共附生微生物相关,但这些共附生微生物的多样性及功能却少有研究,尽管有证据证明,在热液生物共附生微生物中存在LuxS型群体感应系统,但还未发现自然界最普遍存在LuxI/R型群体感应系统,这类群体感应系统是否存在于热液生物共附生微生物中,如果存在,又对适应极端环境有何贡献尚不清楚,基于上述科学问题,我们通过16S rDNA扩增子测序对西南印度洋天成和龙旂热液区贻贝鳃中共附生细菌的多样性特征进行研究,并对天成热液区贻贝鳃可培养共附生细菌进行分离、鉴定,从中筛选群体感应细菌,对群体感应信号分子种类、成膜和DMSP利用能力进行探究。最后,选取一株代表性的群体感应细菌进行全基因组测序,解析其中与极端环境适应性相关的功能基因及代谢通路。结果显示:(1)热液贻贝与浅海贻贝鳃共附生微生物的多样性结果表明,从门的水平上看,热液贻贝和浅海贻贝鳃共附生微生物的优势门类都是变形菌门(Proteobacteria),从属的水平来看,热液贻贝鳃中含有大量的SUP05组的细菌,这在浅海贻贝鳃中并不存在,SUP05组的细菌是在深海环境中大量存在的一组属于γ-变形菌纲的不可培养的细菌,可以与深海贻贝共生,具有硫氧化功能,帮助宿主贻贝在高H2S的热液环境中生存。α-多样性和β-多样性显示,天成和龙旂热液贻贝鳃共附生细菌的差异性较小,而它们分别和浅海贻贝鳃共附生细菌的差异性较大,由于热液和浅海环境的巨大差异,生活在其中的贻贝为了适应环境而选择与之共附生的细菌类型也出现了非常大的差异。(2)从热液贻贝鳃中分离共附生细菌96株,根据16S rDNA基因序列确定了25株不同菌株,它们分属于4个门,5个纲,14个属。其中变形菌门(Proteobacteria)是优势菌群,占比64%,玫瑰杆菌类群占20%。筛选出群体感应细菌3株(Sulfitobacter pontiacus TCYB15,Sulfitobacter pontiacus TCYB21和Roseivivax marinus TCYB24),它们具有产生C8-HSL、C6-HSL两种AHLs信号分子的能力,且都具有成膜和利用DMSP的潜力。本研究证实热液贻贝共附生微生物中存在群体感应细菌,推测它们可在鳃中形成生物膜并在与贻贝共附生过程中参与硫的循环。(3)我们对来自天成热液贻贝鳃的一株群体感应细菌TCYB15进行了基因组分析,该菌基因组大小为3640800 bp,共含有1条染色体,4个环状质粒,编码基因的数量为3536,含有与群体感应(luxI/luxR同源基因),降解DMSP(ddd L基因),SOX硫氧化系统(soxX,soxY,soxZ,soxA,soxB,soxC),ABC重金属转运系统(afuA,fbpA,afuB,fbpB)相关基因。群体感应相关基因,luxI/luxR同源基因位于质粒Plas1上,该系统下游紧跟着组氨酸激酶、毒素-抗毒素系统等功能蛋白,我们推测该菌的群体感应可以调控生物膜形成、有毒物质氧化脱毒有利于其适应热液极端环境。
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