新疆古老盐湖沉积物嗜盐放线菌的分离策略及其视紫红质bop基因资源

申请人前期采用非培养技术研究了新疆若干盐湖沉积物放线菌的多样性，发现约83%的克隆序列属于新分类单元。本项目首先针对极端环境放线菌难分离这一普遍难题和新疆盐湖存在大量未知放线菌这一事实，根据非培养的结果，设计全新的分离盐湖嗜盐放线菌的思路：1.按照与潜在新分类单元系统发育关系相近的可培养放线菌的新陈代谢特性及营养需求设计培养条件；2.根据盐湖沉积物样品离子类型的多样性、放线菌对不同盐离子类型的选择性及其对高盐环境的适应机制等设计分离培养基，建立有效分离新疆盐湖沉积物放线菌的新途径，全面挖掘嗜盐放线菌新类群。其次以嗜盐放线菌为材料，获取具有新疆区域特色的放线菌视紫红质bop 基因资源，揭示bop基因在嗜盐放线菌中的分布特点，为嗜盐放线菌存在bop基因提供分子证据。最后对新物种和具有bop基因的菌株进行多相分类，为新疆盐湖沉积物嗜盐放线菌资源的深度开发提供宝贵的多样化的实验材料。

在国家自然基金的资助下，项目组针对新疆的典型盐湖罗布泊、硝尔库勒湖和艾丁湖展开了深入系统的研究。嗜盐放线菌是一类存在于天然高盐域中的极端微生物，起源早，生存环境恶劣。作为一种生命的奇迹，其特殊的生理机制，基因类型和代谢产物成为认识生命现象，阐明生物多样性形成机制和推动生物技术产业健康快速发展的宝贵资源，也是各国争夺战略资源和相关高新技术知识产权的一个重要领域。. 研究表明新疆盐湖放线菌组成丰富，地理分布具有一定差异，并蕴藏大量新物种资源和潜在的功能基因资源。研究者共获得325株菌，分布于放线菌类群的20个属，即嗜盐糖霉菌属、链霉菌属、放线多孢菌属、糖霉菌属、小单孢菌属、链单孢菌属、糖单孢菌属、拟无枝菌酸菌属、异壁链霉菌属、拟诺卡氏菌属、产丝菌属、考克氏菌属、栖白蚁菌属、普劳斯氏菌属、短杆菌属、糖多孢放线菌属、疣孢菌属、长丝菌属、涅斯捷连科氏菌属和嗜盐放线产孢菌属。发现新物种8个，并结合多相分类结果给予命名，即吐鲁番长丝菌；盐湖生糖多孢菌；盐湖放线多孢菌；耐盐糖霉菌；盐生耐盐拟无枝菌酸菌、盐生耐盐栖白蚁菌、盐生耐盐产丝放线菌和大英多孢放线菌。. 建立了有效分离盐湖沉积物放线菌的方法。研究中创新和筛选出一些适合盐湖放线菌分离的培养基（GFA、GW1、AGG、MM、GL3 B7、C1 、Z5和 MC），在分离方法上得到了一定的突破。实验中还发现不同盐浓度条件下分离获得的放线菌种群结构差异大，建议分离盐湖放线菌时采用多个盐浓度。微生态效益对盐湖放线菌群落组成影响较大。由于生态环境的差异，3个盐湖所获得的放线菌物种多样性存在有明显的差异，且不同的盐湖具有不同的放线菌新类群。. 据研究统计，在15%以上的盐浓度上还难分离到链霉菌。盐湖沉积物中链霉菌所占比例不足50%，在3个盐湖放线菌中发现的比例分别为12.87%、26.4%、43.6%。这预示着在盐湖生态域中可能更容易发现放线菌的稀有类群。另外，发现从盐湖放线菌中挖掘bop基因的概率比较低。本研究结果仅一株Nesterenkonia .sp的菌株具有bop基因序列。. 极端微生物资源稀少，无疑限制了微生物资源开发的深度和广度。通过设计分离挖掘极端环境放线菌资源，从而加深人们对宇宙生命现象的理解，以及由此而产生的可能对生命科学发展带来的深远意义。