褐藻胶大量存在于褐藻细胞壁中,是地球上一种储量丰富的可再生碳水化合物资源。褐藻胶及其降解产物褐藻寡糖都具有良好的生物活性和经济价值,具有进一步开发和利用的潜力。海洋环境蕴藏着丰富的微生物资源。海洋的极端环境条件使海洋微生物进化出了特殊且多样的代谢通路,能生产多种具有极高开发利用潜力的酶。海洋动物的肠道微生物不仅仅在动物肠道寄居,而且具有协助宿主消化食物的能力,因此海洋动物的肠道微生物是天然的降解酶资源库,但目前相关研究较少。本文以海参肠道微生物为主要研究对象,以“肠道微生物的分离培养和多样性分析——功能菌株筛选——褐藻胶裂解酶的表达及研究”为主线展开研究。取得的成果如下:1.对海参肠道内容物样品中的微生物进行分离培养,与16S rRNA基因高通量测序技术相结合,分析海参肠道微生物多样性从海参肠道内容物中共分离到226株细菌,分布于4个门,49个属,102个物种中。在所有样品的可培养细菌中,占优势地位的是变形菌门和厚壁菌门。在属层面,分离到芽孢杆菌属细菌的物种数量最多。16S rRNA高通量测序的结果显示,海参周围沉积物中的微生物丰度和多样性最高,其次是海参肠道,最后是海参周围水样。海参肠道中优势的类群是变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门,共占肠道菌群的90%左右。海参肠道微生物组成与沉积物微生物组成更为相似,但肠道中厚壁菌门、绿弯菌门和变形菌门的比例高于沉积物,而拟杆菌门和放线菌门的比例略低于沉积物。水样中疣微菌门和拟杆菌门的比例更高。2.从海参肠道中筛选到具有产褐藻胶裂解酶潜力的菌100余株,并对部分潜在高产菌株进行了验证和评估从两批海参肠道内容物中分离得到的可培养细菌中共筛选到潜在褐藻胶裂解酶产生菌株102株,其中有31株水解圈半径大于等于10 mm,高产菌株主要分布于弧菌属和芽孢杆菌属。对部分菌株进行复筛,有16株菌确定具有褐藻胶降解能力,但总体活性均低于实验室之前分离到的高产褐藻胶裂解酶菌株s12T。筛选出的菌株6-3-04的酶活能够达到菌株s12T的90%以上。在较长时间发酵实验中,菌株6-3-04的酶活整体低于菌株s12T。3.对菌株s12T的4个褐藻胶裂解酶基因进行异源表达、分离纯化和酶学性质研究对高效降解褐藻胶菌株s12T的4个潜在褐藻胶裂解酶基因alg3、alg7、alg9和alg10进行了异源表达,在给定的表达条件下,基因alg3、alg7表达产物主要以沉淀形式存在,检测到极微弱的褐藻胶裂解酶活性。基因alg9和alg10得到了可溶性表达,但基因alg9表达产物的活性较弱,基因alg10的表达产物检测出了明显的褐藻胶降解活性,将其产物命名为重组褐藻胶裂解酶rAlg10。使用镍柱亲和层析方法对重组酶rAlg10进行纯化,然后检测其酶学性质。重组酶rAlg10是具有Poly-G偏好性的双功能酶。最适温度为40℃,最适pH为7.4,最适盐度为300 mMNaCl,常见的其它金属离子都会降低其降解活性,最适条件下重组酶rAlg10的比酶活为106.1U/mg。4.对三株分离于海洋环境的潜在新菌进行了多相分类鉴定通过包含系统发生学、基因组学、表型特征和化学分类学等手段在内的多相分类研究,确定菌株E4404T、YLY04T和SEH01T的分类地位。菌株E4404T代表变形菌门、Y-变形菌纲、弧菌目、弧菌科、弧菌属下的一个新种,命名为白色弧菌,学名为Vibrio albus sp.nov.,模式菌株为E4404T(=MCCC 1H00197T= KCTC 52890T)。菌株YLY04T代表变形菌门、a-变形菌纲、红杆菌目、红杆菌科、海棍菌属下的一个新物种,命名为舌齿鲈海棍菌,学名为Pelagivirga dicentrarchi sp.nov.,模式菌株为YLY04T(=MCCC 1H00334T=KCTC 62452T)。菌株SEH01T属于变形菌门、δ-变形菌纲、慢生单胞菌目、慢生单胞菌科,与菌株B210T共同组建一个新属,命名为卢金星菌属(Lujinxingiagen.nov.)菌株SEH01T代表卢金星菌属的一个新物种,命名为沉积物卢金星菌,学名为Lujinxingia sediminis sp.nov.,模式菌株为SEH01T(=KCTC 42950T=DSM 101859T)。