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海洋微生物资源丰富、种类繁多,但目前绝大部分种类尚未被分离、培养和鉴定。河口生态系统是近岸典型的海洋生态系统之一。河口地区处在海洋与淡水的交接地带,独特的自然环境和频繁的人类活动增加了该地区的微生物多样性,在其中经常有微生物新物种被发现。营养物质的匮乏是限制海洋微生物生长的常见环境因素。当受到饥饿胁迫时,部分微生物可以通过调节基因表达和改变表型等对环境变化做出反应,还有部分微生物会进入休眠状态。当环境中再次有营养物质输入时,部分历经饥饿而存活的微生物会迅速响应。远洋表层海水中哪些细菌能够长时间耐受饥饿,哪些细菌在经历长期饥饿后能对再次输入的营养物质快速响应,这些问题目前尚不清楚。本论文首先采用多相分类学研究方法,对分离自烟台夹河河口沉积物样品的菌株SM1902T进行了鉴定。其次,利用16S rRNA基因高通量测序技术,以马里亚纳海沟海域的表层海水为研究对象,分析了长期饥饿处理后远洋表层海水细菌群落的变化以及营养物质添加对饥饿处理后细菌群落的影响。1.烟台夹河河口沉积物细菌SM1902T的多相分类学研究菌株SM1902T分离自中国烟台夹河河口。菌株SM1902T是好氧的革兰氏阴性细菌。其细胞呈卵形或杆状,长1.5-4.6μm,宽1.3-2.6 μm,无鞭毛。菌株SM1902T生长温度范围为10-37℃,最适生长温度为25-30℃;pH耐受范围为pH6.0-10.0,最适生长pH值为pH 7.0;NaCl耐受浓度范围为0.5-13%(w/v),最适生长NaCl浓度为 2.5%(w/v)。菌株SM1902T具有氧化酶和触酶活性,能够水解吐温20、60和80,但不能水解吐温40、DNA、淀粉和酪蛋白。它可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐,但不产生菌绿素a。菌株SM1902T对庆大霉素具有抗性。菌株SM1902T的主要脂肪酸成分为summed feature 8(C18:1 ω7c和/或C18:1ω6c),主要极性脂为磷脂酰胆碱、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、一种未鉴定结构的氨基脂类和一种未鉴定结构的脂类,唯一的呼吸醌是Q-10。基于16S rRNA基因序列的系统进化分析表明,菌株SM1902T在红杆菌科(Rhodobacteraceae)内形成一个独立的分支,并且与Meridianimarinicoccus roseus TG-679T和Phycocomes zhengii LMIT002T亲缘关系最近(16S rRNA 基因序列相似性分别为 96.1%和 94.3%)。菌株 SM1902T与M.roseus TG-679T和 P.zhengii LMIT002T的in silico DNA-DNA 杂交(isDDH)值分别为 19.6%和 19.5%,平均核苷酸一致性(Average Nucleotide Identity,ANI)分别为 76.1%和 74.2%。在基于550个单拷贝直系同源簇和全基因组序列构建的系统进化树中,菌株SM1902T也与M.roseus TG-679T和P.zhengii LMIT002T在红杆菌科内聚集成簇。菌株SM1902T 的基因组 DNA G+C 含量为 58.2 mol%。上述多相分类学数据表明,菌株SM1902T应隶属于红杆菌科内的一个新属,命名为Fluviibacterium gen.nov.。菌株SM1902T代表该新属内的一个新种,命名为Fluviibacterium aquatile sp.nov.。该新种的模式菌株为SM1902T(=KCTC 72045T=MCCC 1K03596T=CCTCC AB 2018346T)。2.饥饿处理对远洋表层海水细菌群落的影响将马里亚纳海沟海域的表层海水在黑暗条件下室温放置24个月,人为创造饥饿胁迫,然后添加两类营养物质。通过16S rRNA基因高通量测序技术,研究远洋表层海水中的细菌群落在经历长时间饥饿和随后营养物质输入过程中的变化。在原位海水样品中细菌的主要类群为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,37.47%)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,24.89%)、生氧光细菌(Oxyphotobacteria,21.69%)、拟杆菌纲(Bacteroidia,6.59%)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria,1.76%)和酸微菌纲(Acidimicrobiia,1.63%)。饥饿处理 24个月后,海水样品中的主要细菌类群为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,67.18%)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,19.37%)、弯曲菌纲(Campylobacteria,2.34%)、酸微菌纲(Acidimicrobiia,1.77%)、拟杆菌纲(Bacteroidia,1.76%)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria,1.73%)、脱卤球菌纲(Dehalococcoidia,1.05%)和放线菌纲(Actinobacteria,1.04%)。经过24个月的饥饿处理,α-变形菌纲、γ-变形菌纲、拟杆菌纲、δ-变形菌纲和酸微菌纲的相对丰度依然较高,均大于1%。其中,α-变形菌纲的相对丰度明显升高,由37.47%增加至67.18%。蓝细菌门的生氧光细菌的数量几乎下降为0。此外,弯曲菌纲、脱卤球菌纲和放线菌纲的相对丰度分别由0.08%、0.48%、0.64%升高至2.34%、1.05%、1.04%。这说明饥饿处理后,微生物群落物种组成发生明显变化。饥饿处理24个月后的优势细菌属为Algiphilus、Hyphomicrobium、Nitratireductor、Parvibaculum、Sinimarinibacterium 和 Sulfurovum。它们在原位海水样品中相对丰度较低(0%-0.08%),但在饥饿处理后的样品中相对丰度均大于1%。对Tara oceans数据集的分析表明,饥饿处理后的6个优势细菌属中有3个属在全球海洋表层海水中广泛分布,分别为Nitratireductor、Parvibaculum和Sulfurovum。向饥饿处理后的表层海水加入两类营养物质后,检测到的细菌的主要类群为α-变形菌纲、γ-变形菌纲、δ-变形菌纲和拟杆菌纲。饥饿处理后对加入的营养物质快速响应的优势细菌属为Algiphilus、Alteromonas、Arenibacter、Candidatus Berkiella、Hyphomicrobium、Idiomarina、Labrenzia、Marinobacter、Muricauda、Nitratireductor、Phaeodactylibacter、Polycyclovorans、Ruegeria、Sagittula、Spongiibacter 和 Sulfurovum。其中,Algiphilus、Hyphomicrobium、Nitratireductor和Sulfurovum这4个属既是饥饿处理后的优势细菌属,也是加入营养物质后的优势细菌属,说明它们在营养物质缺乏和营养物质较为充足时均可以保持较高丰度。对Tara oceans数据集的分析表明,上述饥饿处理后响应营养物质的16个优势细菌属中有9个属在全球海洋表层海水中广泛分布,分别为Alteromonas、Idiomarina、Labrenzia、Marinobacter、Muricauda、Nitratireductor、Ruegeria、Sagittula 和 Sulfurovum。本论文对分离自烟台夹河河口沉积物样品的菌株SM1902T进行了多相分类学研究,研究结果表明菌株SM1902T隶属于红杆菌科(Rhodobacteraceae)内的一个新属并代表该新属内的一个新种。同时揭示了远洋表层海水中的细菌群落在经历长时间饥饿和随后营养物质输入过程中的变化,并发现约50%的饥饿处理过程中的优势细菌属能在全球海域表层海水中广泛分布。这些研究结果为认知、挖掘海洋新型微生物资源和深入研究海洋微生物对饥饿环境的适应机制奠定了基础。