青岛潮间带沉积物细菌、浒苔多糖降解细菌的多样性分析及PL37家族浒苔多糖裂解酶的酶学性质研究

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潮间带位于陆地及海洋交汇区的前沿,蕴含丰富的微生物资源。潮间带沉积物环境是主要的海滨环境之一,发掘并分析其中的微生物资源,有助于增强对海洋微生物物种多样性的认知,推动海洋微生物代谢特征,生态作用及其应用开发等方面研究。
  浒苔多糖是一种非纤维素的水溶性硫酸杂多糖,在浒苔中含量很高,具有多种生理活性,具有很高的应用价值。浒苔多糖降解细菌的筛选及高效浒苔多糖降解酶的挖掘将为浒苔及浒苔多糖资源高效及高值化利用提供技术支撑。
  本论文中自青岛近海沉积物样品中共分离获得58株细菌菌株并分析了这些可培养菌株的多样性,发现它们隶属于两个细菌门(Proteobacteria和Bacteroidetes门)中的Gammaproteobacteria(49株,84.5%),Alphaproteobacteria(5株,8.6%)和Flavobacteriia(4株,6.9%)三个纲。而Gammaproteobacteria纲的Vibrio(43.1%)和Marinobacter(25.9%)两个属为分离菌株中的优势菌属。在分离菌株中有5株可能代表细菌新物种,本论文对其中一株细菌菌株SM1973T进行了多相分类学研究。菌株SM1973T是好氧的革兰氏阴性细菌,其细胞呈长杆状,有鞭毛。该菌株生长的温度范围为15-37℃(最适生长温度为25℃),生长的NaCl浓度范围为0-5.5%(w/v)(最适生长的NaCl浓度为1.5-2.0%)。菌株SM1973T可还原硝酸盐为亚硝酸盐,水解Tween80和七叶苷但不能水解淀粉,明胶和DNA。菌株SM1973T主要的极性脂包括磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、双磷脂酰甘油(DPG),其主要脂肪酸为summed feature3(C16∶1ω7c and/or C16∶1ω6c,48.8%),C16∶0(25.9%)和summed feature8(C18∶1ω6c and/or C18∶1ω7c,10.5%),主要呼吸醌为Q-9。SM1973T基因组G+C含量为41.1%。在基于16S rRNA基因序列构建的进化树中,菌株SM1973T在Oceanospirillales目成员构成的簇内形成一个独立分支。这些多相分类数据表明菌株SM1973T隶属于Oceanospirillales目内的一个新属,命名为Arenisedimentibacter gen.nov.,并代表该属内的一个新种,命名为Arenisedimentibacter marinus sp.nov.。
  本论文利用浒苔多糖为唯一碳源培养基自浒苔样品中筛选分离获得26株浒苔多糖降解细菌。分离的浒苔多糖降解细菌以Shewanella属(11株,42.3%)和Alkalihalobacillus属(7株,26.9%)的细菌为主。本论文通过测量细菌在浒苔多糖唯一碳源平板上的降解圈直径和菌落直径比(D/d)比较分离菌株对浒苔多糖降解能力,发现有三株细菌(Pseudomonas sp.W2和Mesobacillus sp.E139和E134)具有很强的浒苔多糖降解能力,这为从这些菌株资源中挖掘高效浒苔多糖降解酶奠定了基础。
  本论文自浒苔表面分离的一株细菌Echinicola pacifica HT-3的基因组数据中挖掘得到一个PL37家族的多糖裂解酶(HT-34)基因ht-34,并对其进行了异源表达及纯化。酶学性质测定实验表明该重组酶是一个浒苔多糖特异性裂解酶,其最适酶活温度为40℃,最适酶活pH为8.5,且在无NaCl条件下酶活最高。
  
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