滨珊瑚共附生细菌多样性及其纯培养研究

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珊瑚礁生态系统是全球生产力最高的生态系统之一,在海洋环境的物质循环与能量流动中发挥了重要作用,并以不到1%的覆盖面积为沿海数百万人提供了食物及收入来源。然而目前研究显示全球活珊瑚覆盖率正因人类活动影响和自然环境变化而逐渐降低,如人类过度捕捞活动,大型机械破坏珊瑚礁区,CO2过度排放导致的全球变暖,以及海洋酸化导致的珊瑚骨骼的侵蚀等。国内外大量研究指出当珊瑚受到环境压力时,珊瑚共附生细菌群落组成会发生变化,这种变化可能与珊瑚健康维持和恢复有关,对珊瑚共附生细菌的研究将有助于我们深入了解细菌与珊瑚健康关系,理解珊瑚退化的内在机理,为珊瑚礁健康的恢复创造机会。然而珊瑚共附生细菌研究起步晚,对珊瑚共附生细菌的研究还有待进一步探索。目前澄黄滨珊瑚所代表的块状珊瑚在多个地点代替枝状珊瑚成为优势种,证明块状珊瑚有更强的适应能力和抗干扰能力,因此本论文选取澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和团块滨珊瑚(Porites lobata)作为研究对象,分析其共附生细菌多样性,并对其进行纯培养研究。首先,利用高通量测序技术从整体上对滨珊瑚共附生细菌多样性进行研究。16S rRNA基因V3-V4高变区高通量测序结果显示:两种滨珊瑚的主要细菌类群及其最高占比为:变形菌门(Proteobacteria),86.11%、拟杆菌门(Bacteroidetes),23.13%、蓝细菌门(Cyanobacteria),16.05%、放线菌门(Actinobacteria),4.87%,以及厚壁菌门(Firmicutes)2.4%等。研究同时表明珊瑚宿主种类及其生长环境都会对共附生细菌群体结构构成明显影响。此外相关数据还表明疑似致病菌Vibrio sp.和益生菌Pseudoalteromonas sp.,Ruegeria sp.等大量共存于健康珊瑚中。其次,利用纯培养技术对涠洲岛人工养殖的澄黄滨珊瑚共附生细菌进行了纯培养。寡营养培养累计获得细菌纯培养302株,其中从海洋琼脂2216E培养基中得到123株;海水GYP琼脂培养基中得到66株;海水R2A琼脂培养基中得到113株。经16S rRNA基因初步鉴定,这些菌株分属于6个门,即变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),11个纲,18个目,30个科,63个属,包括疑似新物种18种。可培养细菌集中于变形菌门α-变形菌纲,拟杆菌门黄杆菌纲,而高通量测序技术获得的细菌主要集中于变形菌门γ-变形杆菌纲拟杆菌门拟杆菌纲,此外高通量测序技术发现存在大量伯克氏菌科青枯菌属细菌,没有获得纯培养。第三,对4株潜在新物种进行了多相分类鉴定。结果发现这4株疑似新菌代表了3个新属4个新种,它们是:珊瑚产硫化氢杆菌(Sulfidibacter coralliicola gen.nov.,sp.,nov.)、涠洲岛滨珊瑚杆菌(Poritesiphilus weizhouensis gen.nov.,sp.nov.)、珊瑚黄绿色杆菌(Prasibacter corallicola gen.nov.,sp.nov.)和珊瑚康氏杆菌(Aliikangiella coralliicola sp.nov.)。其中珊瑚产硫化氢细菌的H2S产出受营养条件控制,富营养会导致大量H2S产生,进而可能会对珊瑚礁生态系统造成损害。最后本研究通过免培养和纯培养手段发现疑似致病菌和益生菌共存于健康珊瑚中,环境条件的变化可能会通过微生物代谢改变细菌群落结构进而影响珊瑚健康。然而本研究仅仅揭开了珊瑚共附生微生物的冰山一角,受纯培养限制优势共附生微生物如Ralstonia sp.等的功能还有待进一步研究。
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