海洋拟杆菌的多样性分析、分离鉴定及拟杆菌纲分类体系的整理与重构

Bacteroidetes have been considered as major utilizers of high-molecular-mass dissolved organic matter in marine ecosystems and play important roles in material cycles in marine environments. Despite their abundance and apparent ecological significance, bacteroidetes are underrepresented in culture collections when compared with other abundant phyla due to the restriction of isolation and cultural methods. Very few research works are focused on the isolation and identification of aerobic and facultatively anaerobic marine bacteroidetes. This situation affected the further exploitation of its biological functions greatly. In this project, the diversity analysis of marine bacteroidetes will be carried out by Metagenome Sequencing, 16S rDNA cloning library and other culture independent methods. Then, we will isolate novel aerobic and facultatively anaerobic marine bacteroidetes strains by use of the new method established in our lab. Many new strains will be isolated and cultured. Systematic analysis of these new strains will be carried out, and many new taxa will be proposed. Finally, the collation and reconstruction for class Bacteroidia will be performed. A new order, Dracobacteriales ord. nov., will be proposed. Expanded phylogenetic analysis will be carried out, both for the new strains isolated in this study and other representatives of related family and genera. The incorrect taxonomic unit will be emended.

拟杆菌是海洋生态系统中高分子质量溶解有机质的主要利用者和海洋环境中物质循环的重要成员。由于分离培养手段的限制，海洋拟杆菌中存在大量尚未被分离培养的微生物类群，特别是关于好氧和兼性厌氧海洋拟杆菌分离培养的相关研究更少，严重影响了对其生物学功能的进一步挖掘。本项目首先利用宏基因组测序、16S rDNA克隆文库等免培养方法分析特定海洋环境中拟杆菌多样性；在此基础上利用本课题组建立的好氧和兼性厌氧海洋拟杆菌的新的分离方法，分离获得一批海洋拟杆菌的新菌株；然后重点开展这些菌株的分类学研究，发现一系列海洋拟杆菌新科、属、种等新的分类单元；最后对拟杆菌纲的分类体系进行整理与重构，建立拟杆菌新目-龙菌目，完成龙菌目和拟杆菌目中科的划分，确定拟杆菌纲中各属的归属，订正拟杆菌分类体系中的分类学错误。该研究将明确拟杆菌的分类系统，丰富拟杆菌细菌资源，具有很好的理论意义和应用潜力。

拟杆菌是海洋微生物区系中的重要优势类群，也是海洋环境中物质循环的重要成员。由于分离培养手段的限制，海洋拟杆菌中存在大量尚未被分离培养的微生物类群，严重影响了对其生物学功能的进一步挖掘。同时，拟杆菌纲现有的分类体系也需要整理和完善。本项课题就是基于以上科学问题展开的。.本课题组利用16S rDNA宏基因组测序等手段，发现了拟杆菌是海洋环境中细菌区系的核心成员，具有很高的物种多样性；设计了一套适合于海洋拟杆菌的富集分离方法，研究了富集培养过程中细菌区系的演替规律，分离出大量海洋拟杆菌及其他海洋细菌新资源，保藏海洋细菌4000余株，其中拟杆菌1200余株，大部分菌株经过标准化整理，信息实现了网上共享（http://sdum.wh.sdu.edu.cn），并可以提供菌种共享服务。.对分离到的菌株开展了系统分类学研究，发表了大量拟杆菌及其他海洋细菌新的分类单元，包括2个新目，4个新科，20个新属和57个新物种，其中包括拟杆菌门1个新目（海洋滑动菌目），2个新科（龙细菌科和巴纽尔斯菌科），9个新属（龙细菌属、汤飞凡菌属、粉红色海洋菌属、长单胞菌属、长杆菌属、海洋弯曲菌属、滑动杆菌属、红色嗜盐杆菌属、盐杆菌属）和36个新物种。.经过对拟杆菌纲分类体系的认真分析，提出将拟杆菌纲分为两个目，成立了海洋滑动菌目，将海洋滑动菌科、长杆菌科和海洋线菌科划入海洋滑动菌目；其余4个科，拟杆菌科、紫单胞菌科、普雷沃特菌科和理研菌科保留在拟杆菌目。至此，拟杆菌纲分类体系的整理与重构工作基本完成，这个纲内所有分类单位都有了明确分类地位。.通过本项基金的进行，设计了海洋拟杆菌的富集分离方法，分离到大量细菌新资源并实现了资源共享，发表了大量拟杆菌及其他细菌新的分类单元，完成了拟杆菌纲分类体系的整理与重构。这些工作在分类学上具有较为重要的科学意义，并能够为今后拟杆菌的研究提供重要借鉴。在基金资助下发表论文59篇，其中SCI论文58篇，国内邀请综述论文1篇。