抗重金属型锰矿假氨基杆菌JH-7T的多相分类学鉴定和基因组分析

摘要

本研究从锰矿淤泥分离到一株革兰氏阴性、好氧、不运动性、产荚膜短杆状的细菌JH-7T。分析发现菌株JH-7T可以耐受6％的NaCl和多种重金属和抗生素。该菌株在纯培养条件下可有效的去除锰离子。菌株JH-7T在重金属污染的生物修复等应用上表现出较好的潜力。
　　16S rRNA基因序列分析表明，菌株JH-7T与Pseudaminobacter salicylatoxidansBN12T Mesorhizobium thiogangeticum SJTT和Pseudaminobacter defluvii THI051T序列相似性最高，分别为97.4％、97.0％和96.5％。系统发育进化树显示菌株JH-7T与Pseudaminobacter属的2个菌株聚类在一起。菌株JH-7T与P.salicylatoxidans BN12T和P.defluvii THI051T的DNA-DNA杂交值分别为34.8％和20.1％，主要的脂肪酸(＞10％)为C18∶1ω7c， C19∶0 cycloω8c和C16∶0，基因组G+C含量为61.6 mol％，多胺为对高亚精胺(83％)和腐胺(17％)，唯一的呼吸醌为泛醌-10(Q-10)，极性脂成分是磷脂酰单甲基乙醇胺(PME)、双磷脂酰甘油(DPG)、磷脂酰甘油(PG）、磷脂酰胆碱(PC)、2种未知的氨脂(AL)和2种未知的极性脂(L)。与Pseudaminobacter属的参考菌株相比，菌株JH-7T在生理生化分类特征上又表现出了一定的特异性。例如，菌株JH-7T在产硫化氢、水解吐温40和吐温60、脂肪酶(C8)活性、核糖的利用等反应上都是阴性的;而在D-半乳糖产酸和D-果糖的利用反应上都是阳性的。通过以上多相分类学分析，菌株JH-7T被认为是一株Pseudaminobacter属的新种，命名为锰矿甲氨基杆菌Pseudaminobacter manganicus sp.nov.。
　　为了从基因组层面进一步明确菌株JH-7T的系统分类学地位，并探索其在重金属抗性、耐盐和耐抗生素等多个抗逆特征的基因组学基础，我们测定了菌株JH-7T的基因组草图。菌株JH-7T基因组大小为4，842，937 bp，包含了60个contig，4504个编码基因，71个RNA基因。比较基因组学分析发现，菌株JH-7T与参考菌株Pseudaminobacter salicylatoxidans KCT001在基因组大小、G+C含量和蛋白编码基因数是相似的，而ANI(Average Nucleotide Identity)比对结果为75.9％，表明这两株菌具有明显的种间差异。菌株JH-7T基因组中存在多个与菌株抗逆性相关的基因，这些基因大多是编码转运蛋白和外排蛋白，它们能够保持菌株胞内外物质的平衡，使菌株能够应对各种复杂的有害环境。例如，MntH是一个二价阳离子转运蛋白，能够有选择性的对于Mn2+、Cd2+、Zn2+等离子进行吸收，从而减少他们胞内的积累。糖基水解酶的预测分类结果表明，菌株存在多个肽聚糖水解酶，有潜在的应用价值。
　　总之，本研究结果增强了对锰矿地区微生物种群结构的认识，丰富了Pseudaminobacter属的多样性，为其后续在重金属污染修复等的应用上提供了微生物和基因组资源。

目录

声明

摘要

缩略语表

1 引言

2 锰矿地区重金属污染问题

2．1 我国锰矿地区重金属污染现状

2．2 重金属污染的危害

2．3 重金属污染的微生物修复

3 微生物的多样性与分类鉴定

3．1 微生物的多样性

3．2 微生物的多相分类学

4 Pseudaminobacter属的简介

5 微生物基因组学

5．1 微生物基因组学概况

5．2 微生物基因组的注释

5．3 基因组学与微生物分类

6 研究目的、意义与技术路线

第二章 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 实验方法

2．锰矿假氨基杆菌JH-7T基因组分析

2．1 实验方法

第三章 结果与分析

1．1 锰矿淤泥中抗重金属型菌株筛选

1．2 菌株JH-7T基因型特征

1．3 菌株JH-7T表型特征

1．4 化学分类学特征

2 锰矿假氨基杆菌JH-7T基因组分析

2．1 基因组测序信息

2．2 基因组注释和分析

2．3 比较基因组学分析

第四章 讨论

1．锰矿假氨基杆菌JH-7T的多相分类学鉴定

2．菌株JH-7T基因组的分析

参考文献

附录

发表和待发表论文情况

致谢