不同降压过程对深海海水中可培养细菌群落组成的影响

【目的】控制不同的压力变化过程,比较对深海水样中可培养细菌组成的影响,探讨马里亚纳海沟深海水样中可培养细菌在不同降压处理过程下的丰度变化和群落组成。【方法】利用保压技术采集无污染、深度6001 m的深海水样后,模拟缓慢降压和快速降压过程,通过2216E培养基及2216E加氧化三甲胺(TMAO)富集培养基,对分离得到的可培养菌株进行16S rRNA基因测序分析和丰度检测。【结果】通过缓慢降压和快速降压处理后,深海海水样品中可培养细菌的丰度和群落组成差异较大。其中,在缓慢降压处理的样品中,平均丰度约为190 CFU/mL,且种群组成单一,以Bacillus属为主(占总菌落数的96%);而快速降压处理的样品中,平均丰度约为437 CFU/mL,主要分布在4个属中:Bacillus (占总菌落数的27.8%)、Achromobacter (24.4%)、Microbacterium (34.4%)和Pseudomonas (13.7%)。值得一提的是,添加TMAO后,2种降压过程处理的样品中,可培养细菌的平均丰度均没有明显提升,但样品中的可培养细菌种类明显提升,部分种属的丰度也发生了明显的变化。此外,一些种属仅在特定的压力和底物存在的条件下出现。【结论】不同的降压方式能够影响深海海水中可培养细菌的丰度和群落组成,添加TMAO的富集实验表明可以增加分离到的细菌的种类,为下一步的深入研究提供良好的研究基础。

微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌的能量代谢途径分析

【目的】微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌广泛分布于海洋及非海洋环境中,具有多种代谢途径以适应复杂多样的生境。本研究从能量代谢途径角度出发,探究该属菌株对不同生境的适应能力。【方法】从美国国家生物科技数据中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)数据库中获取146个Exiguobacterium属菌株的基因组,查找并统计光营养、厌氧呼吸和底物代谢等多种能量代谢途径的关键蛋白或关键酶基因在各菌株基因组中的分布,包括光营养型的视紫红质基因、厌氧呼吸营养型的钼辅因子合成蛋白基因,以及底物代谢营养型中乙醛酸分流途径的异柠檬酸裂解酶及苹果酸合酶基因等。根据对应的氨基酸序列构建视紫红质、MoaC和异柠檬酸裂解酶的系统发育树,分析不同能量代谢途径在该属菌株进化过程中的保守性,推测其对于该属菌株的重要性。【结果】Exiguobacterium属中50%的种具有视紫红质基因,其中分离自非海洋生境的菌株更趋向于含有视紫红质基因。本研究所统计的全部非海洋生境菌株中,含有视紫红质基因的菌株占比约为70%,而在海洋生境菌株中该比例仅为19%。Exiguobacterium属约27%的种存在钼辅因子合成蛋白基因,分离自海洋环境的菌株有该类蛋白的可能性更高(32%:21%),具有完整钼辅因子合成途径的菌株集中于进化树同一分支上的少数种。该属约61%的种存在乙醛酸分流途径相关酶基因,这些种隶属进化树的同一分支,且种内所有菌株都具备相关基因,表明乙醛酸分流途径在Exiguobacterium属的分布具有种特异性。【结论】Exiguobacterium属细菌具有多种能量代谢途径相关基因,包括基于视紫红质的光营养型能量代谢途径、基于钼酶的厌氧呼吸型能量代谢途径和底物代谢营养型能量代谢途径中的乙醛酸分流途径。能量代谢途径多样性可能是Exiguobacterium属细菌适应复杂多样生境的机制之一。此外,本研究发现Exiguobacterium属中不同种、同种不同菌株间存在能量代谢途径差异,且能量代谢途径在该属内的分布多不具备种特异性,表明仅通过16S rRNA基因种属鉴定来预测目标菌株的代谢类型可能有较大偏差和局限性。