海洋趋磁细菌多样性和特性研究及其分离纯化培养

论文摘要

趋磁细菌是一类革兰氏阴性的原核生物,广泛分布于淡水和海水环境中的有氧-无氧过渡区。本文研究了青岛汇泉湾沿岸一个海水养殖池塘中两个不同亚区内趋磁细菌的多样性。一个是常年水深在0.5～3 m,类似潮下带区域;另一个是在落大潮的时候沉积物能暴露在空气中,类似潮间带区域。在该池塘类似潮下带区域的沉积物中发现了大量海洋趋磁细菌,最大丰度可达105cells/cm3。透射电镜观察发现该菌菌体形态多样,有球形或卵球形、长短杆状、弧状和螺旋状,其中球形或卵球形趋磁细菌占绝对优势。电镜观察还发现该菌磁小体的排列方式呈多样化,大多数呈链状排列,有单链、双链及多链,还有的呈环状或者成簇排列。磁小体的形态也多种多样,有正方体、棱柱体、立方八面体、子弹头状、片状和齿状。用RFLP方法分析了70个克隆,测序得到10条不同序列。经16S rDNA系统发育分析,发现9个属于α-变形菌亚纲,1个属于γ-变形菌亚纲,共有8个不同的属,优势种属于未培养的海洋趋磁球菌。所有克隆与最接近的海洋趋磁球菌的相似性并不高（76.4%～89.4%）,表明该区域的趋磁细菌为新发现的微生物资源。而在该池塘类似潮间带区域的沉积物中发现了单一种群结构的趋磁细菌。透射电镜观察显示菌体形态为球形至卵球形,大小为1.8～2.3×2.0～2.8μm,细胞侧生两簇鞭毛,极性趋磁运动,每个细胞内都含有两条磁小体链。统计结果显示,两条磁小体链上的磁小体数目60%都相差1个。单个菌体中磁小体数目从7到31个不等,平均为18个,其中包含19个磁小体的菌体占多数。磁小体的形状多为长方体,平均长度和宽度分别为101 + 24 nm和83 + 21 nm,形态因子约为0.83 + 0.09,为单磁畴晶体。能谱显示磁小体的成分为Fe3O4。磁滞回线的测量得到单个磁小体的磁距为2.6×10-13 emu。用RFLP方法分析了98个克隆,测序得到3条不同序列,而三条序列之间的相似性都在98%以上,可认为是同一个种,FISH也证实了该处趋磁细菌为单一种群。经16S rDNA系统发育分析显示,该处趋磁细菌隶属于α-变形菌亚纲中的一个新属。初步结果显示了趋磁细菌对潮间带环境的适应性。本文还采用半固体培养基培养了一株海洋趋磁螺菌,电镜下观察,菌体大小约为3×0.8μm,体内包含一条磁小体链,磁小体形态不规则,大小分布不均。目前,纯化工作正在进行。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第一节 趋磁细菌简介
• 1.1 趋磁细菌定义
• 1.2 趋磁细菌的形态特征
• 1.3 磁小体特征
• 1.4 趋磁-趋氧运动
• 第二节 趋磁细菌的生态分布特征
• 2.1 淡水生境
• 2.2 海洋生境
• 2.3 其他生境
• 第三节 趋磁细菌的系统发育多样性及其研究方法
• 3.1 趋磁细菌系统发育多样性研究方法
• 3.2 趋磁细菌的系统发育多样性
• 第四节 趋磁细菌的分离、纯化和培养
• 第五节 趋磁细菌的研究意义和作用
• 5.1 生物学意义
• 5.2 环境指示作用
• 5.3 在生物地球化学循环中的作用
• 第六节 亟待解决的难题和本研究的内容与意义
• 6.1 亟待解决的难题
• 6.2 本研究的内容和意义
• 第二章 青岛汇泉湾海洋趋磁细菌多样性研究
• 第一节 材料与方法
• 1.1 样品采集
• 1.2 趋磁细菌的收集
• 1.3 趋磁细菌的显微镜观察
• 1.4 荧光显微镜计数
• 1.5 透射电子显微镜下形态观察
• 1.6 PCR-RFLP法分析海洋趋磁细菌的系统发育多样性
• 第二节 结果与讨论
• 2.1 趋磁细菌的收集和光镜下观察趋磁细菌的趋磁性
• 2.2 海洋趋磁细菌的形态多样性
• 2.3 磁小体排列方式多样性
• 2.4 磁小体形态多样性
• 2.5 趋磁细菌的系统发育多样性
• 2.6 讨论
• 第三节 小结
• 第三章 潮间带海洋趋磁球菌特性研究
• 第一节 材料与方法
• 1.1 样品采集
• 1.2 趋磁细菌的收集
• 1.3 趋磁细菌的显微镜观察
• 1.4 荧光显微镜计数
• 1.5 透射电子显微镜下形态观察
• 1.6 PCR-RFLP分析潮间带趋磁细菌系统发育多样性
• 1.7 潮间带趋磁细菌特异探针设计
• 1.8 荧光原位杂交（FISH）检测潮间带趋磁细菌同源性
• 1.9 潮间带趋磁细菌胞内颗粒物质元素组成的能谱分析
• 1.10 潮间带趋磁细菌的磁滞回线的测量
• 1.11 潮间带趋磁细菌的趋磁行为
• 第二节 结果与讨论
• 2.1 趋磁细菌的收集和形态观察
• 2.2 潮间带趋磁细菌的形态特征和系统发育多样性
• 2.3 QHL磁小体晶体特征
• 2.4 QHL细胞的趋磁行为
• 第三节 小结
• 第四章 一株海洋趋磁螺菌的分离和培养
• 第一节 材料和方法
• 1.1 样品来源和采集
• 1.2 样品的收集
• 1.3 趋磁细菌的显微镜观察
• 1.4 培养基
• 1.5 分离和培养方法
• 1.6 电镜观察
• 第二节 结果与讨论
• 2.1 收集的趋磁细菌样品显微镜观察
• 2.2 培养
• 2.3 电镜观察
• 2.4 纯化、培养情况分析
• 2.5 讨论
• 第三节 小结
• 第五章 结论、创新点与展望
• 第一节 初步结论
• 第二节 讨论
• 第三节 创新点
• 第四节 展望
• 参考文献
• 课题资助
• 发表文章目录
• 致谢