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海洋细菌SAR202生态型分布、基因组特征和原位活性研究

文献类型：学位论文

作者位战飞1,2
答辩日期2020-12-03
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院深海科学与工程研究所
导师王勇
关键词深海 微生物群落 SAR202 MISNAC 原位
学位名称理学博士
学位专业海洋生物学
英文摘要
SAR202 细菌是绿弯菌门 (Chloroflexi)下属纲之一，在深海寡营养环境中具 有较高的丰度 (最高可至 30%)，可分为多个目级别生态型 (subclusters)。对 SAR202 基因组特征研究发现，其在深海有机物降解过程中发挥重要作用。目前 SAR202 未能在实验室内分离培养，这是限制深入了解 SAR202 菌群生理代谢和
在海洋环境中生态功能的一个重要瓶颈。
本研究获取了马里亚纳海沟 (Mariana Trench)不同水层的海水样品，利用 16S rRNA 基因扩增子、宏基因组数据及 16S rRNA 基因片段 (metagenome illumina tag, miTAG)对 SAR202 在马里亚纳海沟各水层分布和基因组特征进行了 分析，探究了 SAR202 在海斗深渊区物质循环过程中的生态功能。1) SAR202 细 菌是马里亚纳海沟各水层海水环境中主要的优势菌群之一，其相对丰度随着深度 的增加而增加，以生态型 III 为主。2) 从不同水层的 8 个宏基因组数据中分拣到 11 个高质量 SAR202 基因组 (metagenome-assembled genome，MAG)，隶属于 2
个生态型（生态型 II 和 III）。不同生态型基因组比较发现维生素 B12 (VB12)的 合成途径仅存在于 III 型 SAR202 基因组中。大量编码氧化酶和参与有机物降解 途径基因的存在，表明 SAR202 可能有能力代谢水体环境中的几丁质、芳香族化
合物、二甲基亚砜及渗透压调节物质，同时可参与深海硫循环和氮循环过程。并 基于马里亚纳海沟 7100 米深度海水样品宏转录结果，证明了 SAR202 在深海水 体环境中具有活跃的代谢反应。3) 利用公共数据库中 16S rRNA 基因扩增子和宏 基因组数据解析了 SAR2002 在全球海洋垂直分布，发现 I，II 和 III 型是全球海 洋中的主要 SAR202 生态型。
为了深入了解深海原位状态下水体环境中 SAR202 的相对丰度及代谢潜能， 本研究利用一种可由着陆器搭载和控制的自动多序列原位核酸收集 (multiple in situ nucleic acid collections，MISNAC)装置，在 2 次南海 (South China Sea, SCS) 水深 1000 米科考航次中，进行不同时间点的深海原位 DNA 样品收集，在第 3 次南海水深 1000 米科考航次中，进行了原位 RNA 样品收集。证明了 MISNAC 装置可在深海原位环境中进行多序列核酸样品采集，且具有揭示微生物多样性的优势。1) 获得 DNA 样品进行了 16S rRNA 基因扩增子分析发现，在深海原位水体环境中 SAR202 相对丰度为 10.6%。MISNAC 和原位微生物过滤和固定 (in situ microbial filtration and fixation，ISMIFF)装置获得的海水样品中微生物群落结构
比较发现，微生物群落在很大程度上是一致的，但在 MISNAC 样本中微生物组 成明显更加多样化。2) 获得深海 RNA 样品进行宏转录组测序，利用 16S rRNA miTAGs 对 MISANC 和 NISKIN 样品中活性微生物群落组成进行了分析，发现 MISNAC 宏转录数据中观察到更多的操作分类单元 (operational taxa units， OTUs)，证明 MISNAC 能较好地保存深海原位环境条件下获得的微生物 RNA 样 品。其中 SAR202 占深海原位活性微生物总量的 1.1%，在深海物质循环过程中发挥着重要的作用。
学科主题海洋生物基因组学
语种中文
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源URL[http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/7977]  
专题研究生部
作者单位1.中国科学院大学
2.中国科学院深海科学与工程研究所
推荐引用方式
GB/T 7714		 位战飞. 海洋细菌SAR202生态型分布、基因组特征和原位活性研究[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所. 中国科学院大学. 2020.

入库方式： OAI收割

来源：深海科学与工程研究所

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