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放线菌是一类具有广泛用途的微生物资源,具有较广的工业应用前景。近年来,由于食品加工业、农产品加工业的快速发展,一些能够耐受高温、高盐、高压的极端酶开发成为很多研究者关注的重点。由于其生理生化、形态、能源利用,适应环境等特征表现出的丰富性,以及生存环境的多态性,所以放线菌具备进一步开发工业催化酶的潜力。目前除普通环境有放线菌资源大量被发掘以外,特别是一些高温、高盐、海洋等极端环境已经有大量放线菌新物种被报道。这也为进一步开发能够耐受极端环境的工业酶提供潜在的菌种资源。而对极端环境微生物地理学的深入研究则有利于了解这些微生物的分布特征,从而实现在实验室内进行培养。
生物地理学是研究生物多样性在不同时间和空间上分布的学科。反应各种生物分布的地理位置,以及它在不同分布带的多样性,丰富度的学科。本研究着眼于新疆盐湖和云南盐矿的菌种资源的多样性分布特征,以及在两大盐环境样品中拟诺卡属(Nocardiopsis)菌株地域分布的差异来阐述极端盐环境微生物分布的独特性。本研究通过从新疆艾丁湖、七角井、罗布泊的盐湖,云南黑井盐矿、江城盐矿、云龙诺邓千年古盐井、洱源乔后盐矿的土样中筛选大量嗜盐放线菌菌株,通过16S rRNA基因的系统发育分析得到70株拟诺卡属(Nocardiopsis)菌株。根据DNA-DNA相似性和16S rRNA基因序列相似性相关性来初步将两大盐环境中拟诺卡属(Nocardiopsis)菌株各个类群划分为7个OTUs(Operational TaxonUnit),并使用该OTUs的典型菌株来进行命名,其中有一个OUT分类地位暂时不明确,可能代表一个潜在新物种,所以本研究将其命名为“NEW”。根据结果,所得到7个OTUs如下所示:.Nocardiopsis terra,Nocardiopsis xinjiangensis,NEW,Nocardiopsis aegyptia,Nocardiopsis lucentensis,Nocardiopsis alba,Nocardiopsiskunsanensis,Nocardiopsis metallicusmei。
随后,使用看家基因分析拟诺卡属(Nocardiopsis)菌株在盐环境中的地理分布特征。主要选择gyrB,rpoB,sodA三个看家基因研究拟诺卡属菌株7个OTUs在不同盐环境的地理学分布特征。根据结果,发现只有3个OTUs(Nocardiopsisterrae,Nocardiopsis xinjiangensis,NEW)在gyrB基因分析中有较弱的地理学分布特征,3个OTUs(Nocardiopsis terrae,Nocardiopsis xinjiangensis,NEW)在rpoB基因中有较为明显的地理学分布特征,4个OTUs(Nocardiopsis terrae,Nocardiopsis xinjiangensis,NEW,Nocardiopsis aegyptia)在soda基因巾有较为明显的地理学分布特征。而在三个基因串联分析(MLST)中,7个OTUs都有较为明显的地域分布特征。因此,推测三个基因受到的环境选择压大小不同。其中rpoB和sodA两个基因受到环境正选择作用大,而gyrB基因受到没有受到正选择作用小。
最后本研究对部分采样点进行了CCA分析。根据结果,发现所选的三个环境理化参数(Na+,K+,pH)对拟诺卡属(Nocardiopsis)菌株地理学分布的形成有一定影响,所以推测环境因子对不同分布带的拟诺卡属(Nocardiopsis)菌株多样性分布和遗传进化有影响作用。