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西藏开菲尔粒(TKGs),俗称“西藏灵菇”,主要是由多种乳酸菌,酵母菌共生在一起形成的复杂共生体。本文应用解剖显微镜、扫描电镜、克隆文库、荧光原位杂交(FISH)及荧光实时定量PCR(qPCR)等技术和方法,对西藏开菲尔粒的微观结构及其中酵母菌多样性、分布与变化特性进行了研究,为进一步认识西藏开菲尔粒微观结构,探讨其共生机理奠定基础。 1.西藏开菲尔粒的微观结构研究。采用解剖显微镜、扫描电镜和荧光显微镜对西藏开菲尔粒及其切片进行观察和研究。西藏开菲尔粒主要是由多个直径2-9 mm、厚约200μm的中空囊状结构集结而成的类似菜花状结构。该囊状结构长至一定程度后可再生出小的囊状结构,从而形成珊瑚状或花椰菜花形,白色或淡黄色的团状结构。有趣的是,在西藏开菲尔粒中发现了主要由细菌组成的类多面体网状结构。从开菲尔粒外表面到内表面,该网状结构呈现孔径渐大,数量递减的分布趋势。此外,酵母菌主要聚集在开菲尔粒的外表面,大多数呈球形(2.0-5.0μm)或椭圆形(4.0-8.0×2.0-5.0μm),也有少数的棒状酵母菌(0.5-2.0×4.0-7.0μm)被观察到;并且也有一些酵母细胞出现在外表面和内表面之间的中间区域。 2.西藏开菲尔粒中酵母菌26S rRNA克隆文库及测序分析表明,开菲尔粒中酵母菌在属的水平上包括酿酒酵母属(Saccharomyces),克鲁维酵母属(Kluyveromyces)和亚罗酵母属(Yarrowia),在种水平上分为酿酒酵母菌(S. cerevisiae),Saccharomyces sp.,马克斯克鲁维酵母菌(K.marxianus),Kluyveromyces sp.和解脂亚罗酵母菌(Y. lipolytica)。 3.荧光原位杂交技术(FISH)应用于西藏开菲尔粒切片样品,验证了三种酵母属的存在,即酿酒酵母属(Saccharomyces),克鲁维酵母属(Kluyveromyces)和亚罗酵母属(Yarrowia),支持了克隆文库结果,并表明西藏开菲尔粒基因组DNA提取物中没有外界环境酵母菌的污染;同时也验证了在西藏开菲尔粒中酿酒酵母属(Saccharomyces)的主导地位,且这三个属的酵母菌在西藏开菲尔粒中似乎更趋向于相对集中定植而非单独的分布于开菲尔粒中。 4.qPCR分析不同培养时间点西藏开菲尔粒中酵母菌在属的水平上的变化规律显示:培养十个月前后,两组不同培养条件下开菲尔粒的总酵母菌和酿酒酵母属(Saccharomyces)的酵母数量保持相对稳定,未有显著变化;而克鲁维酵母属(Kluyveromyces)和亚罗酵母属(Yarrowia)的酵母数量发生了显著的改变:前者数量大幅下降,而后者则明显增加,从几乎为零上升到占主导地位的酵母菌。总而言之,西藏开菲尔粒中优势酵母菌酿酒酵母属(Saccharomyces)的酵母数量是相对稳定的,而克鲁维酵母属(Kluyveromyces)和亚罗酵母属(Yarrowia)的酵母数量随培养时间发生了变化。 总之,自然培养和无菌培养的两组西藏开菲尔粒之间在其微观结构、酵母菌多样性、分布及变化等方面没有观察到明显的差异,证实TKGs是相对稳定的结构,能够在与外界微生物竞争的环境中稳定生长。TKGs包括许多小的中空球形囊状颗粒单元并且其囊壁由类多面体的网状结构组成,代表自然界中一个不同寻常的微生物共生系统。这种共生系统的形成可能是由于西藏开菲尔粒中微生物群落间长期共生互利的作用而致;其中酵母菌群多样性及分布特征的差异很可能取决于奶的成分和培养条件。这些研究结果为进一步探索TKGs中微生物间的共生机理和开菲尔粒的形成机理奠定了一定的理论基础。