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放线菌广泛分布于陆地、海洋、沙漠以及相关动植物宿主,是抗生素和其他活性次级代谢产物的重要来源。据统计,抗生素数据库中超过一半的活性化合物来自放线菌。随着陆源放线菌活性物质重复发现率的升高,人们开始将研究目光投向海洋来源放线菌。目前对于海洋放线菌资源的研究主要集中在海水、沉积物、以及各种海洋动植物中。
海草是海洋生态系统的重要组成部分。近年来国内外对海草的研究主要集中在海草的分类与分布、生态功能、生物量与初级生产力、共附生细菌和真菌等领域,尚无关于海草可培养共附生放线菌的相关报道。
本论文运用微生物学和分子生物学手段,对采自中国陵水新村港的泰莱藻(Thalassiahemprichii)、海神草(Cymodocearotundata)和海菖蒲(Enhalusacoroides)等三种海草可培养共附生放线菌种质资源进行了研究,并就这些放线菌的生物活性和产生活性化合物的潜力进行了初步研究,取得了以下几方面的主要成果:
(1)采用七种不同的培养基对三种海草进行共附生可培养放线菌分离、培养,总共获得放线菌纯培养293株,经16SrDNA鉴定它们属于链霉菌属(Streptomyces)、微杆菌属(Microbacterium)、分支杆菌属(Mycobacterium),小单胞菌属(Micromonospora)、(Actinomycetospora)菌属、野野村胞菌属(Nonomuraea)、疣孢菌属(Verrucosispora)、拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)、糖霉菌属(Glycomyces)、(Isoptericola)菌属、(Prauserella)菌属、克氏库克菌属(Kocuria)、糖单胞菌属(Saccharomonospora)、纤维素菌属(Cellulomonas)以及纤维单胞菌属(Cellulosimicrobium)等15个属,其中疣孢菌属(Verrucosispora)、纤维单胞菌属(Cellulosimicrobium)和(Prauserella)菌属为首次从植物中分离得到。在所得菌株中,放线菌MSD17、GXG、GXE、GX52、HCZ4、M1X63、M8Z38、M1Z45和G2Z20为潜在新种。
同时,通过对不同培养基获得的微生物多样性比较发现,培养基组分和浓度对微生物的生长具有重要影响,部分微生物对宿主成分具有依赖性。
(2)通过功能基因(聚酮合成酶(PKSⅠ、PKSⅡ)和非核糖体多肽合成酶(NRPS))的筛选,大部分菌株的PKSⅡ和NRPS基因筛选结果为阳性,PKSⅠ基因筛选结果阳性率相对较低。菌株GZ38和HCD20三种功能基因筛选结果都为阴性。该研究结果展现了海草共附生放线菌在合成聚酮类及非核糖体肽类物质方面具有较好的潜力。
(3)琼脂块法抗菌实验结果显示:泰莱藻中进行抗菌实验的35株放线菌中有20株放线菌有一种以上抗菌活性,占约51.7%;海神草中进行抗菌实验的24株放线菌中有7株放线菌有一种以上抗菌活性,占约29.2%;海菖蒲中进行抗菌实验的14株放线菌中有7株放线菌有一种以上抗菌活性,占约50%。该研究结果表明海草共附生放线菌在提供生物活性物质方面具有很大的潜力。
综上所述,海草中蕴含着极其丰富的放线菌资源,不同海草所孕育的放线菌资源存在显著的宿主差异。这些放线菌资源是巨大的潜在的活性天然产物来源。