塔里木盆地典型盐环境放线菌多样性及其聚酮类功能基因的发掘

人类社会的发展呼唤新结构新活性抗生素的发现。有资料表明50%以上的新抗生素是由放线菌产生的，而且盐碱环境中的放线菌是聚酮类化合物丰富的潜在资源微生物。然而塔里木盆地盐环境中放线菌及其聚酮合酶基因多样性研究尚未系统开展。本研究以塔里木盆地盐湖、咸水滩、盐碱地、盐山为研究对象，通过可培养和免培养技术，分析不同盐环境下放线菌的群落结构和系统发育多样性，揭示放线菌物种多样性；利用聚酮类化合物基因的兼并引物，分析筛选盐环境中放线菌菌株以及环境宏基因组DNA中聚酮类化合物功能基因，揭示聚酮合酶基因在不同环境放线菌菌群以及环境中的分布规律，为新药筛选微生物资源的定向分离提供依据，为寻找和发现新的极端环境微生物基因资源和生物活性物质提供基础资源支持。将在保护我国生物资源和加快我国丰富的放线菌资源的有效利用方面具有重要意义，在促进新疆地方经济的发展方面也具有不可估量的重要作用。

人类社会的发展呼唤新结构新活性抗生素的发现。已有资料表明50%以上的新抗生素是由放线菌产生的，而且盐碱环境中的放线菌是产生丰富的聚酮类化合物的潜在资源微生物。本研究以塔里木盆地盐湖（罗布泊、硝尔库勒湖）、盐山、咸水滩、排碱渠、盐碱地为研究对象，在建立和完善盐环境放线菌分离模型的基础上，通过可培养和基于16S rDNA基因文库的免培养技术，分析了不同盐环境下放线菌的群落结构和系统发育多样性，利用聚酮类化合物基因的兼并引物，分析筛查了盐环境中放线菌聚酮类化合物功能基因。研究结果得出：（1）综合各盐环境，确立了甘油-天冬氨酸 (C1)、海藻糖-肌酸 (B7)、甘露醇-丙氨酸(Z5)、壳聚糖-天门冬酰胺 (F6)、GW1、CMKA、甘油-精氨酸、高氏一号为适合不同盐环境的8种经典培养基。（2）免培养结果揭示了各盐环境中放线菌群落结构有显著差异，且不同环境中有24.5% -78.9%的OTUs序列与有效发表的放线菌序列相似性小于97%，说明盐环境蕴藏着大量的放线菌新物种资源。（3）各不同盐环境可培养放线菌物种多样性同样具有显著差异和独特性，分别有6-15个属放线菌。综合各盐环境共获得塔里木盆地放线菌26个属429个种的2200多个菌株。其中潜在新种23个，有效发表新种3个。（4）同一盐环境免培养与可培养的放线菌多样性也存在很大差异，免培养中揭示的种类，可培养中并没有获得，说明分离培养任重道远。可培养中已经获得，而免培养中却没有被发现，进一步的研究证明是环境DNA的提取、16S rDNA PCR扩增时引物偏嗜性所致。揭示环境中放线菌多样性应统筹考虑可培养和免培养两方面的结果。（5）不同盐环境放线菌聚酮合酶基因PKSI和PKS II比例明显不同，且两种抗生素基因在链霉菌属和拟诺卡氏菌属中广泛分布（焉耆盐场例外）。揭示了盐环境放线菌具有合成聚酮类抗生素的潜力，是抗生素及其它次级代谢产物的理想来源。