北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究

来源：极地研究杂志2017年第4期北京时间：

作者：刘杰,,李胜男,郭昱东,张丹丹,王能飞

单位：1. 青岛科技大学, 海洋科学与生物工程学院, 山东 青岛 266042; 2. 国家海洋局第一海洋研究所, 山东 青岛 266061

摘要：从北极斯瓦尔巴群岛冰川流域的上、中、下游采集了5种代表性土壤和冰川融水样品(MT、AT、TN、BT、MS), 采用常规LB和严格无氮培养基低温培养方法, 对其中的可培养细菌和潜在固氮细菌进行了总菌计数以及菌株的富集、分离与纯化。经菌落菌体形态观察、16S rRNA基因初步测序排重、固氮基因nifH的PCR检测, 分别选取48株可培养分离细菌和31株潜在固氮菌进行了基于16S rRNA基因全序列测定的系统发育分析。目的是初步了解该特殊生境中可培养细菌(包括潜在固氮菌)的多样性及其分布状况, 为进一步研究它们在此生境中的生态功能奠定基础。实验结果表明, 可培养细菌在5个采集样品中的总菌数为BT>TN> AT>MT=MS, 严格无氮培养基分离菌总菌数为BT > AT > MT > TN > MS。48株可培养代表菌分属于Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes 4个门的7纲、14属之中, 它们在5个样品中的多样性程度为BT(6纲、6属)> MT(4纲、6属)> AT、MS(均为3纲、3属)> TN(2纲、3属), 优势菌群主要分布在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属(20.8%, 集中在AT、BT、MS样品中)和β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属(35.4%, 集中在MS样品中), 表现出一定程度的系统发育多样性。潜在固氮菌实验结果表明, 能在严格无氮培养基上生长且可检测到nifH的31株代表菌具有极为单一的系统发育多样性。其中90.32%菌株集中在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属, 仅在MT和MS样品中有3株菌分布在α-proteobacteria纲的Rhizobium属、β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属和Actinobacteria纲的Arthrobacter属, 它们与分离自其他极端环境的相关标准菌株具有高度16S rRNA基因同源性。另外, 本实验还发现有8株菌的16S rRNA基因序列与相关标准菌株的相似度低于98.50%, 推测它们具有成为该特殊生境下新种的潜质。

关键词：北极,斯瓦尔巴冰川流域,可培养细菌,潜在固氮菌,系统发育多样性,分布状况

基金资助：南北极环境综合考察与评估专项(CHINARE-2015-02-01)、中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2015T04)和山东省重点研发计划(2015GSF115004)资助