北极王湾可培养细菌的多样性及两株黄杆菌的多相分类学研究

摘要

北极王湾（Kongsfjorden）位于斯匹次卑尔根岛（Spitsbergen，为斯瓦尔巴德群岛最大岛屿）西北海岸，覆盖面积大约有209km2，为北极高纬度地区大陆冰盖边缘处发育的一典型峡湾。该地区蕴含着丰富的微生物资源，由于其特殊的地理位置和气候环境，这些微生物进化出独特的生理代谢特征，具有重要的生态功能，因而具有重要的研究价值和广阔的应用前景。本文自北极王湾海域表层海水、海底沉积物和潮间带砂质沉积物样品中共分离到295株细菌，首先对这些可培养细菌的多样性进行了研究，进一步对分离得到的两株黄杆菌科的细菌进行了多相分类学分析，最终确定了这两株细菌的分类地位。
　　1.北极王湾可培养细菌的多样性分析。
　　本文自北极王湾海底沉积物、潮间带砂质沉积物和膜过滤表层海水样品共分离到细菌菌株295株。对这些细菌的16SrRNA基因序列进行测序，序列分析表明自表层海水样品中分离得到的细菌菌株分别属于γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)的Pseudoalteromonas、Vibrio、Alteromonas和Psychrobacter等属，α-变形菌纲（α-Proteobacteria）的Sphingorhabdus属，芽孢杆菌纲（Bacilli）的Bacillus属，放线菌纲（Actinobacteria）的Kocuria和Rhodococcus等属及黄杆菌纲（Flavobacteriia）的Maribacter、Cellulophaga、Flavobacterium、Bizionia和Olleya等属;自海底沉积物样品中分离得到的细菌菌株分别属于γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria）的Pseudoalteromonas、Enterobacter、Vibrio、Photobacterium、Psychromonas、Alteromonas和Psychrobacter等属，α-变形菌纲（α-Proteobacteria）的Sphingorhabdus属，放线菌纲（Actinobacteria）的微球菌属(Microbacterium)，芽孢杆菌纲（Bacilli）的Bacillus属及黄杆菌纲（Flavobacteriia）的Flavobacterium、Aestuariicola、Algibacter、Formosa、Bizionia和Polaribacter等属;自潮间带沉积物样品中分离得到的细菌菌株分别属于γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria）的Pseudoalteromonas、Psychromonas、Shewanella、Psychrobacter、Marinomonas和Pseudomonas等属和芽孢杆菌纲（Bacilli）的Planococcus属。
　　2.菌株SM1202T的多相分类学研究
　　菌株SM1202T分离于北极王湾海洋沉积物样品。菌株SM1202T在TYS固体培养基平板上形成橙黄色，圆形的，光滑的且凸起的菌落，革兰氏染色反应为阴性，细胞呈杆状，没有鞭毛，可分泌大量的胞外多糖。其生长温度范围为4-35℃，最适生长温度为25℃;生长NaCl浓度范围为1-5％(w/v)，最适生长的NaCl浓度为2.0％;生长的pH范围为5.5-8.5，最适生长的pH值为7.0。菌株SM1202T不能够还原硝酸盐为亚硝酸盐，其氧化酶和触酶反应为阳性。该菌株能够水解酪蛋白、淀粉、Tween20，不能水解琼脂、DNA、明胶、Tweens40、60、80和七叶苷。
　　菌株SM1202T的主要脂肪酸为:iso-C15∶0、iso-C15∶03-OH、iso-C13∶0、C15∶0、iso-C15∶1G、iso-C17∶03-OH和C15∶1ω6c。该菌株的主要呼吸醌为MK-6，主要的极性脂类为:磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)，一种未鉴定结构的极性脂(one unidentified lipid，L)，两种未鉴定结构的含氨基磷脂（two unidentified aminophospholipids，APL1-2）和一种未鉴定结构的含氨基极性脂(one unidentified aminolipid，AL)。菌株SM1202T的基因组DNA的G+C含量为36.4mol％。
　　16S rRNA基因序列分析表明菌株SM1202T与Polaribacter dokdonensis KCTC12392T具有最高的序列相似性(94.2％)，而与Polaribacter属内其他种的模式菌株的16S rRNA基因序列相似性为92.7％～93.9％。基于16S rRNA基因序列构建的系统进化树显示菌株SM1202T与Polaribacter属成员聚集成簇，并在簇外围形成单独的进化分枝。
　　基于以上多相分类学数据，菌株SM1202T代表Polaribacter属的一个新种，命名为Polaribacter huanghezhanensis sp.nov.。菌株SM1202T(=CCTCC AB 2013148T=KCTC 32516T)为该新种的模式菌株。
　　3.菌株SM1203T的多相分类研究
　　菌株SM1203T分离自北极王湾表层海水样品。菌株SM1203T在TYS固体培养基平板上形成黄色，圆形的，凸起的菌落。该菌株为好氧的，革兰氏阴性细菌。细胞呈短杆状，没有鞭毛，可分泌大量的胞外多糖。其生长温度范围为4-30℃，最适生长温度为20℃;生长NaCl浓度范围为1-6％(w/v)，最适生长的NaCl浓度为2.0％;生长的pH范围为5.5-8.5，最适生长的pH值为7.0。菌株SM1203T不能还原硝酸盐为亚硝酸盐，其氧化酶反应为阴性而触酶反应为阳性。该菌株能够水解酪蛋白、淀粉、Tweens20、40、80、明胶，不能水解琼脂、DNA、Tween60和七叶苷。
　　菌株SM1203T的主要脂肪酸为iso-C15∶0、iso-C15∶1G、anteiso-C15∶0和C15∶0。该菌株的主要呼吸醌为MK-6，主要的极性脂类为:磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）、两种未鉴定结构的极性脂(two unidentified lipids，L1-L2)、一种未鉴定结构的磷脂(one phospholipid，PL)、一种未鉴定结构的含氨基磷脂(one unidentified aminophosphalipid，APL)和三种未鉴定结构的含氨基极性脂类(three unidentified aminolipids，AL1-AL3)。
　　菌株SM1203T与Formosa spongicola KCTC 22662T(96.8％)和Bizionia paragorgiae KCTC 12304T(96.3％)具有最高的16SrRNA基因序列相似性，而其与Bizionia属内其他种的模式菌株的16SrRNA基因序列相似性为95.4％～96.3％。基于16SrRNA基因序列构建的系统进化树显示菌株SM1203T与Bizionia属的成员聚集成簇。菌株SM1203T基因组DNA的G+C含量为34.8mol％。
　　基于以上多相分类学数据，菌株SM1203T应代表Bizionia属的一个新种，命名为Bizionia arctica sp.nov.。菌株SM1203T(=CGMCC1.12751T=CCTCCAB2013360T)为该新种的模式菌株。