【摘要】：硫氧化細(xì)菌在地球的碳氮硫循環(huán)中起著非常重要的作用,而目前對硫氧化細(xì)菌的研究主要集中在好氧硫氧化細(xì)菌和厭氧硫氧化細(xì)菌,對微好氧硫氧化細(xì)菌的研究較少,而且對微好氧硫氧化細(xì)菌的代謝通路及微氧硫氧化機(jī)制的研究存在不足。本論文以珠江廣州段河水底泥表面沉積物為樣本,對微氧硫氧化細(xì)菌進(jìn)行定向富集,并利用高通量測序技術(shù)跟蹤富集過程中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化,通過篩選得到能進(jìn)行微好氧自養(yǎng)生長的硫氧化細(xì)菌;針對篩選得到的一株新的微好氧硫氧化細(xì)菌LSR1進(jìn)行生理生化和遺傳學(xué)特性的研究,確定其為一個(gè)新的硫氧化細(xì)菌屬;通過全基因組測序技術(shù)對硫氧化細(xì)菌LSR1的主要代謝通路及調(diào)控機(jī)制進(jìn)行研究。主要結(jié)果如下:以微氧條件對珠江表面沉積物的硫氧化細(xì)菌進(jìn)行富集,高通量測序結(jié)果顯示,富集物細(xì)菌群落豐度隨富集過程逐漸減小,硫氧化細(xì)菌所占的比例不斷上升,最終富集物中主要的硫氧化細(xì)菌包括Thiobacillaceae_unidentified、Sulfuricurvum、Geothrix、Bacillus、Thiofaba和Thiomonas。從最終富集物中篩選得到8株硫氧化細(xì)菌,與Thiomonas、Zoogloea、Azonexus、Pseudomonas、Sulfuritortus這五個(gè)屬具有較高同源性,其中LSR1與Sulfuritortus calidifontis J1A相似性低于95%。對硫氧化細(xì)菌LSR1進(jìn)行多相分類學(xué)鑒定,發(fā)現(xiàn)菌株LSR1為革蘭氏陰性菌,最適生長溫度為25℃-30℃,最適生長pH為6.5-7.0。能在微氧條件下生長,也能以硝酸鹽為電子受體在厭氧條件中生長。能利用NaHCO_3作為碳源,硝酸鹽、N_2和銨鹽作為氮源,硫代硫酸鹽和低濃度硫化物(2mM Na_2S)作為硫源生長,外加實(shí)驗(yàn)所用的其他有機(jī)碳源、亞硝氮鹽和硫源時(shí)不生長。結(jié)合系統(tǒng)進(jìn)化樹分析,將LSR1分類學(xué)地位確定為Thiobacillaceae科下新的屬。對硫氧化細(xì)菌LSR1進(jìn)行基因組學(xué)研究,結(jié)果顯示菌株LSR1基因組大小為3.2 Mb,含有3,219個(gè)基因�；蚪M注釋結(jié)果表明LSR1含有硫化物、硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽的硫氧化途徑,不含完整的TCA循環(huán);LSR1利用硝酸鹽的主要方式為異化的硝酸鹽還原途徑,基因組含有多種固氮酶,及固氮酶調(diào)控基因,氧氣缺乏及氮源稀少都會(huì)促進(jìn)固氮基因的表達(dá)量;LSR1含有兩種高氧親和性的末端氧化酶,cbb_3氧化酶與bd氧化酶,電子傳遞鏈的電子供體為硫的氧化,微氧時(shí)電子最終受體為氧氣,厭氧時(shí)最終電子受體為硝酸根與亞硝酸根,高氧氣含量會(huì)抑制cbb_3氧化酶基因的表達(dá),高氧化還原壓力會(huì)促進(jìn)cbb_3氧化酶基因、bd氧化酶基因及電子傳遞鏈基因的表達(dá)量;LSR1含有氧化物歧化酶基因、過氧化物酶基因、過氧化氫酶基因等抗氧化基因,能夠維持菌株LSR1的微好氧生長。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q933
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論水體中的碳氮硫循環(huán)水體中硫的循環(huán)與碳、氮的循環(huán)通過各種生物和化學(xué)過程緊密地交織在一水和生物體間相互轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。碳、氮和硫循環(huán)是地球化學(xué)循環(huán)的重要中主要的碳氮硫循環(huán)如圖 1-1 所示，硫氧化細(xì)菌主要參與圖中紅色箭頭部O2固定成有機(jī)物、將還原態(tài)的硫氧化為 S0、SO32-或 SO42-、將硝態(tài)氮還原為氮?dú)馍射@等過程。硫氧化細(xì)菌作為生態(tài)圈的生產(chǎn)者，在水體的碳、氮和起著重要的作用[1]。

河水層為好氧層，表面沉積物為微氧層，深層沉積物為厭氧層。水體硫循環(huán)中的 SRB 一般為嚴(yán)格厭氧細(xì)菌[4]，必須在水體的厭氧環(huán)境中才能將硫酸鹽還原為硫化物（H2S、S2-）[5]。被 SRB 還原生成的硫化物首先在厭氧層被厭氧 SOB 部分氧化為 S0或SO42-，之后進(jìn)入微氧層，被微好氧 SOB 氧化，最后才進(jìn)入到好氧層，被好氧 SOB 氧化。微好氧 SOB 的最終電子受體為氧氣，可以比厭氧 SOB 獲得更多的能量和更高的硫氧化效率；而相比于好氧 SOB，微好氧 SOB 在生態(tài)位上更加靠近 SRB，可以更快的接觸到被 SRB 還原的硫源。過去的研究中，人們研究最多的為好氧硫氧化細(xì)菌，近幾年隨著對硫氧化細(xì)菌的研究深入，才逐漸通過篩選得到一些厭氧與微氧硫氧化細(xì)菌[6]，而專門對微好氧硫氧化細(xì)菌的研究并不多，對微氧環(huán)境中的硫氧化細(xì)菌的代謝通路及微氧硫氧化機(jī)制的認(rèn)識(shí)不足因此，微好氧硫氧化細(xì)菌的分離篩選及微氧硫氧化機(jī)制的研究對揭示水體中乃至生態(tài)圈的碳氮硫循環(huán)有著重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2718259