摘要
深海这一极端的生态环境中蕴涵着丰富的微生物资源，硫酸盐还原菌(Sulfate-reducingBacteria,SRB)与酵母菌是其中的两类很重要的深海微生物。SRB是深海环境中碳、硫循环的主要驱动者，是深海生态系统的重要组成部分。研究深海沉积物中SRB的多样性，分析其与栖息环境间的关系，可为深入研究深海碳、硫循环特征，探讨其对全球变化的影响提供有益信息。而酵母菌是一类重要的深海微生物资源，迄今有关深海酵母菌的研究还极为少见。研究深海酵母菌多样性、种群分布与生理生态特征，对于深海酵母资源的工业开发与应用具有重要意义。 本文通过分子生物学方法对西太平洋“暖池区”两个站位[WP01-3(142°30'14"E，8°31’20"N)，WP01-4(142°59'51"E，8°53’08"N)]深度超过2m的深层沉积物中SRB的多样性、群落结构特征及其与环境之间的关系进行研究。结果表明，两个站位中SRB的优势种均属于革兰氏阳性产芽孢的属，Desulfotomaculum，而通常被报道在其它海区深海底质中占有优势的另一类群SRB，革兰氏阴性δ-紫细菌亚群，在本研究中所占比例极小。因此，可以推测在这个暖池区的深海底质中存在着一个独特的化学环境。对两个站位的Desulfotomaculum属的16SrDNA序列进行比较，结果显示尽管来自WP01-3站位的序列的多样性较WP01-4站位高，但两个站位的序列显示了高度的同源性，并且在这个属中形成了一个从未报道过的新的系统发育分支，推测两个站位的Desulfotomaculum属SRB属于新种。尽管WP01-3站位的底质未能富集到SRB，但是WP01-4站位的富集结果进一步确认的Desulfotomaculum属的优势地位。但是，依靠富集获得的和原位PCR扩增获得的Desulfotomaculum属16SrDNA序列分属两个不同的系统发育分支，这种不同显示了培养对微生物的选择性。除了SRB外，包括硫氧化细菌(Sulfur-oxidizingBacteria，SOB)和酸杆菌属(Acidobacterium)在内的其它的一些细菌种群在样品中也有检测到。SOB的存在暗示着在“暖池”区这两个站位的深层沉积物中存在着由SRB和SOB协同驱动的一个完整的硫循环过程。而酸杆菌属的存在则与SRB参与的异化硫酸盐还原作用所产生的副产物H2S有关。 此外，着眼于深海微生物资源的收集与开发，从热带太平洋分离到55株深海酵母菌。以26SrDNA的D1/D2区为比对序列对这些菌株进行分子鉴定，结果显示，该比对序列适用于深海酵母菌的鉴定，所有的菌株都能鉴定到种，其中有3株菌株为数据库中还未收集的新株型。在所有分离到的深海酵母中，Rhodotorula属酵母为优势属，占总数的36.4％。其次为Candida属，占21.8％。 此外，Rhodosporidium、Debaryomyces、Pichia、Leucosporidium、Cryptococcus属都有相当比例，占总数的7-11％不等。Sporidiobolus属的菌株最少，只占总数的1.8％。分析深海酵母菌的分布特征，发现酵母菌种类与样品来源密切相关。生物样品来源的菌株中子囊类酵母占有绝对优势，其比例高达91.7％，海水样品来源酵母菌株以担子类酵母为主，占总数的87.5％，而对于底质及上覆水样品来说，不同海区分离到的酵母菌种类有极大的差别，分离自“东太平洋”的菌株中88.9％为子囊类酵母，而“西太平洋”站位分离到的全部是担子类酵母菌。这种酵母种类分离上的差异归根结底与样品的营养供应不同有关。考察深海酵母菌对温度的适应，发现所有菌株均属广适性微生物，在5-30℃这样一个宽广的温度范围内均能生长，但适宜生长温度却有很大差异。不同样品来源的菌株有着不同的适宜生长温度，所有来源于海水的菌株的适宜生长温度都在20-30℃之间，在5-10℃的低温条件下生长不好。而许多来源于上覆水和底质的菌株适宜生长温度范围广泛，在10℃以下的低温条件下也生长良好。这一结果体现了微生物对于生存环境的适应。同时，利用Biolog微生物鉴定系统对6个菌株的酵母进行鉴定并分析碳源利用特征，发现Biolog鉴定与分子鉴定结果基本上一致。分析碳源代谢情况，发现有8种碳源可被5株以上的被试菌株所利用，为深海酵母的“喜好”碳源，这些碳源均为各类代谢途径中的常见糖类，同时，有13种碳源最多只能被1株被试菌株所利用，这些碳源包括葡萄糖衍生物、有机酸类以及各类不常见的二糖和多糖等。此外，不同生态位分离的菌株的碳源利用谱有极大的不同，源于鲨鱼的菌株呈广谱，其次是分离自底质和蓝藻的菌株，来自纯鱼鳃的菌株能利用的碳源类型最少，这种碳源营养谱的差异，体现了深海酵母菌营养类型的多样性。另外，对55株深海酵母菌进行抗菌活性与抗肿瘤活性的筛选，结果仅筛到1株有抗菌活性菌株，未筛到抗肿瘤活性的菌株，表明我们所选用的筛选模型在深海酵母菌抗生活性筛选上的局限，有必要继续寻求新的筛选模型，扩大筛选规模。
NETL