近海水域破囊壶菌多样性及其生物医学生物技术应用价值研究

生物多样性是生产多种可治疗人类疾病的化合物的天然基础。近年来人们对海洋原核微生物的多样性及其应用价值已有一定研究，但对于大量存在于近海水域中的真核微生物的多样性及其科学价值、经济价值和应用前景仍然缺乏了解。本课题将主要研究深圳受污染近海水域中破囊壶菌的多样性以及环境对其分布的影响，特别是将使用培养的办法筛选高产多不饱和脂肪酸、类胡萝卜素的破囊壶菌菌株，并对这些菌株的生长和发酵条件加以优化，深入开发其实际应用价值；同时通过对不同地点污染海水的质量和其他生物、物理、化学指标的分析，探索影响破囊壶菌的分布及其生物医学应用价值的主要环境因子，并探讨浮游的破囊壶菌作为环境污染的生物指标的可行性。本课题将使用生态学及传统微生物学的研究方法，综合开发并评估近海水域中破囊壶菌的生物医学和生物技术应用价值，进而为更全面地研究海洋微生物在生物医学、生物技术领域中的研究及应用提供理论和物质基础。

破囊壶菌是一类重要的海洋真菌类原生生物，广泛分布于海洋及河口栖息地，对于海域生态存在显著的调节作用。此外，有报道表明，破囊壶菌是多不饱和脂肪酸和类胡萝卜素等活性物质的重要来源，可作为此类物质工业化生产的天然来源。因此，本项目从多样性和应用角度出发，调查了破囊壶菌在我国近海水域及沿海红树林地区的丰度和多样性，筛选出一批高产DHA、类胡萝卜素或具有不同酶活力的破囊壶菌菌株，对新菌株进行了生产条件的优化，并探讨了海水环境因子与破囊壶菌的多样性及其生物医学应用价值的关系。.破囊壶菌在本项目研究海域中的丰度处于10^5到10^6个细胞每升，超过一半的水样中，破囊壶菌的生物量要高于细菌的生物量，表明破囊壶菌对海洋有机碳库具有显著贡献。总体而言，破囊壶菌在近岸水域的丰度明显高于远岸水域，这可能与近岸水域较高的营养水平和污染压力有关；此外，破囊壶菌在海洋中的分布呈现斑块化特征。破囊壶菌的多样性在不同生境下也表现出较大的时空差异性。破囊壶菌的丰度和多样性与海水盐度、COD、DO、叶绿素a和营养盐浓度之间存在着一定的相关关系。为适应大规模的破囊壶菌调查活动，本项目还开发了一套基于流式细胞技术的快速、准确测定海水中破囊壶菌丰度的方法，并取得了良好的效果，此方法将大大推进破囊壶菌生态功能的研究。.本项目共分离和鉴定了83株可培养的破囊壶菌菌株。在分析其多样性并考察代表性菌株的脂肪酸组成基础上，最终筛选出2株高产DHA的破囊壶菌菌株，重点研究了其生长特征和脂肪酸积累特征，并优化了DHA生产条件。Aurantiochytrium sp. PKU#SW7和Thraustochytriidae sp. PKU#Mn16在最佳培养条件下的总脂肪酸占细胞干重的含量分别为57.250%和56.860%，其中DHA的含量分别为35.000%（Aurantiochytrium sp. PKU#SW7）和36.928%（Thraustochytriidae sp. PKU#Mn16）。此外，本项目还筛选出2株具有高产类胡萝卜素潜力的破囊壶菌菌株和4株具有纤维素酶或脂肪酶活性的破囊壶菌菌株。目前，正在筛选高产虾青素（一种高价值的类胡萝卜素成分）的破囊壶菌菌株并优化有关生产条件。本项目还总结了破囊壶菌的脂肪酸合成机理，为今后利用代谢工程手段定向提高破囊壶菌重要脂肪酸的产量指明方向。