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放线菌是产生天然生物活性物质的重要微生物资源,广泛分布于多种生境,尤其是土壤。许多土壤放线菌在有机物的降解和物质循环中亦发挥着重要作用。我国南方热带和亚热带地区分布着大面积红壤,因其缺乏有机碳,富含铁、铝氧化物,呈酸性、红色,是嗜酸放线菌的适宜栖息地。目前对该生境中放线菌的多样性和次级代谢潜力尚未有深入研究。本论文在前人基础上取得了如下进展: 对分离自江西省六个地区红壤的600株放线菌进行了评估。pH梯度实验表明,它们绝大多数属于嗜酸放线菌(71%),其余为耐酸放线菌。通过16S rRNA基因序列分析,将这些菌株归入放线菌纲内7个目、10个科、26个属,多样性远高于其它酸性土壤的报道。其中至少49个系统发育型可能代表新分类单元,归属于链霉菌属和14个稀有菌属。活性测定发现,这些放线菌对四种致病真菌以及耐药金黄色葡萄球菌具有突出的拮抗活性,并具有突出的几丁质降解活性。对分布于20个属的107株放线菌进行了化学分析,从52株菌中发现了至少193个化合物,其中125个可能是新化合物,由12个属的39株菌产生。红壤放线菌可能主要通过产生聚醚类离子载体、铁离子载体以及几丁质酶来拮抗真菌。链霉菌科、假诺卡氏菌科和链孢囊菌科内的分离菌株不仅多样性丰富、序列新颖,而且具有较好的抗菌活性和产生次级代谢产物的能力,可作为红壤放线菌重要资源类群,进一步深入开发和利用。 一簇分离自江西鹰潭刘家站的中度嗜酸链霉菌(OTU6)经多相分类鉴定为一个新种,命名为Streptomyces rubrisoli sp.nov.,与分离自超镁铁质氧化土的Streptomyces ferralitis亲缘关系最近。该种群菌株的16S rRNA基因和5个保守蛋白基因序列相似性均较高,地理分布具有偏好性,抗真菌活性突出,对Zn2+、Ni2+、Co2+离子具有良好的耐受性,且能够产生互为立体异构的2个大环内酯类新骨架化合物。对代表菌株FXJ1.532进行了全基因组测序。其基因组相对较小,约6.9 Mb;含有30个次级代谢产物合成基因簇,且绝大多数与已知基因簇的同源性低或没有同源性,聚酮类和萜类是主要的次级代谢基因簇;含有多个几丁质酶和壳聚糖酶基因。 为满足日益增长的粮食需求,红壤地区的自然土正在转变为耕种用土。为揭示土地利用方式转变对红壤原核生物(特别是放线菌)群落多样性、组成和结构的影响,我们对江西6个地区两类生态体系下的30份红壤样品进行16S rRNA基因V6区高通量测序分析。其中的优势原核生物门类(整体相对多度大于1%)为Proteobacteria、Acidobacteria、 Actinobacteria、Firmicutes、Chloroflexi、Planctomycetes、 Verrucomicrobia、Thaumarchaeota、Bacteroidetes。自然区红壤和耕种区红壤原核生物的α多样性和物种丰度没有显著差异,暗示在所研究位点上土地利用方式改变并没有减少原核生物多样性。PCoA分析发现,原核生物群落组成在耕种区红壤中较为相似,而在自然区红壤中的变化较大,表明农业实践减少了β多样性。此外,耕种体系中Actinobacteria和Planctomycetes的相对多度显著下降,而Chloroflexi的多度显著升高。各优势原核生物门类的相对多度与不同的土壤因子相关。放线菌门在30份样品中的相对多度从1.3%到28.5%不等,覆盖6个纲、17个目、38个科,至少122个属。其β多样性的变化和总体原核生物结果类似。Mantel test、CCA以及VPA分析结果表明,pH、Ca、TP是影响红壤原核生物和放线菌群落结构的主要非生物因素。网络分析发现,放线菌主要与其它原核生物门类形成负关联(互斥)的相互作用;在耕种区红壤中,纤线杆菌属(Ktedonobacter)是和放线菌形成负关联的主要类群,暗示它们之间可能存在竞争关系。 本论文结果表明分离自红壤的放线菌是寻找新天然产物的理想资源,部分菌株具备生物防控致病真菌的应用潜力。随着土地利用方式的改变,土壤因子和物种互作共同影响了红壤地区的原核生物群落组成和结构。