南极菲尔德斯半岛表层土壤样品中细菌多样性的系统发育分析

通过PCR结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对从南极长城站附近表层土壤样品中获得16SrDNA序列特征片段V3区序列进行分离。对其中的主要12条DGGE条带进行胶回收,获得的DNA片段经测序以及计算机比对分析发现,它们分别属于β、γ、δ-变形细菌(Proteobac-teria)、噬纤维菌-屈挠杆菌-拟杆菌(Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides,CFB)群细菌、放线细菌(Actinobacteria)、蓝细菌属(Cyanobacteria)、酸杆菌属(Acidobacteria)和绿屈挠菌属(Chlo-roflexi)等系统分类群。南极表层土壤样品中的大部分16S rDNA序列与从其他土壤或沉积物样品中直接获得的序列相似性较高(93%-100%)。     

南极菲尔德斯半岛土壤可培养细菌多样性分析

对中国第29次南极科学考察采自南极菲尔德斯半岛区域16个站位的土壤样品进行了细菌的分离培养。经细菌16S r DNA序列测定及系统发育分析,共鉴定得到3个门,13个属的67株细菌。其中优势门为放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria),优势属为节杆菌属(Arthrobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)。对受到不同外界动物因素影响的4个典型站位的土壤理化性质进行了测定,初步分析了土壤理化因子对可培养细菌群落结构的影响。结果表明在菲尔德斯半岛人活动对土壤中可培养细菌群落的影响显著区别于企鹅和海豹。研究还对产淀粉酶的菌株进行了筛选,发现8株产淀粉酶的菌株。     

白令海北部表层沉积物中细菌多样性的研究

提取白令海表层沉积物样品总DNA,构建沉积物中的细菌16SrDNA文库,通过RFLP酶切分型与序列测定,进行沉积物中的细菌多样性及系统发育分析。结果表明,该沉积物中细菌多样性丰富,获得的125条序列归属于10个细菌类群,包括占据优势地位的变形细菌(Pro-teobacteria,49.6%)、酸杆菌门(Acidobacteria,20.8%),以及拟杆菌门(Bacteroidetes,6.4%)、放线菌门(Actinobacteria,5.6%)、浮霉菌门(Planctomycetes,5.6%)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae,4%)、疣微菌门(Verrucomicrobia,2.4%)、绿弯菌门(Chloroflexi,1.6%)、纤维杆菌门(Fibrobacteres,0.8%)、螺旋体(Spirochaetes,0.8%)。此外,还有一部分分类地位尚不明确的细菌(2.4%)。而在变形细菌中,δ、γ亚群为其中的优势类群。     

南极阿德雷岛湖泊沉积:企鹅粪土层识别

在 CHINARE- 1 5考察期间 ,采集了南极阿德雷岛 Y2湖 67.5cm长的一支湖芯。室内分析测试了部分化学元素的含量 ,与南极西湖沉积物、新鲜企鹅粪、阿德雷岛鸟粪土和南沙太平岛鸟成土的元素特征进行对比后指出该湖泊沉积物为企鹅粪土。元素的聚类分析结果表明该粪土的元素标型组合包括 P、S、Sr、Ba、Cu、Zn、Se、Ca和 F等 9种元素。这为进一步解释其中所记录的气候环境事件提供了依据。     

南极欺骗岛土壤细菌群落结构和多样性分析

采用基于16S r DNA克隆文库的非培养方法和传统培养方法相结合的手段,对南极欺骗岛土壤细菌群落结构及多样性进行了初步分析。对来自16S r DNA克隆文库的118个阳性克隆进行测序和序列比对,结果显示细菌来自放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3大门的39个操作分离单元(OTU),其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占65.25%和28.81%。放线菌门的主要优势属为鱼孢菌属(Sporichthya)、类诺卡式氏菌属(Nocardioides)、束缚菌属(Conexibacter)、Gaiella和节杆菌属(Arthrobacter)。变形杆菌门的主要优势属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和热单胞菌属(Thermomonas)。采用6种培养基对细菌进行培养和分离,共得到57株菌,来自放线菌门、变形杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门4大门的13个OTU,其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占57.89%和31.58%。优势属是放线菌门的节杆菌属(Arthrobacter)、雷夫松氏菌属(Leifsonia)和变形杆菌门的假单胞菌属(Pseudomonas)。本论文为研究欺骗岛土壤细菌多样性以及有益菌种资源的开发和利用奠定了基础。     

南极罗斯海沉积物中可培养菌株的分离及胞外水解酶活性检测

研究了南极罗斯海地区沉积物中可培养微生物多样性,并检测了菌株胞外酶活性,为开发利用南极资源奠定基础。采用Zobell2216E培养基、土豆培养基(PDA)及稀释平板划线法分离并获得纯培养的细菌和真菌,分别通过16SrDNA、18S/ITS序列鉴定分析了可培养微生物的多样性和系统发育。从南极罗斯海沉积物样品中获得78株细菌和54株真菌,细菌、真菌的优势菌株分别为嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、枝孢属(Cladosporium);78株细菌菌株中有2株与模式菌株的16SrDNA基因序列相似性小于97%,可能是潜在的细菌新物种。细菌API20NE生理生化和真菌产胞外酶活性结果表明,获得的细菌和真菌大多数可检测到胞外水解酶活性。本研究丰富了南极可培养微生物资源,为南极罗斯海地区可培养微生物的多样性研究以及南极微生物资源的应用研究奠定了基础。     

南极阿德雷岛不同基底中真菌的分离培养及初步鉴定

为了探索南极真菌的多样性,进一步揭示其生态学角色和筛选有特定酶活性菌株,本研究对中国第27次南极科学考察采集自阿德雷岛的6份样品进行了真菌的分离培养及其胞外酶活性测定。从6份样品中共分离得到168株真菌,其中大型海藻腐烂物样品中分离到的真菌种类和数量最多,占所分离菌株总数的34.6%;对选取的15株代表菌株进行了真菌ITS1-5.8S-ITS2序列鉴定,结果表明它们分属于4个纲,8个属,其中青霉属5株,假散囊菌属、地丝菌属和枝孢属各2株,生赤壳属、曲霉属、出芽短梗霉属和unclassified Onygenales各 1株,该结果表明南极地区具有丰富的真菌物种多样性,其优势类群青霉菌。胞外酶测定显示产淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶产生菌分别占供试菌株的64.6%、45.1%、14.6%,产纤维素酶的菌株可能在南极物质能量循环中扮演着重要角色。     

北极新奥尔松地区藻类可培养附生细菌多样性研究

为研究北极地区海洋藻类可培养附生细菌的多样性,利用稀释平板法自2019年7月采集的北极新奥尔松地区的海洋红藻多管藻(Polysiphonia sp.)样品中分离纯化得到60株可培养的藻类附生细菌。16S rRNA基因序列测定分析表明所分离的藻类附生细菌主要隶属于γ-变形菌纲(39株,65%),其次隶属于放线菌纲(10株, 17%)和黄杆菌纲(8株, 13%),仅有少量隶属于α-变形菌纲(2株, 3%)和芽孢杆菌纲(1株, 2%),其中的优势细菌属为Psychrobacter属(22株, 37%)和Pseudoalteromonas属(12株, 20%)。此次获得了较多极地藻类多管藻的附生细菌菌株,初步揭示了多管藻可培养附生细菌的多样性,为多管藻自身以及其附生细菌生态功能及应用开发研究奠定了基础。     

北京市白河湿地香蒲根际土壤细菌多样性

以北京市白河再生水补水口人工湿地香蒲(Typha angustata)根际土壤为研究对象,采用LB、R2A和YG培养基分离培养法,研究香蒲根际可培养细菌群落在不同培养基条件下的群落结构差异及优势菌属。结果表明,由R2A培养基分离培养的香蒲根际细菌群落丰度(4门,20菌属,82株菌株)最高,其次为由LB培养基分离培养的细菌群落丰度(3门,16菌属,118株菌株),由YG培养基分离培养的细菌群落丰度(2门,8菌属,24株菌株)最低;从3种培养基优势类群组成结构看,香蒲根际细菌主要包括变形菌门γ亚群(87.66%)、变形菌门β亚群(6.17%)、厚壁菌门(5.29%)和拟杆菌门(0.88%),其中,不动杆菌属(Acinetobacter)为最优势属,其次为拉乌尔菌属(Raoultella)、假单胞菌属(Pseudomonas)和克雷伯氏菌属(Klebsiella);R2A培养基细菌群落的Shannon-Wiener指数和Margalef指数最高,分别为2.23和1.87,其次为LB培养基细菌群落的两种指标,分别为1.75和4.13,YG培养基细菌群落的两种指标最低,分别为3.14和1.52;YG培养基细菌群落的Pielou指数最高(83.44%);从不同培养基优势菌属功能分析结果来看,从LB培养基中获得参与氮循环和碳循环的优势菌属菌株(各为19株)最多;从R2A培养基中分离培养的降解有机污染物的优势菌属菌株(8株)最多;从YG培养基中分离获得的抑制病原菌菌株(8株)最多。     

低温β-半乳糖苷酶产生菌的筛选、鉴定、生长特性及酶学性质的初步研究

自北冰洋楚科奇海、加拿大海盆、格陵兰海和中国南极中山站近岸的海水、海冰和沉积物样品中分离的322株低温细菌中筛选出73株低温β-半乳糖苷酶产生菌,并对其中1株BCw006进行了研究。通过16S rDNA序列同源性分析表明,该菌株属于交替单胞菌属,定名为Alteromonas sp.BCw006。对该菌株研究表明:该菌最适生长和产酶温度为24℃;在pH6.0—8.0、含0%—6.O% NaCl的培养基条件下菌株能够较好地生长与产酶,其最适生长和产酶NaCl浓度分别为3%和1%,乳糖对β-半乳糖苷酶合成具有明显诱导作用,酵母粉和蛋白胨是菌株生长和产酶较适宜的氮源,酶的最适作用温度为35℃,0℃时能保持35℃下酶活的25%左右,表明其具有较好的适应低温特性。酶对热敏感,60℃时作用30min后酶活力下降了41%。     

北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究

从北极斯瓦尔巴群岛冰川流域的上、中、下游采集了5种代表性土壤和冰川融水样品(MT、AT、TN、BT、MS),采用常规LB和严格无氮培养基低温培养方法,对其中的可培养细菌和潜在固氮细菌进行了总菌计数以及菌株的富集、分离与纯化。经菌落菌体形态观察、16S r RNA基因初步测序排重、固氮基因nif H的PCR检测,分别选取48株可培养分离细菌和31株潜在固氮菌进行了基于16S r RNA基因全序列测定的系统发育分析。目的是初步了解该特殊生境中可培养细菌(包括潜在固氮菌)的多样性及其分布状况,为进一步研究它们在此生境中的生态功能奠定基础。实验结果表明,可培养细菌在5个采集样品中的总菌数为BTTNATMT=MS,严格无氮培养基分离菌总菌数为BTATMTTNMS。48株可培养代表菌分属于Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes 4个门的7纲、14属之中,它们在5个样品中的多样性程度为BT(6纲、6属)MT(4纲、6属)AT、MS(均为3纲、3属)TN(2纲、3属),优势菌群主要分布在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属(20.8%,集中在AT、BT、MS样品中)和β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属(35.4%,集中在MS样品中),表现出一定程度的系统发育多样性。潜在固氮菌实验结果表明,能在严格无氮培养基上生长且可检测到nif H的31株代表菌具有极为单一的系统发育多样性。其中90.32%菌株集中在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属,仅在MT和MS样品中有3株菌分布在α-proteobacteria纲的Rhizobium属、β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属和Actinobacteria纲的Arthrobacter属,它们与分离自其他极端环境的相关标准菌株具有高度16S r RNA基因同源性。另外,本实验还发现有8株菌的16S r RNA基因序列与相关标准菌株的相似度低于98.50%,推测它们具有成为该特殊生境下新种的潜质。     

内蒙古河套灌区湿地芦苇根际可培养细菌多样性

以内蒙古河套灌区湿地植物芦苇(Phragmites australis)根际土壤为材料,采用分离培养法对天然湿地和退化湿地的芦苇根际细菌多样性进行了研究。16SrRNA基因系统发育分析的结果显示,分离自天然湿地芦苇根际的45株细菌分属于γ-变形菌纲(44.44%)、厚壁菌门(Firmicutes)(42.22%)和放线菌门(Actinobacteria)(13.33%)3大类群,其中,γ-变形菌纲为最优势类群,芽孢杆菌属(Bacillus)(42.2%)为最优势菌属;分离自退化湿地芦苇根际的44株细菌分属γ-变形菌纲(13.63%)、β-变形菌纲(6.82%)、厚壁菌门(47.73%)及放线菌门(Actino-bacteria)(31.82%)4大类群,其中厚壁菌门为最优势类群,芽孢杆菌属(40.9%)为最优势菌属。研究结果表明,天然湿地和退化湿地芦苇根际细菌都具有较丰富的多样性,但天然湿地与退化湿地芦苇根际细菌群落结构存在一定差异。     

Screening and molecular classification of low-temperature protease from Antarctic microorganism and its characterization

<正> 107 strains producing protease were screened from 260 strains of Ant-arctic psychrophilic bacteria,among which proteolytic activity of five strains wasmore than 45 U ml~(-1).The 16S rRNA gene sequences homology and phylogenet-ic analysis of five Antarctic psychrophilic bacteria showed that NJ276、NJ5-9、NJ16-70、NJ345 belonged to the described genus Pseudoalteromonas and NJ341belonged to the genus Colwellia.The growth and the protease characteristic offour Antarctic psychrophilic bacteria had been studied,and the result showedthat the optimal temperature for growth and protease-producing of four strainswas about 10℃.Their growth and protease-producing were still high during in-cubating 2-5 days.The maximum proteolytic activity occurred at pH 9 for fourAntarctic psychrophilic bacteria.The optimal temperature of protease action ofboth strains NJ276 and NJ5-9 was about 50℃,however,the optimal temperatureof protease action of both strains NJ341 and NJ345 was about 40℃,and theirproteolytic activity under 0℃ exhibited nearly 30% of the maximum activity,but their thermal stabilities were weaker.These results indicated that proteasesfrom NJ341 and NJ345 were low-temperature proteases.     

产低温超氧化物歧化酶南极菌株的筛选、鉴定及其部分酶学性质

从421株南极细菌中筛选出产超氧化物歧化酶南极细菌NJ062、NJ379、NJ522和NJ548。它们的最适生长温度在10-15℃之间,在0℃均能生长,属于嗜冷菌。4株南极嗜冷菌均含有一种类型的SOD同工酶。菌株NJ062的超氧化物歧化酶为Mn-SOD;菌株NJ379,NJ522和NJ548的超氧化物歧化酶均为Fe-SOD。它们所产的超氧化物歧化酶最适酶活温度大约在40-50℃,在0℃仍有较高的活性,为最高活性的20%-35%,热稳定性较差,属低温酶。通过16S rDNA序列对4株产低温超氧化物歧化酶的南极嗜冷菌NJ062、NJ379、NJ522和NJ548进行鉴定。结果表明,它们均属于细菌域(Bacteria)中的紫细菌类群(Proteobacteria)中的γ-亚群。其中菌株NJ062属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonassp.);NJ379属于希瓦氏菌属(Shewanellasp.);NJ522和NJ548属于海单胞菌属(Marinomonassp.)。     

南极普里兹湾可培养浮游细菌群落结构研究

针对南极普里兹湾内达恩利角附近海域的3个测站共12份海水样品,采用寡营养培养基分离培养极地浮游细菌,通过PCR方法获取其中95株细菌的16S rRNA基因序列。序列分析结果表明,分离获得的95株细菌分属α-变形杆菌纲(Alphaproteobactia)、γ-变形杆菌纲(Gammaproteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3个类群下的35个不同分类单元,其中α-变形杆菌纲为优势细菌,在不同水层中所占的比例为52.6%—62.5%。通过Shannon多样性指数分析发现,南极普里兹湾陆架区测站P2-14多样性指数较陆坡区两测站P2-11和P2-8的高,细菌多样性与浮游植物量和生产力水平呈现正相关。表层细菌Shannon多样性指数最低,50 m水层最高,100和200 m水层多样性指数变化不明显,真光层水体中细菌垂直分布与营养盐和溶解氧浓度存在关联。此外,采用寡营养陈海水培养基,还获得了一些与已报道的16S rRNA基因序列相似性较低的菌株,它们代表了微生物新物种,可能也是南极真光层特有的细菌。研究工作表明,南极普里兹湾真光层水体中蕴藏着丰富的浮游细菌资源,它们有待保护、开发和利用。     

Isolation of novel psychrophilic bacteria from Arctic sea ice

The phylogenetic diversity of culturable psychrophilic bacteria associ ated with sea ice from the high latitude regions of Canadian Basin and Chukchi S ea,Arctic,was investigated.A total of 34 psychropilic strains were isolated u sing three methods of(Ⅰ)dilution plating(at 4 ℃),(Ⅱ)bath culturing(at-1 ℃)and dilution plating,and(Ⅲ)cold shock(-20 ℃ for 24 h),bath culturin g and dilution plating under aerobic conditions.Sea-ice samples were exposed to-20 ℃ for 24 h that might reduce the number of common microorganisms and encou rag e outgrowth of psychrophilic strains.This process might be able to be introduce d to isolation psychrophilic bacteria from other environmental samples in future study.16S rDNA nearly full-length sequence analysis revealed that psychrophil i c strains felled in two phylogenetic divisions,γ-proteobacteria(in the gen era Colwellia、Marinobacter、Shewanella、Glaciecola、Marinomonas and Pseudoalt eromon as) and Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides(Flavobacterium and Psychrof lexus).Fi fteen of bacterial isolates quite likely represented novel species(16S rDNA seq uence similarity below 98%).One of strains(BSi20002)from Canadian Basin showe d 100% sequence similarity to that of Marinobacter sp.ANT8277 isolated from the Antarctic Weddell sea ice,suggesting bacteria may have a bipolar distribution at the species level.     

河西走廊黑戈壁生态系统中可培养细菌分布特征及抗辐射活性

黑戈壁区域具有干旱、强辐射等极端环境条件，鲜有人类踪迹，相关生物学研究报道较少，其中微生物研究未见报道。本研究首次针对黑戈壁生态系统中微生物分布特征开展研究，对河西走廊黑戈壁生态系统中不同生境土壤样品进行可培养细菌分离。结果表明：河西走廊黑戈壁生态系统中每克土壤可培养细菌数量（CFU）为2.3×10⁴~1.49×10⁶，不同生境土壤的可培养细菌具有明显差异，可培养细菌主要富集于石下生境，黑戈壁中砾石下为微生物提供了相对较适宜的生境；土壤总碳是影响黑戈壁土壤细菌数量的主要因素。结合16 S rRNA基因序列比对，分析共鉴定可培养细菌118株菌株，菌株主要归类于放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）和异常球菌-栖热门(Deinococcus-Thermus)4个类群，其中放线菌门和厚壁菌门是优势门；芽孢杆菌属（Bacillus）、链霉菌属（Streptomyces）是优势属，10株细菌菌株为潜在新种。从分离菌株中筛选出了多株抗辐射活性较高的菌株，其中7株活性显著高于阳性对照耐辐射奇球菌（Deinocccus radiodurans），为进一步筛选研究细菌抗辐射机制及抗辐射活性物质提供菌株资源。     

盐度对北极海冰细菌生长的影响

从中国第二次北极科学考察采集的海冰样品中分离到8种细菌,研究了盐度对其生长的影响。结果表明,8株海冰细菌对盐度有着广泛的适应性,在盐度为30-90的范围内均可较快生长,其中菌株BJ2、BJ3和BJ7的盐耐受性较强。进一步的研究表明,BJ2、BJ3和BJ7在0-150 的盐度范围内均有不同程度的生长,盐度为0-30时,菌株的生长最快;盐度为180时,这三株菌株也均有短暂的生长。随着盐度的增加,三株菌株生长的延迟期增加,到达生长稳定期的时间也相应增加。温度对菌株BJ2、BJ3和BJ7的盐耐受性也有着一定的影响,随着温度的升高, 菌株的生长速度变慢,但盐耐受性有所增加。     

Screening on DHA-producing Antarctic bacteria N-6 and its cultural conditions

In Antarctic, the geography and climate differs from those in other places, and the bacteria there have adapted well to the environment there. Two hundred strains of bacteria were isolated from the sea ice in Antarctica. The bacteria were screened for DHA by means of GC, with fish oil as the standard. Seven strains containing DHA or EPA were obtained, among which the strain of No. N-6 was outstanding. And the component of DHA was identified by GC-MS. The relative content of DHA in N-6 was 8.72%, and total lipids in dry bacteria was 22.54%. The effects of some factors, including temperature, salinity and pH value, on the growth and DHA-content of strain N-6 were studied. The results show that the DHA-content is relatively high when in low temperature and high pH, and the bacterium is psychrophilic, alkalophilic.