摘要: 深海是海洋的重要组成部分，水深超过2000米的深海区占据着总海洋面积的84%。深海虽然具有高压、低温、无光、低氧等极端环境特征，但却存在着一个覆盖全球深部的生物圈，深海的生物量达到地球表层的1/10，占全球微生物总量的2/3。地处北太平洋西部海... 展开 深海是海洋的重要组成部分，水深超过2000米的深海区占据着总海洋面积的84%。深海虽然具有高压、低温、无光、低氧等极端环境特征，但却存在着一个覆盖全球深部的生物圈，深海的生物量达到地球表层的1/10，占全球微生物总量的2/3。地处北太平洋西部海床的马里亚纳海沟是地球上已知的最深海沟，最深处达到-11034米。人类对于马里亚纳海沟的探索自1899年以来从未停止过，但目前对它的了解仍然较少。碳循环是生物圈总循环的基础，异养的大型生物和微生物都参与这一过程，但微生物的作用更为重要，因此深海作为水生生境中最大的微生物库对于全球碳循环具有重要意义。科学家近期在马里亚纳海沟底部发现了高度活跃的微生物，为适应极端环境，这些深渊微生物会衍生出独特的生理生化特征进行生命代谢。为了丰富现有的海洋微生物资源库，更好地开发利用深海微生物资源，我们有必要从深海发掘新的微生物物种。本论文对从马里亚纳海沟水样中分离得到的4株潜在新菌，利用多相分类学的方法对其进行分类学鉴定，旨在确定其分类地位并分析其在深海碳循环中的潜在意义。 菌株ZYF765T分离自马里亚纳海沟(142°11.5′E，11°20′N)4000米水层样品，经鉴定属于变形菌门(Proteobacteria)，α变形菌纲（Alphaproteobacteria），红杆菌目（Rhodobacterales），生丝单胞菌科(Hyphomonadaceae)，甜柄菌属(Glycocaulis)的一个新种，最相似菌株为Glycocaulisabyssi，相似度为98.63%。菌株ZYF765T为一株革兰氏阴性菌，在28℃下培养24h后单菌落呈现圆形，表面光滑，米黄色，直径大约为0.5~1mm；菌株经过复染后在透射电镜下观察，单细胞大小长约0.5~2μm，宽约为0.2~0.3μm，细胞呈现长杆状。该菌株严格好氧，生长温度范围16~37℃，最适生长温度为28℃；NaCl耐受范围为1%~15%，最适NaCl浓度为4%；生长pH范围为6~12，最适pH为7.0或8.0。氧化酶和过氧化氢酶反应均为阳性。能够降解明胶、吐温20、吐温40、吐温80和酪蛋白。能够利用糊精、蔗糖、D-松露糖等19种碳源；具有类脂酶、β-半乳糖苷酶等9种酶活性。主要的呼吸醌类型为泛醌Q-10，主要含有的脂肪酸类型为C18:1ω7c，C18:0和C19:0cycloω8c。极性脂包含三种未鉴定的糖脂(GL1，GL2，GL3)，一种未鉴定的胺磷脂(APL)，一种未鉴定的磷脂(PL)以及一种未鉴定的胺脂(AL)。其基因组大小为3.76Mbp，DNAG+C的含量为66.6mol%。建议命名为深海甜柄菌(Glycocaulisprofundisp.nov.)。 菌株ZYF713T分离自马里亚纳海沟(142°11.5′E，11°20′N)9600米水层样品，经鉴定属于变形菌门，γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria），交替单胞菌目(Alteromonadales)，交替单胞菌科(Alteromonadaceae)，交替单胞菌属(Alteromonas)的一个新种，最相似菌株为Alteromonasoceani，相似度为98.49%。菌株ZYF713T为革兰氏阴性菌，具有鞭毛；在28℃下培养36h后，单菌落呈现圆形，表面光滑，米黄色，直径大约为0.3~0.5mm；菌株经过复染后，在透射电镜下观察单细胞大小长约0.8~2μm，宽约为0.2~0.3μm，细胞呈现弧杆状。该菌株严格好氧，生长温度范围16℃~37℃，最适生长温度为28℃；NaCl耐受范围为1%~13%，最适NaCl浓度为2%；生长pH范围为6~9.5，最适pH为7。氧化酶反应为阳性，而过氧化氢酶反应为阴性。能够降解明胶、酪蛋白、吐温20和吐温80。能够利用龙胆二糖、α-D乳糖、肌醇等17种碳源；具有α-半乳糖苷酶、β-岩藻糖苷酶等5种酶活性。主要呼吸醌类型为泛醌Q-8，主要含有的脂肪酸类型为SummedFeature3(C16:1ω7c/iso-C15:02-OH)，C16:0和C18:1ω7c。极性脂包含脑磷脂/磷脂酰乙醇胺(PE)，磷脂酰甘油(PG)，一种未鉴定的糖脂(GL)，两种未鉴定的磷脂(PL1，PL2)和一种未鉴定的胺脂(AL)。其基因组大小为5.44Mbp，DNAG+C的含量为48.6mol%，与相似菌株Alteromonaslipolytica的ANI结果值为77.95。建议命名为深渊交替单胞菌(Alteromonasabyssisp.nov.)。 菌株ZYF662T分离自马里亚纳海沟L9站点(142°11.5′E，11°20′N)的9600米水层样品中，经鉴定属于变形菌门，γ-变形菌纲，交替单胞菌目，海杆菌科(Marinobacter_f)，海杆菌属(Marinobacter)的一个新种，最相似菌株为Marinobactermobilis，相似度为98.11%。菌株ZYF662T为革兰氏阴性菌，在28℃下培养24h单菌落呈现圆形，表面光滑，白色不透明，直径大约为0.3~1.0mm；菌株经过复染后，在透射电镜下观察单细胞大小长约0.8~1.5μm，宽约为0.2~0.5μm，细胞呈现短杆状。该菌株严格好氧，生长温度范围16℃~45℃，最适生长温度为24℃；NaCl耐受范围为0%~20%，最适NaCl浓度为9%；生长pH范围为6~9.5，最适pH为7。氧化酶和氧化氢酶反应均为阳性。能够降解淀粉、明胶、吐温20、40和吐温80。能够利用D-纤维二糖、L-果糖、果胶等19种碳源；具有胰蛋白酶、胰凝胶乳蛋白酶、酸性磷酸酶等11种酶活性。主要呼吸醌类型为泛醌Q-9，主要含有的脂肪酸类型为SummedFeature3(C16:1ω7c/iso-C15:02-OH)，C12:0，C16:0和C18:1ω9c。极性脂主要包含脑磷脂/磷脂酰乙醇胺(PE)，磷脂酰甘油(PG)，双磷脂酰甘油(DPG)，一种未鉴定的磷脂(PL)和一种未鉴定胺磷脂(APL)。其基因组大小为4.22Mbp，DNAD+C的含量为55.6mol%。与相似菌株Marinobacternitratireducens的ANI结果值为79.4。建议命名为超深渊海杆状菌(Marinobacterhadalesp.nov.)。 菌株ZYF776T分离自马里亚纳海沟L9站点(142°11.5′E，11°20′N)的4000米水层样品中，经鉴定属于放线菌门(Actinobacteria)，腈基裂解菌纲(Nitriliruptoria)，腈基裂解菌目(Nitriliruptorales)，腈基裂解菌科(Nitriliruptoraceae)一个新属新种。菌株ZYF776T为革兰氏阳性菌，在28℃下培养48h单菌落呈现圆形，表面光滑，米黄色，直径大约为0.3~0.5mm；经过复染后，在透射电镜下观察单细胞大小长约0.5~1.5μm，宽约为0.2~0.5μm，细胞呈现杆状。该菌株严格好氧，生长温度范围16℃~37℃，最适生长温度为28℃；NaCl耐受范围为0%~13%，最适NaCl浓度为4%；生长pH范围为7~10，最适pH为8。过氧化氢酶反应为阳性，氧化酶反应为阴性。能够降解纤维素、吐温20、吐温40和吐温80。能够利用α-D-葡糖、D-甘露糖、D-纤维二糖等12种碳源；具有胱氨酸芳胺酶、α-葡萄糖苷酶、N-乙酰葡萄糖胺酶等11种酶活性。主要呼吸醌类型为萘醌MK-10，主要脂肪酸类型为SummedFeature3(C16:1ω7c/iso-C15:02-OH)，C16:0和C16:1ω8c。极性脂包含脑磷脂/磷脂酰乙醇胺(PE)，磷脂酰甘油(PG)，双磷脂酰甘油(DPG)，一种未鉴定的磷脂(PL)和一种未鉴定的胺磷脂(APL)。其基因组大小为6.46Mbp，DNAG+C的含量为65.3mol%。与最相似菌株Nitriliruptoralkaliphilus的ANI结果值为76.02。建议新属命名为类腈基裂解菌属（Paranitriliruptor），菌株命名为马里亚纳类腈基裂解菌(Paranitriliruptormarianensisgen.nov.,sp.nov.)。 本论文四株新菌均分离自马里亚纳海沟深渊，对它们的分类鉴定丰富了深海微生物的菌种资源。四株新菌均具有多种不同的酶活性，可用于食品加工、生物试剂等领域。另该四株菌可生存于深海，因此可能具有某些适应高压，黑暗等的生理生化特征，因此可进一步对其研究应用于其他领域。 海洋碳循环是全球碳循环的一个重要组成部分，对全球气候变化具有十分重要的影响，而海洋异养细菌是海洋有机碳循环的中坚力量。在对马里亚纳海沟四株细菌进行分类鉴定过程中，通过唯一碳源、酶活检测、快速鉴定系统等实验发现，它们都各自含有多种不同的有机大分子降解能力以及多种胞外酶活性，因而它们可将这些大分子有机物降解成氨基酸核糖等小分子有机物被自身利用，再通过有氧分解作用转化成二氧化碳释放到海洋中，从而具有参与深海碳循环的潜在能力，因而对于全球碳循环过程具有潜在的重要性。 收起