运城盐湖细菌群落结构及生态多样性分析

运城盐湖作为一个人类活动深入参与的高盐环境,其中的细菌群落结构及生态多样性既有盐湖环境的共性,又有自身的特殊性。【目的】运城盐湖湖水颜色丰富,蕴含着大量嗜盐及耐盐微生物资源。为了深入探究运城盐湖细菌资源分布规律,对不同水域中细菌多样性和群落结构进行研究,探讨运城盐湖不同水域中细菌群落结构的变化规律。【方法】基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序,对运城盐湖不同水域的细菌群落结构进行分析,同时对微生物的潜在代谢功能进行预测。【结果】运城盐湖不同水域中的优势细菌类群有所差异,在盐湖中部,假单胞菌门(Pseudomonadota)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)是优势类群;而在运城盐湖东部,芽孢杆菌门(Bacillota)则是主要类群;在运城盐湖西部,髌骨菌门(Patescibacteria)类群较为丰富。对运城盐湖不同区域的细菌多样性进行分析,数据显示盐湖中部浅黄色湖水中微生物多样性显著高于盐湖东部和西部区域,但盐湖中部红色湖水区域的微生物多样性较低。另外,在盐湖中部,湖水颜色不同的区域细菌物种分布也具有较大的差异。对运城盐湖细菌代谢功能进行预测分析发现,在盐湖不同区域的微生物参与的代谢通路活性各不相同,表现出较强的区域分布性,盐湖东部和西部的微生物代谢比盐湖中部更具有活性。【结论】运城盐湖微生物多样性丰富,不同水域的细菌多样性具有显著差异,盐湖不同水域的环境对细菌群落结构具有一定影响。本研究为运城盐湖细菌资源多样性的保育及开发利用提供了重要的理论基础。

山西运城盐湖土壤沉积物细菌多样性及影响因素分析

地处山西省西南部的运城盐湖历史悠久,气候特征与地理环境独特,蕴藏着丰富的微生物资源,研究其土壤沉积物生态系统对了解盐碱地土壤细菌多样性及其功能具有重要意义。【目的】探究运城盐湖土壤与沉积物中细菌的多样性,分析其影响因素,为盐碱地土壤生态系统的可持续管理和纯培养物挖掘提供科学依据与参考。【方法】对运城盐湖6个采样点的18个样品进行土壤理化分析,结合16S rRNA基因的扩增子高通量测序,分析环境因素对细菌多样性的影响。【结果】假单胞菌门(Pseudomonadota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和芽孢杆菌门(Bacillota)为运城盐湖土壤微生物的优势类群,多样性和群落组成分析显示不同采样点间的微生物存在明显差异。典型相关分析(canonical correlation analysis,CCA)表明,总溶解固体(total dissolved solids,TDS)、总氮(total nitrogen,TN)、总碳(total carbon,TC)和SO_(4)^(2−)对土壤微生物多样性的影响最大,其次为Na^(+)、Ca^(2+)、Cl^(−)、土壤有效磷(available phosphorous,A-P)和pH,HCO_(3)^(−)、硝态氮(nitrate nitrogen,NO_(3)^(−)-N)、氨态氮(ammonia nitrogen,NH_(4)^(+)-N)、K^(+)和Mg^(2+)的影响较小。【结论】运城盐湖土壤微生物拥有较高的多样性,与环境因子关系密切。本研究完善了运城盐湖土壤细菌资源的生物信息,为盐湖细菌资源的挖掘和研究提供了理论依据。

嗜盐微生物资源及其生物活性物质研究进展

嗜盐微生物是一类只有在一定浓度的盐介质中才能良好生长的特殊微生物资源,通常分布于盐湖、盐碱地、盐场 和盐渍食物等各种高盐环境中,是极端微生物的重要组成部分。由于特殊的生存条件,嗜盐微生物形成了独特的基因 类型、生理结构和代谢机制,是研究生物进化、生命起源及生物多样性的重要材料。此外,作为一类极具应用前景的微 生物资源,嗜盐微生物可产生许多具有特殊功能的代谢产物,在食品、医药、造纸和环保等领域具有十分重要的开发利 用价值。本文主要针对嗜盐微生物的种类、分类地位、嗜盐机制及其产生的各种生物活性物质与应用等作一简要概述。

信号分子AI-2合成关键基因luxS对嗜盐喜盐芽孢杆菌盐适应性的影响

【背景】群体感应信号分子AI-2是由S-核糖基高半胱氨酸裂解酶(S-ribosylhomocysteinase,LuxS)和S-腺苷高半胱氨酸核苷酶(S-adenosylhomocysteine nucleosidase,Pfs,也被称为MtnN)催化S-腺苷高半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine,SAH)生成的4,5-二羟基-2,3-戊二酮(4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione,DPD)自发环化形成,在细菌中广泛参与调节多种重要的生理过程,如趋化、生物发光、生物膜形成等;然而该信号分子对嗜盐喜盐芽孢杆菌盐适应性的影响尚未报道。【目的】对嗜盐喜盐芽孢杆菌(Halobacillus halophilus)群体感应信号分子AI-2进行体外合成并揭示AI-2对嗜盐喜盐芽孢杆菌盐适应性的影响。【方法】以嗜盐喜盐芽孢杆菌为研究对象,首先通过实时定量PCR分析luxS转录水平与盐浓度之间的联系;之后对LuxS、MtnN-1、MtnN-2、MtnN-3进行多序列比对分析寻找其关键氨基酸位点并通过异源表达纯化4种蛋白进行AI-2的体外合成;最后使用同源重组方法敲除luxS并通过盐胁迫、胞内相容性溶质含量检测、生物膜形成检测等试验研究luxS对嗜盐喜盐芽孢杆菌盐适应性的影响。【结果】实时定量分析表明嗜盐喜盐芽孢杆菌中luxS的转录水平随盐浓度上升而上调,而且受到Cl离子浓度的正向调控。生长曲线结合生物发光试验表明随着嗜盐喜盐芽孢杆菌的生长,培养液上清中AI-2活性在15 h达到最大,此外随着盐浓度的提高,其AI-2活性也会增强。体外酶促反应试验表明LuxS能够与MtnN-1或MtnN-2共同催化合成AI-2。利用同源重组技术成功构建了嗜盐喜盐芽孢杆菌luxS缺失突变体,在低盐条件下(0.5 mol/L NaCl)野生型、luxS缺失突变体和互补菌株的生长曲线无明显差异,而在高盐条件下(3.5 mol/L NaCl)luxS突变体的生长较为缓慢,互补菌株则能够恢复到与野生型相似的生长状况。此外,luxS的缺失会导致嗜盐喜盐芽孢杆菌在高盐条件下的盐胁迫存活率、胞内相容性溶质含量以及生物膜形成能力的下降,而互补菌株则可以恢复到接近野生型的水平。【结论】嗜盐喜盐芽孢杆菌能够合成信号分子AI-2,其luxS受到Cl离子浓度的正向调控并对其盐适应性具有重要的调控作用,为进一步研究嗜盐喜盐芽孢杆菌的盐适应性调节机制提供基础。