极端微生物研究进展

极端微生物研究进展

作者：赵春杰， 吕耀龙， 马玉玲， ZHAO Chun-jie， LV Yao-long， MA Yu-ling

作者单位：内蒙古农业大学职业技术学院食品系,土右旗,014109

刊名：

内蒙古农业大学学报（自然科学版）

英文刊名：JOURNAL OF INNER MONGOLIA AGRICULTURAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)

年，卷(期)：2008，29(1)

引用次数：1次

参考文献(22条)

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相似文献(10条)

1.学位论文丁燏南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L谷胱甘肽及其相关酶的研究2005

极端微生物的研究自20世纪70年代以来引起全世界的广泛关注，已成为当今研究热点，它们在极端环境长期适应过程中形成了独特的性质。对它们的研究不仅对了解生命的极限、进化与分类等很有理论价值，而且对环境污染、生态、微生物新功能等具有重要的实际意义。南极冰藻是极地海洋生态系统中重要的初级生产者，在南极海洋生态系统中具有重要的地位和作用。 谷胱甘肽系统在清除活性氧和生物保护中发挥重要作用，谷胱甘肽(GSH)是抗坏血酸-谷胱甘肽循环的重要组成成分，在维持胞内氧化还原水平具有不可缺少的作用；谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)催化H2O2和脂质过氧化氢的还原，保护细胞免受氧化伤害；谷胱甘肽硫转移酶(GST)催化谷胱甘肽与各种有毒的亲电化合物发生结合起到解毒作用；谷胱甘肽还原酶(GR)是维持谷胱甘肽库处于较高还原水平的关键酶。南极生物存在的环境特殊，温度低、干燥、高盐度、强辐射、随季节极度变化的光照强度，以及海水中较高浓度的溶解氧，使得自由基的产生非常容易，近年来对其研究越来越多，它们应该具有更有效的机制来清除活性氧。本研究拟探讨南极冰藻胞内谷胱甘肽含量；并以硅藻GJ01为材料研究影响谷胱甘肽水平的因素、进一步优化条件提高其产谷胱甘肽的能力；以南极衣藻ICE-L为材料从谷胱甘肽及其相关酶的角度，进一步阐明南极冰藻的适应机制(包括低温和重金属)，对南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶进行分离纯化，得到均一产品，详细阐明该酶的性质。该项研究不仅能为谷胱甘肽新来源的获得提供科学依据，而且能进一步完善南极冰藻对胁迫的适应机制，为抗逆性品种改良等方面提供新的思路。 (1)用分光光度法对24种已鉴定或初步鉴定的南极冰藻，胞内谷胱甘肽含量、谷胱甘肽合成能力(GPA)、谷胱甘肽还原酶活力等进行测定。测定结果表明南极蓝

谷胱甘肽合成能力低于三角褐指藻的。南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶活力高于对照组的。培养基的选择表明，f/2培养基适合南极硅藻GJ01的生长，而Provasoli培养基适合南极衣藻ICE-L的生长。鉴于南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L的谷胱甘肽总产量和谷胱甘肽合成能力等，高于对照组和其他南极冰藻的，故选取这两种南极冰藻作进一步深入研究。可见，南极冰藻成为谷胱甘肽的新来源是有可能的。 (2)以南极硅藻GJ01为对象，探讨它的生长规律、胞内谷胱甘肽含量随时间的变化规律、不同培养基补加方式对谷胱甘肽含量的影响，同时也测定其谷胱甘肽合成能力和谷胱甘肽还原酶活力的变化。结果表明，南极硅藻GJ01的生长对数期在6-10d之间，完整的生长周期在14d以上；谷胱甘肽含量、谷胱甘肽合成能力、谷胱甘肽还原酶活力随生长时间而发生周期性变化，对数期后期和稳定期初期是收获谷胱甘肽的最佳时机。9d前保持较高的谷胱甘肽合成能力和谷胱甘肽含量

；3d左右谷胱甘肽还原酶的活力最高。 当培养物培养6天到8天后，每2d加入一定量的新鲜培养液，可以达到谷胱甘肽较高的得率，提高了谷胱甘肽合成能力，也增加了蛋白质的合成。但是谷胱甘肽还原酶的变化规律不明显。可见细胞中谷胱甘肽含量不仅与生长时间有关，而且还与培养方式等有关。这些规律的认识对冰藻的实际应用具有指导意义。(3)以南极硅藻GJ01为材料，测定营养条件和谷胱甘肽的前体氨基酸等因子对硅藻GJ01生长和产谷胱甘肽的影响，并对硅藻GJ01细胞和非细胞酶耦联硅藻GJ01ATP再生系统，合成谷胱甘肽的条件分别进行优化。结果表明，在单因子影响条件下

，1.2g/L的碳酸氢钠对南极硅藻GJ01的生长最好，且最有利于谷胱甘肽的积累；800μmol/L氯化钙对GJ01的生长最为有利，而200μmol/L氯化钙对谷胱甘肽的产生是适宜的；维生素B12和生物素对GJ01谷胱甘肽的产生影响较小；硅藻GJ01谷胱甘肽合成系统酶的最适温度为10-25℃，最适pH为7.0；Glu、Cys、Gly的最适浓度分别为24mmol/L、12mmol/L、8mmol/L，此外Met对谷胱甘肽的合成也有影响；硅藻GJ01的谷胱甘肽合成能力是Mg2+依赖性的，其最适浓度在10-20mmol/L之间。正交试验表明，硅藻GJ01细胞产生谷胱甘肽的最优条件为，光照为16h光/8h暗，NaHCO3为1.6g/L，Ca2+为0.4mmol/L，Cys为10mmol/L；硅藻GJ01游离谷胱甘肽合成酶系和完整细胞ATP再生系统耦联，产生谷胱甘肽的最理想条件为，温度30℃、Cys为10mmol/L、Mg2+为

30mmol/L、pH为7.5。 (4)以南极衣藻ICE-L为材料，对其在不同温度条件下谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽硫转移酶和谷胱甘肽还原酶活力、以及谷胱甘肽和蛋白质含量进行测定，以阐明谷胱甘肽系统在低温适应中的作用。结果表明，谷胱甘肽系统在南极衣藻ICE-L低温适应过程中，谷胱甘肽、谷胱甘肽硫转移酶、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶与低温适应呈正相关，随着温度的降低，谷胱甘肽含量增加，这三种酶的活力都提高；同时除谷胱甘肽还原酶外其他因子与南极衣藻ICE-L高温适应呈负相关，温度高于最适温度时谷胱甘肽还原酶活力增加，谷胱甘肽含量下降，谷胱甘肽硫转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活力降低，蛋白质随温度变化规律不明显。可见谷胱甘肽及其相关酶在南极衣藻ICE-L低温适应过程中具有重要作用，这是对低温适应的保护机制之一，能够有效地清除活性氧，保护细胞免受伤害。 (5)随着人类活动的加强，Cd极有可能出现在南极，它是一种毒性强且非常普遍的重金属污染物。本文研究Cd对南极衣藻ICE-L谷胱甘肽水平及其相关代谢酶的影响，以阐明南极冰藻的谷胱甘肽系统在其重金属适应中的作用。Cd能引起衣藻ICE-L生长速度减慢、丙二醛含量增加，谷胱甘肽含量、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽硫转移酶活力得到提高，可见谷胱甘肽系统在抗重金属胁迫中也具有作用。超微结构表明，当Cd浓度增加至160μmol/L时，淀粉颗粒和类囊体片层的破坏加重，空泡化明显，且原生质体发生收缩，膜变形，细胞壁变得不清且出现缺痕，这种变化对生长代谢可以造成明显的影响。这些参数可以用来反映Cd或其他重金属污染对南极生物圈的生物学影响。

(6)以硫酸铵沉淀、离子交换、亲和层析和凝胶过滤等方法，对南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶进行分离纯化。结果表明，南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶纯化物总蛋白为0.05mg，总纯化倍数达12771.4倍，总回收率为25.1％，酶的比活力为178.8000U/mg，电泳表明达到均一性。谷胱甘肽还原酶亚基的表观分子量为54.6kDa，与已知的谷胱甘肽还原酶的大小是非常相似的。谷胱甘肽还原酶对NADPH的表观米氏常数Km~DPH为23.3μmol/L、对GSSG的表观米氏常数KmGSSG为66.0μmol/L、对NADH的表观米氏常数KmNADH为83.8μmol/L。其中KmNADPH比许多已知酶的要大，且能够以NADH为底物，这在谷胱甘肽还原酶中是不多见的。 (7)在对南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶分离纯化的基础上，对其性质进行系统的测定，包括pH、温度、缓冲液、离子强度、无机离子、螯合剂、酶保护剂等对该酶的影响。结果表明，该谷胱甘肽还原酶的最适pH为7.5，强碱性对其活性影响比较大。最适温度为25℃，对高温具有不稳定性，活化能为3.7kJ/(mol·K)，-78℃保藏是最佳的保藏方法。最适缓冲液是50mmol/LTris-HCl(pH7.5)，最适离子强度为90mmol/L，最适

Mg2+为7.5mmol/L。 (NH4)2SO4(1mmol/L)、Ca2+、Mg2+以及与谷胱甘肽有关的巯基化合物和ATP等，对谷胱甘肽还原酶有促进作用；螯合剂不同程度地抑制谷胱甘肽还原酶的活力，其中EGTA作用最强；重金属离子如Cd2+、pb2+、Cu2+、Zn2+等对谷胱甘肽还原酶的抑制率达100％；表面活性剂、酶保护剂、NEM、NADPH和ADP对谷胱甘肽还原酶均具有抑制作用。表明南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶是低温酶。综上所述，南极冰藻中谷胱甘肽含量较高

，并且通过条件优化，使南极硅藻GJ01在谷胱甘肽生产上的实际应用成为可能。南极冰藻在长期进化过程中已形成了相应的适应机制，谷胱甘肽系统在对抗低温和Cd的胁迫中具有重要作用，谷胱甘肽含量增加和酶活力提高有利于及时清除活性氧和解毒。南极衣藻ICE-L谷胱甘肽还原酶的分离纯化，表明它与其他来源的谷胱甘肽还原酶具有异同点，且具有低温酶的特性，这对谷胱甘肽还原酶资源和低温酶适应机制等方面的研究具有重要意义。

2.学位论文李丽盐碱环境中放线菌多相分类及免培养研究2006

本文综述了盐碱环境下放线菌研究的目的和意义，介绍了极端微生物特别是嗜盐放线菌的分离、分类研究的进展及其应用前景；着重介绍了放线菌分类学的研究现状，多相分类的研究方法以及当今的研究特点和发展趋势；同时介绍了微生物分子生态学，特别是免培养技术的基本原理、常用方法和在实际中的应用。 本研究以我国宁夏典型盐碱地土样作为研究对象，进行放线菌的分离和筛选，对不同培养基的放线菌分离效果影响进行了探讨；并对分离到的菌株和本室保存的菌株进行形态特殊，耐盐性和产特殊抑菌活性物质菌株的筛选，采用多相分类技术对筛选的放线菌进行系统的分类研究，从表型、基因型及系统发育三个不同层次对其分类地位进行了最终确定。同时，利用免培养技术对盐碱环境微生物的多样性分析进行了尝试。研究结果表明： 1不同营养成分、盐离子类型和盐浓度培养基的设计，更有利于提高该地区盐碱环境中放线菌的获得，并揭示了宁夏典型盐碱土中放线菌数量和种类的分布规律。 2依据形态特殊、高耐盐性和对农业生产中常见病原菌产生特殊抑制活性物质放线菌的筛选，获得了60株稀有菌株、耐18％NaCl菌株和具有特殊功能的菌株(稀有放线菌33株，耐盐放线菌22株和产特殊抑菌活性物质放线菌5株)，为稀有放线菌的发现及功能菌的应用提供了良好的出发菌株。 3采用形态学、生理生化特征、细胞化学、以及16SrDNA序列分析等多相分类技术手段，从表型、基因型及系统发育三个不同层次最终确定了供试放线菌的分类地位。确定产特殊抑菌活性物质菌株02d01、13h06、14i18、43a04和56h02为链霉菌(Streptomyces)，形态特殊菌株

09j02为拟无枝酸菌(Amycolatopsis)，耐盐菌株59h05为诺卡氏菌(Nocardia)，其他形态特殊菌株和耐盐菌株均为拟诺卡氏菌(Nocardiopsis)。

4构建供试菌株与拟诺卡氏菌属各种间的16SrDNA序列系统进化树表明：菌株09j03和47d01与已知种为N.synnemataformans.Y13593系统发育关系最近，菌株04d01与N.synnemataformans.Y13593系统发育关系最近。菌株68d14与N.dassonvilleisubsp.albirubidaX97882系统发育关系最近。菌株20f03和

22f02与N.exhalans.AY036000系统发育关系最近。菌株07j03与已知种N.halotolerans.AJ290448聚成一群，且形成一独立的深度分支，二者进化距离高达0.021，极可能给予新种的分类地位，菌株21f15与N.chromogenes.AY619715聚为一个小群，又与已知种N.halophila.AJ421018和

N.baichengensis.AY619716所形成的一个小群之间聚为一个独立的大群，21f15与三者的进化距离分别为0.011、0.021、0.016，也极可能给予新种的分类地位。 5在用免培养法对5种不同土样中微生物的多样性研究中，富集培养对环境中微生物多样性的分析均优于平板计数法和免培养法，而免培养法又优于平板计数法。 6采用六种方法提取DNA，液氮法提取DNA得到的条带数最高，数量为18；其次为酶解法和微波法，酶解法不同处理分别为18和13，微波法不同处理分别为15和16。另外，富集培养将所有样品的DNA混合后得到的条带数(21)虽然高于免培养中用单一方法提DNA得到的条带数

，但却明显低于将不同提取方法的DNA混合后得到的条带数(26)。 我国西北部地区有着丰富的盐碱环境资源，为放线菌的开发提供了巨大的宝库。本研究对于指导盐碱环境中未知嗜盐和耐盐放线菌的分离培养，加速这类重要的微生物资源的开发利用具有重要的理论意义，并将为微生物资源开发利用提供新型菌种，为生物多样性研究积累资料。

3.期刊论文张永光.李文均.姜成林.张忠泽嗜盐放线菌的研究进展-微生物学杂志2002,22(4)

嗜盐放线菌是极端微生物的重要组成部分,也是一类极具应用前景的微生物资源.就嗜盐菌的分类标准、嗜盐放线菌的分离、分布及系统学研究的历史、现状及其发展趋势、应用前景进行了概述.同时还讨论了嗜盐放线菌的分离及其生理学、分类学研究中存在的问题及困难.

4.学位论文陈兴麟深海沉积物中甲醛降解菌多样性分析和相关基因的克隆2009

深海、南极等极端环境中蕴藏着丰富的资源，其中微生物资源是国内外研究的热点。它们经过长期的进化、选择，在各种极端的环境条件下形成了独特的组织结构、酶系统及代谢机制以进行生存和繁衍。对适冷酶独特的生理结构及机能进行研究，探讨生物适应恶劣的生存环境而产生的解毒机制

，无论在科学上还是实际开发应用上都具有重大的意义。由于极端环境样品采集方面的限制，目前大部分的极端微生物仍未得到认识和研究。 本文对东太平洋深海沉积物、印度洋深海沉积物、南极普里兹湾沉积物样品开展研究。采用传统分离微生物手段获得可培养微生物共323株，并从中筛选到83株耐受甲醛浓度在50mg/L以上的甲醛耐受菌株及7株产适冷脂肪酶的菌株。 在甲醛耐受菌中，FA15菌的甲醛耐受能力最强，其在完全生长的条件下，能耐受至少4000mg/L浓度的甲醛，大大高于多数现有文献的记载。同时，FA15菌能在以甲醇或乙醇为唯一碳源的M9培养基上生长，显示了部分“甲基营养菌”的特征。并且将FA15菌体破碎后，其破碎液在3h内能完全降解100mg/L的甲醛。说明FA15菌株发酵产生能够降解甲醛的物质，用于降解甲醛时，不需要FA15活菌，这为实际开发应用提供了极大便利。 同中温酶相比，适冷脂肪酶具有极高的催化常数（Kcat）值，同时有较低和较稳定的米

制药、环境生物技术等领域有着广阔的应用前景。本文以7株产脂肪酶菌株为研究对象，应用16S rDNA作为分子指标对其进行分类鉴定，并对其生长与产酶特性、酶学性质进行初步研究，为今后极地微生物适冷酶的低温适应机制研究及其应用打下基础。 关键词：极端微生物； 甲醛； 降解； 适冷脂肪酶

5.学位论文王鹏深海沉积物微生物多样性及其与环境相互关系的研究2005

西太平洋暖池区在全球气候变化中起着引擎作用，是地球科学研究的焦点之一。本文首次采用多种分子标志结合的方法，对西太平洋暖池区的微生物群落结构及其与环境的关系进行了调查研究，发现了该区微生物与环境的互动关系，为研究深海生物圈与其它地球圈层的相互作用提供了重要的参考资料。 本文研究的样品，分别于2001年5月到2002年5月期间，经由中国大洋协会深海生物资源开发项目的“DY105-11”、“DY105-13”2个航次，采自于热带太平洋西部(“暖池”区)、中部和东部(多金属结核区)水深1914m至5774m的洋区。对这些样品进行了极端微生物的筛选以及分子生态学调查。 对西太平洋暖池区和东太平洋金属结核区的极端微生物进行了分离纯化，得到49株细菌，并对其生长特性进行了测定。结果表明所分离的菌株多数都是广温性的耐冷菌，还筛选到了一些耐碱菌株，耐酸性的菌株没有筛选到。采用16SrDNA序列测序比较的方法对所分离到的微生物进行了分子分类和初步鉴定，结果表明，西太平洋暖池区可培养细菌多样性比东太平洋结核区高。西太平洋暖池区所分离的菌株中，盐单胞菌属(Halomonas)，嗜冷杆菌属(Psychrobacter)占优势；东太平洋结核区所分离的菌株中，盐单胞菌(Halomonas)和假单胞菌(Pseudomonas)占优势。 在西太平洋暖池区分离到了两株潜在的兼性嗜压细菌WP2和WP3，两株细菌都属于希瓦氏菌属(Shewanella)。用希瓦氏菌属中嗜压细菌特有的压力调节操纵子的特异性引物对两株菌进行了检测，结果表明两株细菌的操纵子与已知的希瓦氏菌属嗜压菌Shewanellabenthica和Shewanellaviolacea的两个压力操纵子的同源性很高

，分别是77％-90％和89％-94％，为这两株菌是潜在兼性嗜压菌提供了分子证据。WP2和WP3都含有较高含量的EPA，而且EPA的含量随着温度的降低大幅度升高，都在0℃达到最大量，一般希瓦氏菌属的冷适应嗜压菌都含有比较多的不饱和脂肪酸，为WP2和WP3是潜在兼性嗜压菌提供了又一证据。对WP和WP3做了菌株鉴定，证明两株细菌是属于希瓦氏菌属的新菌种。 采用分子生态学方法，对西太平洋暖池区不同位点沉积物中微生物多样性和分布特点进行了调查。细菌调查结果表明在西太平洋暖池区，γ-紫细菌亚类是优势种类，也有检测到α-，β-，δ-紫细菌。定量分析表明该区的细菌含量在106-7个/克沉积物范围之间，与一般的陆地土壤的细菌含量来说，少了1-2个数量级，而且细菌数量随着沉积物深度的增加有减少的趋势。对该区古菌的调查结果表明该区泉古生菌占有绝对优势，其中除了两个克隆子之外，其它克隆子属于MGI，MGI是在海洋中广泛存在的一个类群，从海水上层水体到海底沉积物都可以检测到它们的存在。从该区分离到的克隆子与来自其他各种海洋环境的克隆子同源性较高，暗示海洋不同区域来源的MGI有共同起源。古菌半定量分析表明，在西太平洋暖池区5个采样位点表层的古菌数量在102-3个/克沉积物范围之间。就wp0位点而言，随着沉积物深度增加，古菌数量为102-105个/克沉积物。 采用与甲烷产生，甲烷氧化，硫酸盐还原相关微生物的特异性引物，对西太平洋暖池区的微生物群落结构与环境的关系进行了研究。用甲基氧化菌特异性的甲醇脱氢酶(MDH)保守基因在该区检测到了甲基氧化菌和Ⅱ型甲烷氧化菌的存在，半定量分析表明该区的甲基氧化菌的含量比作为对照的中太平洋位点MP和东太平洋结核区A站点高出1-2个数量级。用甲烷产生菌的特异性引物没有检测到甲烷产生菌的存在，可能与所采集的样品的深度不够有关系。用甲烷氧化菌选择性引物检测到了一类新型古菌，该类古菌经过系统进化分析和16SrDNA特征性序列分析表明是一类与甲烷产生菌和甲烷氧化古菌比较近的新型古菌，可能在甲烷循环中起着重要作用。半定量分析表明这一类新的古菌在全部古菌中所占的比例很小，只有0.05％-5％。用硫酸盐还原菌选择性引物在西太平洋暖池区检测到了与Desulfuromonas、Desulfacinum、Desulfonauticus和Desulfomonile相关的克隆子，定量分析表明该区的硫酸盐还原菌含量比东太平洋结核区高1个数量级。综合几种特异性引物调查，表明西太平洋暖池区存在着比较完整的甲烷循环、硫循环途径，在开阔海域这种低甲烷含量、低氧含量、高硫酸盐含量、寡营养环境中，其代谢活动强度相对较高。 本文西太平洋暖池区的海洋沉积物中甲烷产生、甲烷氧化和硫酸盐还原过程中微生物的多样性及其在沉积物中的梯度分布，分析了深海微生物在碳、硫循环中的作用。为阐明深海生态系统中碳、硫等元素的生物地球生物化学过程提供了参考。

6.期刊论文张立辉.郭建博.尹明.ZHANG Li-hui.GUO Jian-bo.YIN Ming极端微生物及在环境保护中的研究进展-

河北工业科技2008,25(3)

在天然极端环境中生存的极端微生物,具有独特的结构、代谢类型、生理机能和遗传因子,对极端微生物的分类及其适应机理进行了描述,介绍了极端微生物在环境保护中的研究现状,并对其应用前景进行了展望.

7.学位论文赵卉琳新疆荒漠盐碱环境放线菌资源研究2008

新疆地处欧亚大陆腹地，地域辽阔，特殊多样的生态环境孕育了特殊多样的微生物资源，具有巨大的研究和开发价值。研究新疆部分地区荒漠盐碱环境下的放线菌资源，对该生境中放线菌生物多样性规律及促进极端微生物资源开发具有重要意义，同时也为极端环境放线菌资源开发提供理论依据。 采集新疆吐鲁番、库尔勒、阿克苏、喀什、伊犁、和田等地区荒漠盐碱土共25个土样，通过土壤基本性质测定和放线菌生态分布规律分析，获得632株放线菌。以农业生产上危害较为严重的植物常见病原菌和畜牧养殖业中的动物病原菌为靶标菌进行优良拮抗放线菌筛选，并采用多相分类技术对部分形态特殊的和优良拮抗放线菌菌株进行鉴定，同时还在放线菌分离方法方面进行了初步的探讨。 通过本研究得出以下主要结论： 1.供试土壤生态背景及放线菌区系组成供试土样有机质平均含量中等偏低，碱土＞砾石质碱土＞沙壤盐土＞沙土，含量分别为6.54～21.83、3.75～26.23、2.42～11.31、1.75～8.36g·kg-1；速效养分无明显规律，速效氮、速效磷、速效钾的平均含量分别为26.37～78.30 mg·kg-1、7.89～13.30 mg·kg-

1、156.11～431.37 mg·kg-1；pH值均在8左右；碱土、砾石质碱土、沙壤盐土、沙土的水溶性总盐平均含量分别为0.46～2.64、0.28～0.65、

2.96～80.12、0.20～1.46 g·kg-1，以沙壤盐土最高。 分离获得了605株放线菌，其中链霉菌为533株，占放线菌总数的88.1％，链霉菌属共可分出12个类群，其中优势类群为烬灰类群，非链霉菌属有72株，占放线菌总数的11.9％，初步归属到诺卡氏菌属、小单孢菌属和待定菌属，以诺卡氏菌属为优势菌属。 统计分析表明：土壤速效磷的含量与放线菌的数量和种类之间呈显著正相关，土壤速效氮的含量与放线菌的数量之间呈正相关，总盐的含量与放线菌的数量和种类之间呈负相关；土壤有机质和速效磷的含量对放线菌的数量和种类分布影响最大。 2.放线菌分离方法探讨实验结果表明：样品在100℃处理1h时，放线菌的数量和种类均为最多；经6％蛋白胨溶液处理过的土样分离到的放线菌的数量最多，但种类却最少，经

0.05％SDS溶液处理过的土样分离到的放线菌的数量次之，但种类却很多；在改良高氏1号琼脂、腐殖酸琼脂和酵母膏天门冬酰胺琼脂上，不加抑制剂时的放线菌的数量均比加抑制剂时的放线菌的数量高，而且种类也大于或等于加抑制剂；链霉菌属仍然是主要分离的菌属，以灰红紫类群为优势类群，非链霉菌属主要为诺卡氏菌属。 3.供试土壤中放线菌拮抗性研究从632株放线菌中筛选出拮抗性放线菌共199株，占供试菌株的31.5％。其中拮抗细菌的放线菌中以拮抗G+细菌的明显多于拮抗G-细菌，拮抗真菌的放线菌中以拮抗病原真菌的显著多于拮抗普通真菌。筛选所得拮抗性放线菌拮抗强度较高，达到强和中等的达90％以上。获得的33株广谱拮抗性放线菌中，对4种供试靶标菌均产生拮抗作用的广谱拮抗放线菌相对较多，占广谱拮抗性放线菌的68.7％；在16株拮抗作用较强的放线菌中，其中有11株高效拮抗放线菌同时对2种靶标菌产生拮抗作用，其占拮抗作用较强的放线菌的68.8％。

通过皿内拮抗试验，得到对牛无乳链球菌和猪金黄色葡萄球菌有良好拮抗效果的放线菌6株，分别为0425、0601、0708、0720、1504和2425，其抑菌圈范围均D≥15mm，此外，还筛选到对辣椒疫霉有良好拮抗效果的放线菌14株，其抑菌圈范围均D≥20mm。 4.特殊放线菌和拮抗性放线菌的多相分类经过形态和培养特征观察，结合生理生化特征分析，产特殊抑菌活性物质菌株全部具有典型的链霉菌特征，而形态特殊菌株和耐盐菌株的形态和培养特征各异，不能准确定属；从细胞化学组分的研究结果看，产特殊抑菌活性物质菌株细胞壁含LL-DAP，而形态特殊菌株细胞壁含meso-DAP或无-DAP。

通过将测得的16S rDNA序列与GenBank中的序列相比较，确定产特殊抑菌活性物质菌株2202为链霉菌属(Streptomyces)，形态特殊菌株0425、0710、2012、2044和2509为链霉菌属(Streptomyces)，1604和1511与枝孢囊菌属(Verrucosispora)的亲缘关系比与游动放线菌属(Actinoplanes)的亲缘关系近，2207在系统发育地位上归属于链孢菌属(Catellatosporal)，0910则归属于链孢囊菌属(Streptosporangium)，但如想更进一步确定其地位，则需测其全序列，甚至需要借助DNA-DNA同源性分析即DNA-DNA分子体外杂交来确定。 本研究揭示了新疆荒漠盐碱特殊环境放线菌生态分布规律，丰富了新疆荒漠盐碱土中的放线菌资源；初步确立了该生境中放线菌资源的抗菌谱特征，获得了部分在农业生产上具有潜在应用价值的优良拮抗性放线菌菌株

，为进一步的生产应用奠定了良好的基础；并通过多相分类技术对部分形态特殊的和优良拮抗放线菌菌株进行鉴定，客观的确定了其分类地位，为对这些菌株的进一步研究和应用提供了宝贵的资料。

8.期刊论文周璟.盛红梅.安黎哲.ZHOU Jing.SHENG Hong-mei.AN Li-zhe极端微生物的多样性及应用-冰川冻土

2007,29(2)

极端微生物是一类适应极端环境相对隔离进化的微生物,占据对生命而言接近极限的生态位,在形态结构、生理生化、分子进化机制等方面具有特殊性.文中综述了极端微生物的分布和分类特点,对嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜盐和嗜压微生物等六大类群分别进行描述,并分别叙述了其具有的极端环境

9.学位论文张燕新嗜热菌的分离与一株高温放线菌新种的多相分类鉴定2006

嗜热菌是指能生活在50℃以上高温，最适生长温度在45～80℃以上的一类极端微生物。自从70年代Brock发现嗜热菌以来，日本、意大利、冰岛、美国等国家大力开发嗜热菌资源。我国各地分布着数量众多、生态环境各异的温泉及其他高温环境，具有丰富的嗜热菌资源。但从目前的相关报道看来

，我国对于嗜热菌资源的研究开发还不是很多。 本实验从云南腾冲的温泉淤泥和水样样品中分离到了18株嗜热菌，经过形态观察、生理生化特性和16S rDNA序列分析，除菌株LA5为放线菌外，其余都是Bacillus属或Geobacilus属的菌株。这些嗜热菌生长的最适温度为60～70℃。其中三株高温蛋白酶产生菌SBll、SB31和SC5，经初步鉴定都属于Geobacillus属，产高温蛋白酶的酶活力分别为35.6、26.1、26.6U/mL。。虽然三菌株的最适生长温度为60℃，但其产生的蛋白酶的最适酶反应温度都在70℃以上，远高于一般动植物来源的蛋白酶。 菌株LA5是一株高温放线菌。菌落乳黄色，呈放射状皱纹，形成黄色或白色的基质菌丝和孢子，孢子层较厚，没有气生菌丝，不产生可溶性色素。在LB、PDA、蛋白胨酪素培养基上生长良好，在甘油天冬酰胺、高氏一号、察氏、牛肉膏蛋白胨培养基上生长较差，在ISP4、淀粉酪素、甘油淀粉培养基上不生长。在光学、相差、电子显微镜下观察，发现基内菌丝上均有单个孢子，生长在不分支的孢子梗上。 高温放线菌LA5可以发酵葡萄糖、果糖、木糖、纤维二糖，不能发酵阿拉伯糖、棉子糖、鼠李糖；V.P试验、M．R试验、苯丙氨酸脱氢酶试验、柠檬酸盐试验反应阳性，吲哚试验反应阴性；液化明胶，降解淀粉、酪素，不降解纤维素、果胶；能利用有机氮(酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、尿素)和无机氮(硝酸铵、硫酸铵、氯化铵)，利用乳糖、半乳糖最好，其他糖类(葡萄糖、蔗糖、果糖、木糖、麦芽糖)利用效果一般或较差；好氧；pH生长范围是6～10，最适pH是8.5；生长温度为50～75℃，最适生长温度为60～70℃；没有抗微生物活性物质的产生。 高温放线菌LA5的化学组成为：细胞壁含有meso-DAP(Ⅲ型)，但无特征性糖；主要的脂肪酸(≥10％)为iso-C<,17:0>(27.66％)和

C<,16:0>(22.38％)；醌的组成成分为MK-7(66.58％)和MK-8(H<,2>)(33.42％)。 16S rDNA序列分析表明，菌株LA5属于Planifilum属；DNA G+C mol％为56.8mol％；菌株LA5与Planifilu属仅有的两个种Planiflum fulgidum 500275和Planfilumfimeticola HO165进行DNA-DNA杂交，同源性分别为43.6％、52.7％。 综合高温放线菌LA5的形态学特征、生理生化特征、化学组成分析和基因型特性，确认高温放线菌LA5是属于Planifilum的一个新种，命名为Planifilum yunnanesissp．nov．。

10.学位论文陈勇全基因组中网络缺失基因和微型转座子的发现及研究2008

随着生物技术的发展，人们获得了大量的基因组数据并用以了解基因组的机制。越来越多的基因组被测序，分子生物学已进入了所谓的后基因组时代。现在我们能够直接探索基因组的一些全局特性，例如能够得到任意感兴趣基因在全基因组水平上的分布，并通过比较多种相关基因组来理解生物的各种机能等等。基因通过彼此间和代谢物间的物理和化学作用连接成复杂的网络关系，搞清楚完整的基因—蛋白质—新陈代谢网络的拓扑结构、局部组织形式和动态行为是系统生物学的最终目标。但是，现有的基因网络或者代谢途径(Pathway)还远远没有完善，许多构建的网络中存在着大量的缺失基因或者说“网络漏洞”，许多基因的功能和在网络中的具体位置还没有确定，生物网络中的许多节点和连接关系还有待于确定，这就是网络缺失基因问题。发现这些网络中的缺失基因是系统生物学中一个重要的挑战性工作。另外，具有翻转互补终端序列的微型转座子(简称微型转座子或者MITEs)是基因组中的一种重要的功能基因，它能够通过自身的位置转移、增加拷贝数等行为影响基因组的大小和基因的功能实现。在基因组水平中，发现所有的微型转座了及其分布能够让我们更加深入地了解基因组的功能实现以及进化历史。对于发现缺失基因问题和发现微型转座子问题，本文分别给出了有效的算法，能够快速准确地在全基因组水平下发现所有可能缺失基因和微型转座子。本文的主要的研究内容和创新点如下： ·主要研究内容 对于发现缺失基因问题，我们利用operon信息，基因相似性信息以及phylogenetic profile信息构造了一个基因组参考图，并利用图论算法和设计了新的信息融合和基因排序方法，在整个基因组水平下发现缺失基因。为了进一步提高方法的精度和效率，我们又利用了regulon信息：首先我们给出了一个寻找motif的有效算法，并利用该算法计算了目标基因组中的所有可能的regulon，然后将该信息运用到基因组参考图中。实验结果表明，该方法非常有效

，不但在目标网络中发现了大量的相关缺失基因，进一步揭示了基因网络的结构和功能特性，极大地提高了现有基因网络的精度，而且具有极强的鲁棒性。 对于发现微型转座子问题，我们首次给出了一个在基因组范围内寻找和分析微型转座子的算法，并且实现了网络在线服务(MUST系统

)http：//https://www.360docs.net/doc/e815938014.html,/ffzhou/MUST/。在许多原核生物基因组的应用试验中，我们的系统首次发现了大量的具有近期活性的微型转座子，并且该系统还首次发现了微型转座子与operon、微型转座子与相邻基因之间存在着影响关系，这些发现为揭示基因组的动态变化以及基因功能实现奠定了基础。 第一章绪论，首先给出了本文中用到的生物学，图论以及计算复杂性理论的基础知识介绍。 第二章首次给出了一个利用operon信息，基因相似性信息以及phylogeneticprofile信息来发现网络缺失基因的方法。通过比较基因组大小和进化关系，我们共选择了185个基因组来构造基因组参考图。该参考图以所有的基因为顶点，两个基因之间有边存在当且仅当它们在同一个operon中，或者它们是相似基因。对于目标pathway，我们利用其所有的已知基因作为参考基因，再寻找所有到参考基因关系最为紧密的基因来构成候选基因集合，并给出了分层的信息融合和排序的方法来确定最终的基因排序。我们测试了KEGG数据库中E.coli的所有121个pathway。结果显示如果目标pathway中已知基因的个数大于5个，该方法的正预测值(PPV)可以达到60％，并且随着基因个数的增加，可以达到90％，这一预测精度远远大于现有的相关算法，而且参数分析显示该方法具有高度的鲁棒性。同时许多预测的结果已经被近期更新的KEGG数据库的结果证实是正确的。实验结果还发现许多pathway可能在更高的结构层次上具有功能一致性，这进一步深化了pathway的结构和功能特性研究。 第三章，给出了一个寻找motif的有效算法，该算法提出了序列邻集、概率打分矩阵等新的概念，并利用递归的计算策略来去除噪音。在许多实际的生物序列的测试中，该算法能够比相关的算法更有效的发现真正的motif。 第四章，为了进一步提高发现缺失基因方法的精度，我们又引入了regulon信息。我们首先利用第三章中发现motif的算法描述了目标基因组中所有的regulon结构，然后将此信息融合到第二章中的基因组参考图中。试验显示，regulon信息进一步提高了寻找缺失基因算法的精度，对于所有基因个数大于20的pathway，平均的PPV率进一步提高了约2％。 第五章首次给出了一个全基因组水平下发现所有可能微型转座子的算法，并且实现了在线服务(MUST系统

)https://www.360docs.net/doc/e815938014.html,/ffzhou/MUST/。该算法可以按照微型转座子的结构和序列相似性进行分类，同时输出许多相关统计和进化信息。应用MUST系统，我们成功地在AnabaenavariabilisATCC29413验证了已经被深入研究的微型转座子族Nezha，同时还发现了新的具有近期活性的微型转座子。另外，我们首次在HaloquadratumwalsbyiDSM16790中发现了多个微型转座子族，这些微型转座子族均具有保守的终端结构和高度的序列相似性，并且发现了近期活性的进化痕迹。HaloquadratumwalsbyiDSM16790是一种极端耐盐的细菌。这是首次在此极端细菌中发现微型转座子，这些大量微型转座子族的存在进一步揭示了微型转座子可能参与到极其重要的基因组功能活动中，并且这种活动甚至在极端环境下生存的物种中依然比较活跃。 第六章首次在Leptospira中发现了微型转座予Yuanxiao，该微型转座了大量存在于Leptospira的四个近缘物种中。Leptospira是一种病原体，可以导致一种称为钩端螺旋体病的人畜传染病。我们研究发现微型转座子Yuanxiao与转座基因ISLin1之间存在着进化关系，说明微型转座子可能是通过删除转座基因中的编码蛋白区域而进化得到的。研究表明该微型转座子还可能参与到相邻基因的调控过程中，这为研究微型转座了的生成，扩增以及转移机制提供了很好的研究基础。同时，也在基因层面上为解释该治病体的基因表达及功能变化提供了新的思路。 第七章首次在GeobacteruraniireducensRf4中发现了具有近期活性的微型转座子Chunjie，首次观察到Chunjie能够插入到operon结构中，并且没有破坏operon的结构。这进一步揭示了微型转座子的转移特性，并首次揭示了微型转座子对operon结构的进化影响关系。 最后一章总结全文。 ·本文的创新点 创新点1.首次利用三种信息给出了在全基因组水平下发现网络缺失基因的方法，利用多基因组的比较在最大程度上发现目标网络中的缺失基因。方法具有高精度和高鲁棒性，极大地提高了目前相关方法的精度和结果。对于E.coli的121个目标pathway，该方法发现了大量的缺失基因，同时还在pathway内部和pathway之间发现了新的结构连接，为进一步研究基因网络的功能和结构特性奠定了基础。 创新点1列于第二章中。 创新点2.提出了一个新的寻找转录因子

motif的有效算法，并用之计算了目标基因组中所有的regulon结构，并且将regulon结构信息融合到寻找网络缺失基因的方法中，进一步提高了寻找网络缺失基因方法的精度。 创新点2列于第三、四章中。 创新点3.首次给出了在全基因组水平下寻找和分析微型转座子的方法，并实现了在线服务(MUST系统)。对于给定的基因组，该系统能够发现所有可能的微型转座子并给出许多相关特性的分析。利用该系统，我们首次观察到HaloquadratumwalsbyiDSM16790中存在着大量的微型转座子族。这个现象首次揭示了微型转座子在极端微生物(耐盐)中依然活跃并且发挥着重要的作用。 创新点3列于第五章中。 创新点4.首次在Leptospira中发现了一个具有近期活性的微型转座子族Yuanxiao。并发现该微型转座子和某些特定的转座基因之间存在着结构和序列相似性，同时还可能在相邻基因的转录调控中发挥作用。Yuanxiao的发现为进一步研究微型转座子的产生、扩增、转移机制提供了样本，同时也为揭示Leptospira的致病机理提供新的思路。 创新点4列于第六章中。 创新点5.首次在GeobacteruraniireducensRf4中发现了一个具有近期活性的微型转座子族Chunjie，并且发现Chunjie成功地插入到了一个operon结构中。这是首次发现微型转座子插入到operon结构中而没有破坏operon结构和功能，为研究原核生物基因组变化，特别是operon进化提供了直接的证据。 创新点5列于第7章中。

引证文献(1条)

1.张亚波.刘连盟.徐荣燕.李多川嗜热子囊菌光孢变种内切葡聚糖酶Ⅰ基因在毕赤酵母中的表达及部分酶学性质[期刊论文]-应用与环境生物学报 2009(3)

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下载时间：2010年4月28日