微生物学通报 MAR 20, 2008, 35(3): 372~377
Microbiology 2008 by Institute of Microbiology, CAS
tongbao@im.ac.cn
宋兆齐1 陈经全1 职晓阳1 黄志勇2 张传伦2 李文均1*
(1. 云南大学 云南省微生物研究所 教育部微生物多样性可持续利用重点实验室 昆明 650091)
(2. Department of Marine Sciences, University of Georgia, Athens, GA 30602, USA)
摘 要: 通过构建16S rRNA 基因片段的克隆文库对腾冲热海两温泉中泉古菌的多样性和系统发育关系进行了初步的研究。一共得到 18 个泉古菌克隆序列, 可分为 12 个OTUs, 两温泉的克隆序列与已知GenBank上关系最近序列的平均相似性较低, 无名泉为 92.56%, 热爆区为 93%。从基于16S rRNA基因片段序列构建的系统发育树来看, 74℃ 的无名泉样点中既有属于超高温环境类群的泉古菌, 同时又有属于和常温环境较接近的泉古菌; 45℃ 的热爆区样点的泉古菌, 相对来说则更接近于常温类群。本次研究表明, 腾冲热泉与世界其它同类热泉之间的泉古菌类群存在着一定的差异; 而且两实验样点代表了超高温和高温环境泉古菌逐渐向常温过度的两个重要环境。
关键词: 泉古菌, 多样性, 系统发育, 16S rRNA 基因, 克隆文库, 热泉, 腾冲
Crenarchaeal Diversity and Phylogenetic Analysis of Two Hot Springs in Tengchong
SONG Zhao-Qi1 CHEN Jing-Quan1 ZHI Xiao-Yang1 HUANG Zhi-Yong2
ZHANG Chuan-Lun2 LI Wen-Jun1*
(1. The Key Laboratory for Microbial Resources of the Ministry of Education, Yunnan Institute
of Microbiology, Yunnan University, Kunming 650091)
(2. Department of Marine Sciences, University of Georgia, Athens, GA 30602, USA)
Abstract: The crenarchaeal diversity and phylogenesis of two hot springs in Tengchong were investigated and analyzed using the construction of 16S rRNA gene clone libraries. Total 18 crenarchaeal sequences were obtained and divided into 12 OTUs. The average similarities between the clone sequences from Wuming hot spring and Rebao hot spring and their closest sequences deposited in GenBank is 92.56% and 93%, respec-tively. Based on the phylogenetic tree constructed by using crenarchaeal 16S rRNA gene sequences, Wuming hot spring not only have hyperthethermophilic crenarchaeal clusters but also have the crenarchaeal clusters that have close phylogenetic relationship with non-thermophilic crenarchaeota. And most of the crenar-chaeota in Rebao spring distribute in normal temperature groups. This study showed that crenarchaeal clus-ters in Tengchong hot springs have some differences with other hot springs in the world, and these springs represent two important environments for investigating the evolutionary origin of the non-thermophilic Crenarchaeoone library.
Keywords: Crenarchaeota, Diversity, Phylogenesis, 16S rRNA gene, Clone library, Hot spring, Tengchong
上世纪80年代末, Woese提出了著名的"三域学说", 将整个生物界分为真细菌域(Bacteria)、古菌域(Archaea)和真核生物域(Eucaryota)3个部分。相对于细菌域和真核生物域, 古菌领域的研究起步较晚, 还不算透彻。最新的NCBI Taxonomy Browser(http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser)显示, 古菌域分为广古菌门(Euryarchaeota)、泉古菌门(Crenar- chaeota)、初古菌门(Korarchaeota)和纳古菌门(Nanoarchaeota)。由于缺乏足够的纯培养物和 16S rRNA 基因序列信息, 目前初古菌门和纳古菌门的分类地位还不能完全确定[1], 研究相对普遍的是泉古菌和广古菌两个门。
目前获得纯培养的泉古菌, 主要是从高温和超高温环境中分离出的。但随着免培养技术(Culture- independent techniques)和基于 16S rRNA 基因分子系统发育分析的不断进步和完善, 研究者们已经证实了非高温环境中普遍存在有泉古菌, 如：土壤系统[2 4]、淡水和海洋系统[5 9]及软体动物体内系统[10.11]等。2005年, K?nneke 等人通过连续富集培养, 从常温海水环境中获得了1株泉古菌, 这是目前为止得到的唯一1株常温环境下的泉古菌纯培养物, 而且具有很强的氨氧化功能[12]。这些环境中, 泉古菌在种类上和数量上的优势以及其鲜明的生理代谢方式似乎都表明, 其在所处的生态系统中扮演着重要的角色[12 14]。
但是目前学者们对泉古菌的生态学研究最多的集中在高温、超高温环境(≥70℃)和常温环境(≤30℃), 对于两温度之间环境系统的研究还相对较少。而针对陆地热泉系统中泉古菌多样性的研究也主要集中在美国黄石公园[15,16]、冰岛[17,18]及意大 利[19]等地区。国内有关这方面的报道还不多。
我国西南高原有众多热泉分布, 而且温度、pH值以及水化学成分差异较大, 这为我们开展该环境微生物多样性研究提供了丰富和宝贵的资源。本研究针对云南腾冲热海国家地质公园内的两处温度差异较大的热泉(74℃和45℃), 通过免培养法构建 16S rRNA 基因片段的克隆文库对其环境中泉古菌的多样性和系统发育关系进行了研究和分析, 有望为以后国内热泉生态系统的深入研究打下基础。
全文下载：腾冲两热泉泉古菌多样性及系统发育的初步分析
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