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聚球藻和共栖异养细菌相互作用关系初步研究

2020-12-02阅读(918)

聚球藻和共栖异养细菌相互作用关系初步研究

论文摘要

海洋浮游植物贡献了全球一半的初级生产力,光合自养生物与异养微生物的相互作用是真光层海洋生态系统的核心,塑造了上层海洋生态系统的结构和多样性。聚球藻是海洋光合自养生物的重要代表类群之一,在全球海洋广泛地分布,因此研究聚球藻和异养细菌的相互作用关系对理解海洋中的种间关系以及生物地球化学循环都至关重要。本研究将聚球藻与其共栖异养细菌作为研究体系,对隶属于聚球藻5.1类群的III子类群的寡营养生态型聚球藻Synechococcus sp.YX04-3和隶属于聚球藻5.2类群的CB5子类群的富营养生态型聚球藻Synechococcus sp.XM24共栖体系中光合自养和异养微生物相互作用展开研究,从生理、生化、基因组和蛋白表达特征来研究它们之间的相互作用关系,主要结论如下:（1）在91天培养中,聚球藻Synechococcus sp.YX04-3丰度从1.43 × 107 cells mL-1 增加到1.60 ×108 cells mL-1,共栖异养细菌丰度从7.78 ×106 cells mL-1增加到6.39 ×108 cells mL-1,主要的异养细菌来自于黄杆菌、浮霉菌、y-和α-变形菌等四个类群,在共栖体系中进行着游离或附着的生活方式。通过宏基因组分箱技术,获得了包括聚球藻在内的6个高质量的细菌基因组。利用宏蛋白质组数据并结合优势细菌的基因组分析表明,聚球藻的代谢过程主要包括无机营养盐吸收、光合作用以及有机物的合成和释放,两株黄杆菌Muricaud 和Winogradskyella以及SM1A02类群的一株浮霉菌偏好降解复杂化合物和生物聚合物,α-变形杆菌Oricola sp.主要通过ABC、TRAP和TTT转运系统代谢吸收低分子量有机物。不同类群的异养细菌协同作用,利用聚球藻产生的高分子量有机物质,将其矿化成无机营养盐供聚球藻利用,实现了共栖体系中营养物质循环。同时,活性氧的去除和维生素的运输在共同维持聚球藻-异养细菌共培养体系的稳定中也起到重要作用。（2）与富营养生态型聚球藻Synechococcus sp.XM24共栖的类群中,玫瑰杆菌和黄杆菌是最优势的类群。通过宏基因组分箱技术,获得了Synechococcus sp.XM24共培养体系中的5个高质量的细菌基因组。Marivita sp.XM-24隶属于玫瑰杆菌,基因组数据表明它具有氧化CO、合成和降解PHA、利用ABC、TRAP和TTT转运系统转运多种有机碳和氮磷等营养物质、氧化无机硫等多种潜能,与玫瑰杆菌生态上“多面手”的特征相一致。Fluviicola sp.XM-24隶属于黄杆菌,具有降解聚球藻产生的聚合物、运输碳酸氢盐、水解藻青素、滑行运动和附着聚集以及降解多种多糖的潜在能力,在生态上这个类群被称为聚合物降解“专家”。同时,这两株黄杆菌和玫瑰杆菌都具有超氧化物歧化酶,能够降低共培养体系中的氧化压力。总而言之,聚球藻与共栖异养细菌的共培养体系反映了一个小型生态系统中的代谢和维持机制。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 海洋微型生物及其生态意义
  •   1.2 浮游植物与海洋细菌的相互作用研究
  •     1.2.1 浮游植物与海洋细菌的相互作用关系类型
  •     1.2.2 藻际环境中的主要海洋细菌类群
  •   1.3 蓝细菌与异养细菌相互作用关系研究进展
  •     1.3.1 蓝细菌与异养细菌相互作用关系的研究方法
  •     1.3.2 原绿球藻与异养细菌相互作用关系的研究现状
  •     1.3.3 聚球藻与异养细菌相互作用关系的研究现状
  •     1.3.4 束毛藻与异养细菌相互作用关系的研究现状
  •   1.4 本论文的设计与研究意义
  • 第二章 寡营养聚球藻Synechococcus sp.YX04-3与其共栖异养细菌相互作用关系研究
  •   2.1 研究背景
  •   2.2 材料与方法
  •     2.2.1 实验对象
  •     2.2.2 微生物丰度检测
  •     2.2.3 微生物群落结构多样性
  •     2.2.4 微生物宏基因组
  •     2.2.5 微生物胞外蛋白质组
  •   2.3 结果与讨论
  •     2.3.1 种群动力学变化
  •     2.3.2 群落结构组成及多样性
  •     2.3.3 宏基因组拼接与分箱结果
  •     2.3.4 胞外蛋白质组数据结果
  •     2.3.5 共栖体系中的营养物质循环
  •     2.3.6 共栖体系中的氧化压力
  •     2.3.7 共栖体系中的维生素B12的合成
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 基于宏基因组数据分析富营养聚球藻Synechococcus sp.XM24共栖玫瑰杆菌和黄杆菌的基因组和代谢潜能
  •   3.1 研究背景
  •   3.2 材料与方法
  •     3.2.1 实验对象
  •     3.2.2 微生物宏基因组
  •   3.3 结果与讨论
  •     3.3.1 共栖体系微生物群落结构多样性
  •     3.3.2 宏基因组基本信息
  •     3.3.3 代谢“多面手”Marivita sp. XM-24的基因组特征和代谢潜能
  •     3.3.4 聚合物降解“专家”Fluviicola sp. XM-24的基因组特征和代谢潜能
  •     3.3.5 氧化压力和超氧化物歧化酶
  • 12的合成'>    3.3.6 维生素B12的合成
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 本研究的主要结论、创新性与展望
  •   4.1 主要结论
  •   4.2 创新性
  •   4.3 展望
  • 参考文献
  • 发表文章
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 卢佳瑶

    导师: 郑强

    关键词: 聚球藻,异养细菌,相互作用关系

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 厦门大学

    分类号: Q948.8

    总页数: 103

    文件大小: 5866K

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