好氧不产氧光合细菌细胞生理特性及菌藻关系研究

摘要

好氧不产氧光合细菌(Aerobic Anoxygenic Phototrophic Bacteria,AAPB)是在海洋真光层广泛分布的功能类群,因对氧气的需求而区别于传统光合细菌,又因具有光合能力而区别于普通异养细菌。目前对这类细菌的研究主要集中在生态分布、多样性、色素及光合原件表达等方面,近30年来,随着AAPB研究的不断深入,其特殊性和重要性日益突显。本论文主要从脂肪酸、碳氮比等细胞生理特性的角度研究AAPB对环境的响应并对菌藻关系作了初步探讨。
　　 本文对Ervthrobacter、Citromicrobium和Roseobacter clade的9株AAPB的脂肪酸组成进行研究,并以相应数量的non-AAPB菌作为参照,着重考察了光照、温度、营养等重要环境因子的影响。结果显示所选菌株普遍具有较高的不饱和脂肪酸(Usaturated Fatty Acids,UFAs),平均含量达到71.12％,且各类UFAs中以summed features8(C18∶1 w7c)含量最高,脂肪酸组成与菌株的系统发生密切相关。对基于16s rDNA和基于脂肪酸的系统发育树的比较暗示了不同种属在环境适应能力上的差异。环境因素主要影响不饱和脂肪酸和羟基脂肪酸,细菌普遍通过调节不饱和度来应对低温胁迫,而AAPB的变化幅度比non-AAPB小,推测脂肪酸在低温下的稳定性有利于该类群在寒冷海域的广泛分布。碳源试验显示出AAPB较弱的异养能力,而引入光照对脂肪酸整体模式的影响远不及碳源,但AAPB菌JL475的二羟基脂肪酸能明显受到光诱导,暗示该成分可能参与了AAPB的光合调控。
　　 碳和氮作为构成生物体的主要元素,在整个微生物细胞与外界环境的平衡调控中扮演了重要角色,而AAPB这一类群的碳氮比研究还处在起步阶段,本文考察了AAPB的碳氮比组成及其对环境的响应。结果表明Roseobactet clade的AAPB在不同的营养状态下能够较大范围地调节自身碳氮比以适应环境变化,在富营养条件下碳氮比显著高于该属的non-AAPB,体现出重要的生态意义。结合连续培养的结果显示,Roseobacter-clade的AAPB在较低的碳氮比培养下具有较高的呼吸活性和单细胞产能,且光照下的产能水平比黑暗条件下多15.8％,预示光合能力可通过增加ATP的方式为AAPB在寡营养海区提供竞争优势。
　　 此外,我们研究了藻类培养液对环境中细菌及AAPB的影响。结果表明,聚球藻和三角褐指藻的藻液均能有效地促进体系中异养细菌的生长,且两种藻液作用效果较一致。AAPB类群对外源藻液添加的响应与普通异养细菌没有显著差异,未表现出该功能类群的特殊性。