瓜伊马斯深海热液口古菌分布及多样性研究-OALib.PDF

第 ３３卷　第 １期 第　四　纪　研　究 Ｖｏｌ．３３，　Ｎｏ．１ 　２０１３年 １月 ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹ　ＳＣＩＥＮＣＥＳ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１７４１０．２０１３．０１．０６ 文章编号　　１００１－７４１０（２０１３）０１－４８－１０ 瓜伊马斯深海热液口古菌分布及多样性研究 鲁书林　何　莹　王风平 （上海交通大学生命科学技术学院，微生物代谢国家重点实验室和海洋工程国家重点实验室，上海　２００２４０） 摘要　　深海热液口由于剧烈的温度（可达到４００℃以上）、ｐＨ和化学梯度，成为地球生命起源和演化研究的焦 点，海底热液口生命系统为人类提供了一个探索深部生命及生命起源和进化的窗口。本文主要开展了瓜伊马斯深 海热液口高温环境下沉积物和烟囱样品中古菌多样性的研究。采用实时荧光定量 ＰＣＲ首先对样品中古菌进行了 ９ 定量，发现沉积物和烟囱两个样品都含有高丰度的古菌，沉积物和烟囱中古菌分别达到 １４７×１０ 拷贝数／ｇ和 ８ ５２９×１０拷贝数／ｇ（湿重）。通过核糖体小亚基 １６ＳｒＲＮＡ基因的ＰＣＲ扩增，文库构建和系统发育分析，发现沉积 物和烟囱样品中的古菌类群多数是嗜热和超嗜热微生物，但两个样品中的古菌群落组成差异很大：沉积物以泉古 菌门为主，优势菌群为 ＭｉｓｃｅｌｌａｎｅｏｕｓＣｒｅｎａｒｃｈａｅｏｔａＧｒｏｕｐ（ＭＣＧ）和 ＨｏｔＷａｔｅｒＣｒｅｎａｒｃｈａｅｏｔａＧｒｏｕｐ （ＨＷＣＧ ）； Ⅰ Ⅰ 烟囱样品则主要是广古菌门类群，其中以 Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃａｌｅｓ，ＭａｒｉｎｅＢｅｎｔｈｉｃＧｒｏｕｐＤ（ＭＢＧＤ）／ＤｅｅｐＨｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌＶｅｎｔ Ｅｕｒｙａｒｃｈａｅｏｔａ１（ＤＨＶＥ１）为主。在沉积物样品中发现了一个新的ＭＣＧ类群，命名为 ＭＣＧＨ，可能是 ＭＣＧ的高温 独特类群。研究揭示，在瓜伊马斯深海热液口烟囱和沉积物中都包含有丰富的古菌类群包括未被发现的新类群， 对瓜伊马斯深海热液口古菌分布和多样性的研究将为进一步深入的古菌生理功能和演化的研究提供基础。 主题词　　瓜伊马斯热液口　高温环境　古菌　多样性　ＭＣＧ　嗜热或超嗜热微生物 中图分类号　　　Ｐ５９３，Ｑ９４９３，Ｘ１７２　　　　文献标识码　　Ａ ［８～１０］ 由于地下深部生物圈的物理和化学环境如高 的生命形式（厌氧嗜热／超嗜热古菌） 。超嗜热 ［１］ 温、高压、缺氧、丰富的还原性物质等 ，被认为可 微生物具有特殊的细胞结构及代谢方式（最适生长 能与生命起源时的环境类似。海底深部生物圈微生 温度大于 ８０℃），超嗜热微生物位于生命系统发育 物 自养 生 产 系 统 可 以 利 用 热 催 化 反 应 树的根部［１１，１２］，可能代表地球最古老生命的形式。 （Ｔｈｅｒｍｏｃａｔａｌｙｔｉｃ）过程中产生的还原性小分子（如 但是，目前对海洋古菌的基因型、表现型的多样性认 Ｈ，ＨＳ和 ＣＨ 等）为能量来源进行无机碳固定、生 识还不足；它们在海洋环境中的生理、海洋物质循 ２ ２ ４ ［２］ 环及生态作用还不是很清楚。 物生长和代谢 ，可能保留了原始地球生命起源时 的基本生理生化特征，成为地球生命起源和演化研 瓜伊马斯海盆位于加州湾的中部，是加州湾中