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噬藻体是侵染蓝藻的细菌病毒,在调控浮游生物丰度、多样性及群落结构演替、生物地球化学循环方面起到重要作用,是一种不可忽视的战略生物资源。近年来,噬藻体基因多样性的研究是病毒生态学研究的热点。但对我国东北稻田生态系统噬藻体基因多样性的研究未见报道。为此,本文以编码噬藻体衣壳组装蛋白基因g20和编码光合反应中心蛋白D1亚基的psbA基因为靶标,采用PCR扩增、克隆及DGGE等分子生物学方法对东北稻田水体噬藻体基因多样性进行研究,同时对东北稻田蓝藻及蓝藻伴生菌进行分离鉴定,为分离东北稻田噬藻体提供材料。其结果如下:从5个不同的东北稻田水样中,采用CPS1和CPS8简并性引物共获得54条不同的g20基因序列,这些序列不同于日本稻田水体获得的g20基因序列,系统发育主要分布在Cluster α,β,γ和ε内,并形成东北稻田水体特有的Cluste(rPFW-VII~PFW-IX)。UniFrac分析中的PCoA(principal coordinate analysis)结果显示,稻田噬藻体类群明显有别于海洋、湖泊噬藻体类群,即使在相似的稻田环境中,中国稻田与日本稻田噬藻体类群也不同。从3个不同的东北稻田水样中,采用简并性引物psbA-F和psbA-R共获得了17条不同的psbA基因序列。通过分析基因序列GC含量及psbA推导的氨基酸序列中三肽序列,推断这些基因均来自于噬藻体。通过系统进化分析表明东北稻田水体噬藻体psbA基因组成与日本稻田不同,也有中国特有的噬藻体类群PFW-CN,我国东北稻田水体中噬藻体psbA基因明显有别于海洋、湖泊的噬藻体类群。在稻田水体中噬藻体psbA基因群集我国东北与日本不同(P<0.01)。从东北稻田水体中采用平板划线分离方法分离蓝藻菌株,对分离获得的9株蓝藻进行鉴定,基于16S rRNA和蓝藻psbA基因系统进化分析,结合其形态学特征,鉴定出2株鱼腥藻(Anabaena),4株念珠藻(Nostoc),同时也发现3株东北稻田水体新的蓝藻菌株,其16S rRNA和psbA基因序列与已知序列的最高相似性在89%-91%和85%-86%之间。这为进一步分离稻田水体噬藻体提供了寄主材料。利用分子生物学方法鉴定稻田蓝藻分离过程中不同蓝藻菌株伴生细菌,获得25条伴生细菌16S rRNA基因序列,以模式菌株Anabaena PCC7120培养在不同土壤中进行伴生菌调查,共获得45条伴生细菌16S rRNA基因序列,经系统发育分析表明,这些蓝藻伴生菌主要分布在变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria);测序获得的伴生细菌序列中具有潜在降解蓝藻分泌物的细菌,如假单胞菌(Pseudomonas)黄杆菌(Flavobacterium)、红球菌(Rhodococcus)等。综上所述,以g20和psbA基因为靶标,我国东北稻田水体中存在着与海洋、湖泊中不同的独特噬藻体基因类群及新的蓝藻及其伴生菌。为采用传统分离纯化噬藻体来调查稻田水体噬藻体基因多样性提供材料,为研究水环境中蓝藻、伴生菌及噬藻体三者之间关系奠定理论基础。