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海洋约占地球表面积的71%,是一个开放、多变且复杂的生态系统。海洋中蕴含着丰富的微生物资源,海洋环境的复杂性使得这些微生物在遗传和代谢等方面具有多样性和特殊性。微生物参与海洋物质分解及转化的全过程,并且为人类提供了丰富的资源,是海洋中十分重要的组成部分,具有重要的研究意义。肽聚糖是细菌细胞壁中独特并且必要的结构组分,具有保持细胞的完整性和维持细菌形状等功能,肽聚糖的超微结构及其化学结构的研究对了解细菌的生命活动有着重要的意义。目前对细胞壁肽聚糖超微结构的研究较少,尤其是肽聚糖超微结构的多样性及不同生长条件对肽聚糖超微结构的影响并不清楚。原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)技术是一种功能强大的显微技术,可以在不对样品进行染色的条件下直接以高分辨率观察生物样品,非常适合对细菌细胞壁肽聚糖超微结构的研究。本论文首先对一株分离自南极长城站附近表层海水的细菌进行了多相分类学鉴定,确定了其分类学地位。随后我们使用AFM技术深入研究了沙福芽孢杆菌Bacillussafensis SDMCC 050126在不同生长条件下细胞壁肽聚糖的超微形貌结构。最后,我们选择了芽孢杆菌属内四种不同的菌株,利用AFM技术对芽孢杆菌属细菌细胞壁肽聚糖超微形貌结构的多样性进行研究,揭示了同一属内不同细菌的肽聚糖超微结构的多样性及其受生长条件影响的变构情况。本文具体研究结果如下:1.Chachezhania arntarctica SM1 703T 多相分类研究南极地区气候环境较为极端,蕴含着丰富的微生物资源。菌株SM1703T是本实验室从南极长城站附近的表层海水中分离筛选出来的一株细菌。菌株SM1703T是革兰氏阴性菌、好氧、无鞭毛、细胞呈杆状。基于16S rRNA基因序列的系统发育树显示菌株SM1703T在Rhodobacteraceae科内形成独立的分枝,并且与Rhodobacteraceae科内已知菌株Marivita litorea的16S rRNA基因序列相似性最高,为95.5%。菌株SM1703T可在10-37℃范围内生长,最适温度为25℃;菌株可生长的盐度范围是0.5-13%(w/v),最适盐度范围为3-5%(w/v);菌株可生长的pH范围是6-10,最适pH为7.5。菌株SM1703T的主要脂肪酸是C19:o cyclo co8c(36.1%)、C18:1 co7c(32.6%)、C18:1 2-OH(7.1%)和 C16:0 2-OH(6.7%);菌株主要极性脂为PG(磷脂酰甘油)、PC(磷脂酰胆碱)、AL(一种未鉴定结构的含有氨基的脂类)、L(未知脂类)以及微量的PL(一种未鉴定结构的磷脂)。菌株SM1703-T基因组DNA G+C含量为64.6 mol%。基于以上对于菌株SM1703T多相分类鉴定的结果,确定了菌株SM1703T代表Rhodobacteraceae科中一个新属内的新种,将新属命名为Chachezhania gen.nov.,SM1703T代表的新种命名为Chachezhania antarctica,其模式菌株为菌株 SM1703T(=MCCC 1K03470.T=KCTC 62794T=CCTCC AB 2018351T)。菌株SM1703T的多相分类研究使我们对Rhodobacteraceae科有了新的认识,同时也为海洋资源的开发和利用奠定了基础。2.生长条件对沙福芽孢杆菌B.safensis SDMCC 050126细胞壁肽聚糖超微结构影响的研究为了研究B.safensis SDMCC 050126细胞壁肽聚糖的超微结构,以及不同培养条件和生长时期对其细胞壁肽聚糖超微结构的影响,我们提取了在15℃和37℃培养条件下,生长至对数期和稳定期的该菌株的细胞壁肽聚糖,并且使用AFM技术对其超微形貌结构进行研究。结果表明对数期的B.safensis SDMCC 050126细胞壁肽聚糖有显著的沟壑状结构存在,生长到稳定期之后细胞壁肽聚糖表面的沟壑状结构逐渐减少;37℃培养条件下快速生长的菌体比15℃培养条件下缓慢生长的菌体的细胞壁肽聚糖的沟壑状超微形貌结构更为显著;磷壁酸的存在并不会掩盖住细胞壁上的沟壑状结构。研究结果为阐明B.safensis SDMCC 050126细胞壁肽聚糖的超微形貌结构和化学组分之间的联系奠定了结构基础。3.芽孢杆菌细胞壁肽聚糖超微结构多样性的研究在深入地研究了B.safersis SDMCC 050126细胞壁肽聚糖的超微形貌结构及其变化的基础上,为了研究同一属内不同细菌的肽聚糖超微结构及其变化的多样性,我们选取了四种常见的芽孢杆菌,分别是B.siamensis SDMCC 050135、B.subtilis SDMCC 050117、B.albus SDMCC 080146 及 B.tequilensis SDMCC 080100,提取其细胞壁肽聚糖进行观察研究。结果表明,B.siamensis SDMCC 050135的细胞壁肽聚糖超微结构有明显的沟壑状结构存在,而且肽聚糖的超微结构还会随着生长阶段不同而发生变化,从对数期的沟壑状变构为稳定期的网孔状结构;B.tequilensis SDMCC 080100的细胞壁肽聚糖超微结构以网孔状结构和绳索状结构为主,而且也会随着生长阶段的变化而发生变构;B.subtilis SDMCC 050117的细胞壁肽聚糖超微结构表面相对比较光滑平整,肽聚糖的排列十分紧凑致密,其超微结构不会随着生长阶段的变化而出现变构现象;B.albus SDMCC 080146的细胞壁肽聚糖内侧面相对致密,有浅沟状结构分布,其超微结构也不会随生长阶段的变化而发生变构。通过对不同种的芽孢杆菌细胞壁肽聚糖超微结构的研究,深化了对细菌细胞壁在纳米尺度上结构多样性的认识。