我国放线菌系统学研究历史、现状及未来发展趋势

放线菌系统学是以实现对放线菌进行分类、鉴定、命名为目标的基础学科, 因此它是放线菌资源研究和开发利用的重要理论基础。自20世纪50年代起, 我国放线菌系统学的奠基人阎逊初院士及同事们就开创了我国放线菌系统学的研究, 经过近六十年、几代人的艰苦努力, 我国放线菌系统学工作者在国际微生物系统学权威杂志(International Journal of Systematics and Evolutionary of Microbiology, IJSEM)发表的有关放线菌新分类单元的论文数量连续十年排名稳居前列, 部分学者在国际上发表的某些改良的分类技术和新修订的分类系统等为国际同行所广泛采用, 这些均标志着我国放线菌系统学研究在国际上已成为微生物系统学界的一支重要力量。本文全面介绍了我国放线菌系统学研究的发展历程, 同时对其发展现状给予理性分析, 并就未来发展方向进行了展望。     

荒漠放线菌的资源分布、多样性及分离方法研究进展

荒漠具有高度干旱、植被稀少和强辐射等特征,是极端放线菌资源的宝库。近年来,多种荒漠来源的放线菌新分类单元和新结构活性天然产物被报道,引起了人们的极大兴趣。了解荒漠放线菌的群落结构特征,选择有效的分离方法是挖掘荒漠放线菌物种资源的关键。本文综述了全球主要荒漠区放线菌的资源分布与多样性,归纳分析了荒漠放线菌的主要分离方法及存在问题,并对未来的研究工作进行了展望。     

智利海洋沉积物中放线菌多样性

【目的】认识智利海洋沉积物中放线菌的多样性。【方法】分别采用选择性分离培养和非培养的基于16SrRNA基因序列系统发育分析方法,对来自智利南部海域海洋沉积物中放线菌多样性进行研究。采用6种选择性分离培养基分离放线菌;利用放线菌特异性引物对样品总DNA进行16SrRNA基因序列扩增并构建了16SrRNA基因克隆文库。分别挑选不同培养特征的22株放线菌和59个基因克隆进行16SrRNA基因序列的系统进化分析;测定分离的放线菌对海水的依赖性及产生抗菌活性化合物的能力。【结果】共分离到328株放线菌;挑选的22株放线菌分别属于小单孢菌属、多形孢菌属、链霉菌属、迪茨氏菌属、气微菌属和短状杆菌属;挑取的59个克隆属于40个分类单元,其中60%分类单元属于放线菌门放线菌亚纲、酸微菌亚纲和红色杆菌亚纲,另外40%的分类单元在放线菌内形成几个独立的进化分支,有可能代表放线菌新类群。22株放线菌有19株具有抗菌活性,50%的生长依赖海水的放线菌也具有抗菌活性。【结论】智利海域沉积物存在丰富的放线菌系统发育多样性并能产生活性次级代谢产物,而且还蕴藏丰富的新类型的放线菌资源。     

高温放线菌分类的研究进展

回顾了高温放线菌的分类历史、分类地位的变化,阐述了高温放线菌的最新分类研究进展,并描述了高温放线菌5个属的特征和各自的模式菌株。     

新疆于田盐池放线菌群落结构

应用免培养技术和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对新疆于田盐池土壤放线菌群落结构进行研究。结果表明, 41个克隆序列属于26个OTUs, 分别分布于放线菌门放线菌亚纲(Actinobacteridae)的7个亚目和酸微菌亚纲(Acidimicrobidae), 其中链孢囊菌亚目(Streptosporangi- neae)中放线菌组成丰富, 占到了全部挑选克隆的42.3%, 是于田盐池放线菌群落中的优势菌, 而链霉菌不是高盐环境放线菌的优势菌群。在这些克隆序列中有71.8% 的克隆序列同已知序列的相似性低于97%, 属于放线菌的新类群, 这些可能的新类群中有15.3%的克隆序列与已知菌株的相似性小于85%, 这些克隆序列的分类地位都在科一级的分类单元上, 有的可能分类地位更高。这些研究结果说明于田盐池中存在有较为丰富的放线菌系统发育多样性, 并且潜藏着新类型的放线菌资源。另外, 由于微生态效应的存在, 不同高盐环境之间放线菌群落也存在明显差异。     

青藏高原阿里、那曲和海西地区土壤可培养放线菌的多样性

【目的】为了研究青藏高原北部地区土壤可培养放线菌的多样性,并比较不同选择性分离培养基对高原土壤放线菌的分离效果。【方法】使用9种分离培养基,并尝试添加藤黄微球菌发酵液,对采集自阿里、那曲和海西地区的14份土壤样品中的放线菌进行选择性分离。通过16S r RNA基因序列分析对分离菌株进行初步分类鉴定,并在不同分类水平上统计所分离得到的放线菌多样性。【结果】分离得到去重复后的放线菌255株,分布于放线菌门的8个目,14个科,23个属,包含94个可能的物种。其中至少25个物种可能为新种,分布于13个属。链霉菌属的菌株108株,可能的物种28个,是最主要的优势菌属。分离培养基中添加藤黄微球菌发酵液明显增加了放线菌分离菌株的数量和多样性,稀释的葡萄糖酵母麦芽汁培养基适合分离链霉菌,淀粉甘油脯氨酸培养基、丙酸钠酪蛋白培养基等则适合分离稀有放线菌。【结论】青藏高原北部土壤放线菌多样性非常丰富,并且存在较多的新颖放线菌类群;添加藤黄微球菌发酵液是提高放线菌分离效率的有效手段。     

嗜碱放线菌的分离方法

嗜碱放线菌是一类嗜好碱性生活环境的特殊资源微生物。近年来,从嗜碱放线菌中发现多个新分类单元和结构新颖、活性独特的天然产物,由此引起人们的极大兴趣。有效的选择性分离方法是收集与挖掘嗜碱放线菌物种资源的关键。本文分析了嗜碱放线菌的生理特点,归纳了嗜碱放线菌的分离方法及存在问题,并探讨了未来的发展趋势。     

嗜碱放线菌的分离方法

嗜碱放线菌是一类嗜好碱性生活环境的特殊资源微生物。近年来,从嗜碱放线菌中发现多个新分类单元和结构新颖、活性独特的天然产物,由此引起人们的极大兴趣。有效的选择性分离方法是收集与挖掘嗜碱放线菌物种资源的关键。本文分析了嗜碱放线菌的生理特点,归纳了嗜碱放线菌的分离方法及存在问题,并探讨了未来的发展趋势。     

放线菌分类学研究进展

我国的放线菌分类工作在阎逊初教授等老一辈科学家的领导下,从无到有得到了较快的发展,除发现3个新属和180个左右新种外,还提出了放线菌目的试行分类系统。但是,我国与先进的国家相比,尚有很大差距,属的数量较少,实验手段落后。为了赶上世界先进水平,现将国外放线菌分类学研究进展作一简单介绍,以便为我国放线菌分类学的发展有所借鉴。     

西双版纳、白茫雪山、波罗的海南岸地衣纯培养放线菌多样性

【背景】在地衣共生系统中除了共生真菌、藻类以外,还蕴藏着丰富的放线菌资源。【目的】采集来自云南西双版纳、白茫雪山、德国波罗的海南岸3个地区的地衣,对获得的地衣纯培养放线菌进行多样性分析。【方法】采用3种放线菌选择分离培养基,通过平板稀释涂布法分离放线菌。通过比较16S rRNA基因序列相似性以及构建系统发育树,确定纯培养放线菌的分类地位。【结果】共分离菌株1 123株,鉴定417株。其中从西双版纳17份地衣样品中分离纯化到107株放线菌,分布在7个目14个科33个属,潜在新种18株,其中链霉菌为优势菌属;从白茫雪山7份地衣样品中分离纯化到103株放线菌,分布在4个目5个科9个属,潜在新种16株。其中链霉菌为优势菌属,占比39%;从波罗的海南岸5份地衣样品中分离纯化到65株放线菌,分布在4个目8个科18个属,潜在新种5株,潜在新种菌和链霉菌为优势菌属。【结论】在本研究条件下,西双版纳可培养地衣放线菌多样性较白茫雪山和波罗的海南岸丰富。白茫雪山地衣链霉菌居多,潜在新种占比15.5%。3个地区地衣放线菌的区系组成各不相同,这与3个地区地衣所处地理环境、完全不同的气候密切相关。     

新疆红井子盐碱土壤非培养放线菌多样性

【目的】研究新疆红井子盐碱土壤中的放线菌物种多样性。【方法】应用基于16S rRNA基因序列系统发育分析的免培养方法进行放线菌物种多样性分析。利用放线菌特异性引物,以土壤样品总DNA为模板,扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因克隆文库,并对文库中的插入序列进行RFLP分析。【结果】随机挑选的246个阳性克隆通过酶切筛选出61个不同图谱的重组克隆并测序。分析结果显示这61个克隆序列分属于42个OTUs,分布于放线菌纲(Actinobacteria)的放线菌亚纲(Actinobacteridae)、酸微菌亚纲(Acidimicrobidae)和红色杆菌亚纲(Rubrobacteridae);该环境中有71.4%的序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,代表着放线菌新类群,其中部分序列形成了几个独立的进化分支,可能代表更高级的新分类单元。【结论】红井子土壤中的放线菌组成具有丰富的多样性,并有新放线菌分类单位的潜在资源,值得进一步进行开发研究。     

云南大学云南省微生物研究所放线菌实验室简介

30多年来,放线菌实验室以放线菌资源的收集,保存,分类为主要研究内容。重点进行云南及周边地区、我国西部极端环境放线菌的分离,保存,发酵,制备提取物供协作单位进行生物活性物质产生菌的筛选,有效菌种的系统进化与多相分类。自1983年以来,承担国家基金重大项目、重点项目、面上项目,国家科技部973项目、重大基础研究前期专项,省重点项目,国家和省国际合作项目20多项,发现放线菌新科一个(阎氏菌科Yani-aceae),新属9个(双孢放线菌属Actinobispora,链单孢菌属Streptomonospo-ra,阎氏菌属Yania,产丝菌属Myceligenerans,姜氏菌属Jiangella,碱…     

海洋放线菌Marinactinospora thermotolerans的研究进展

海洋放线菌以产生多种活性天然产物而著称,其中部分结构新颖的活性化合物具有发展成为新药的巨大潜力,引起国内外相关领域研究人员的极大关注。同时,也促进了我国海洋放线菌研究工作的全面展开。本文系统综述了海洋放线菌新属种Marinactinospora thermotolerans的分类鉴定、新颖的次级代谢产物的发现及其生物合成机制以及该菌株的全基因组生物信息学分析等方面的最新研究进展,以期能为其他海洋放线菌新属种的分类鉴定、活性次级代谢产物的发现和生物合成机制研究提供借鉴作用。     

波罗的海放线菌的多样性

摘要:【目的】为了探索海洋放线菌的多样性,为发现新的药物先导化合物提供新菌源,我们分析了波罗的海的放线菌多样性及生物活性。【方法】采集100 份底泥样品,用7 种培养基分离放线菌809 株;去掉相同菌株后,选择280 株代表菌进行了初步分类鉴定;采用琼脂扩散法,检测了它们对5 种细菌、真菌的抗菌活性;用API ZYM system 测定了21 种酶的活性。【结果】用海藻糖-脯氨酸培养基和HV 培养基分离的放线菌中,稀有放线菌占60% 和63% ;波罗的海的放线菌有15 个属,其中3 个属是首次从海洋中分离     

山东半岛农药污染点源放线菌多样性及抑菌活性

【目的】探究山东半岛农药污染点源放线菌多样性及非链霉菌抑菌活性,试图发现新放线菌和新抗生素。【方法】通过16S rDNA序列对已分离得到的154株纯培养放线菌进行初步分类鉴定并进行系统发育分析;采用管碟法和菌丝生长速率法检测10株非链霉菌的抑菌活性。【结果】154株放线菌覆盖7个科,8个属,有一株非链霉菌(205)可能为潜在的新种。10株非链霉菌的发酵液均对供试的植物病原真菌和细菌有不同程度的抑制作用,尤其是菌株Microbacterium oxydans JN853773和Kocuria rosea JN192402对所有供试病原菌都有强烈的抑制作用。【结论】农药污染点源可以作为开发新型抗生素产生菌的重要来源。     

放线菌的分子分类

在放线菌分类学研究中,最初是根据形态特征、生理生化特征等表观分类学特征进行研究。随着分子生物学的飞速发展,放线菌的分类鉴定亦从传统的表型分类进入到各种基因型分类水平。分子分类在放线菌分类研究中起到越来越重要的作用,目前放线菌的分子分类研究主要包括:G Cmol%测定、DNA杂交、核酸结构分析以及DNA指纹图谱分析等方面。     

盐碱环境放线菌多样性研究

放线菌因产生多种多样的生物活性物质而受到重视。但极端环境放线菌的研究甚少。采用DGGE、纯培养法,重点研究了新疆、青海及埃及的重盐碱环境的放线菌分布情况,种类组成,生物学特性。发现了1个新科,8个新属及30多个新种。从嗜(耐)盐碱放线菌筛选到许多带有PKS基因的菌株。认为极端环境放线菌是生物活性物质的重要来源;改进分离程序,分离未知放线菌,是放线菌多样性研究及开发利用的前提之一;并对极端环境放线菌研究作了论述。     

山西蟒河自然保护区土壤放线菌区系及资源调查

从山西蟒河自然保护区的后河背、旱地和后大河三个样区采集上样。用五种培养基分离放线菌,并对放线菌的数量、组成、生理生化特性、细胞壁化学组分以及它们的拮抗性等进行了研究。按放线菌常规分类方法进行了鉴定,结果分离到九个属的高、中温放线菌。     

大香格里拉土壤放线菌组成分析及生物活性测定

【目的】探究大香格里拉地区的土壤放线菌组成及其抑菌和酶活性,为放线菌新药物先导化合物和高活性酶的筛选提供资源。【方法】从大香格里拉地区不同海拔高度采集220份土样,用4种培养基,分别进行了常温放线菌和低温放线菌的分离。从常温放线菌中选择25株代表菌株进行了初步分类鉴定。采用琼脂扩散法,检测了其对4株细菌和7株农作物致病真菌的抑菌活性;利用特异性引物扩增法,筛选了其聚酮合酶(PKSⅠ、PKSⅡ)基因、非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因和多烯类化合物合成酶(CYP)基因。同时,检测了低温菌的多种酶活性。【结果】25株常温代表菌的系统发育分析显示它们分属于放线菌目的6个亚目、12个科、15个属。其中14株菌的NRPS及11株的CYP基因筛选呈阳性。低温条件下分离到的111株放线菌,88%属于耐冷菌,12%是嗜冷菌,它们中的大部分能利用明胶、纤维素,甲壳素等。【结论】研究结果显示,大香格里拉森林土壤蕴涵着种类和活性丰富的放线菌,为放线菌资源的开发利用和保护提供了新依据。     

“伯杰氏系统细菌学手册(第二版)”第5卷与我国的放线菌系统学研究

"伯杰氏系统细菌学手册"(下文简称"伯杰氏手册"),是世界各国分类学家普遍接受的学术观点的汇总,集科学性、统一性和实用性于一身。2012年5月,随着"伯杰氏手册"第二版第5卷(放线菌专刊)分A、B两册出版,这部经典巨著在Michael Goodfellow等的领导下精心组织并顺利完成。"伯杰氏手册"第5卷对放线菌分类系统做出了重大调整,正式建立了放线菌门,包括6个纲、23个目(含一个未确定目)、53个科、222个属、近3000个种,其分类阶元为细菌域、放线菌门,在门下为纲、目、科、属和种。"伯杰氏手册"收录了我国放线菌分类学研究的大量成果,这是我国四代放线菌分类学家们共同努力的结果。但需要指出的是,由于"伯杰氏手册"过于严谨、保守的著书宗旨与漫长的出版周期,对DNA基因多位点序列分析(MLSA)技术、基因芯片技术和基因组技术等在分类学领域中所做出的新研究成果采纳不足,而这部分内容或许在不久的将来会使原核生物分类学发生深刻的改变。