台湾地区芽胞杆菌物种多样性

了解芽胞杆菌资源多样性, 可为芽胞杆菌功能资源挖掘和菌剂开发提供基础。从台湾地区8个市(县)采集土壤样本, 从20份土壤样品中分离获得了136株芽胞杆菌, 采用16S rRNA基因同源性将其鉴定为芽胞杆菌科的2个属、20个种。分别属于芽胞杆菌属(Bacillus)的16个种和赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)的4个种。根据分离频度分析得知, 台湾地区土壤中的芽胞杆菌优势菌群为阿氏芽胞杆菌(Bacillus aryabhattai)、苏云金芽胞杆菌(B. thuringiensis)和蜡样芽胞杆菌(B. cereus), 其他种类分布极其不均匀。芽胞杆菌Shannon多样性指数为1.2925-2.5850, 最高的为台中市和嘉义市(2.5850), 最低的为桃园县(1.2925)。根据分离频度对芽胞杆菌种类的聚类分析显示, 当欧式距离λ = 20时, 芽胞杆菌种类可分为高频度分布类型如阿氏芽胞杆菌(B. aryabhattai), 低频度分布类型如简单芽胞杆菌(B. simplex)。依据分离频度对8个采样点间的聚类分析未发现采样点间的芽胞杆菌种类分布的相关性。本研究认为台湾地区土壤中蕴藏着丰富芽胞杆菌种类多样性高, 具有很大的开发潜力。     

芽胞杆菌分类与应用研究进展

芽胞杆菌是一类产生具有抗逆特性芽胞的重要微生物资源,研究其分类地位对挖掘和利用芽胞杆菌功能菌株具有重要科学意义。基于基因组学的多相分类法,使得芽胞杆菌分类地位更加精确。截至2016年6月,全世界芽胞杆菌种类达813种,来自于5个科,即芽胞杆菌科、脂环酸芽胞杆菌科、类芽胞杆菌科、动球菌科、芽胞乳杆菌科,74个属。中国芽胞杆菌研究从2004年开始发表新种,目前,中国学者发表中国分离的芽胞杆菌新种达176种。本文就当前芽胞杆菌主要分类鉴定方法及应用进展进行了描述,希望为国内外芽胞杆菌同行研究者提供一定的帮助。     

四川海螺沟冰川土样芽胞杆菌资源分析

【背景】芽胞杆菌(Bacillus-like)是一类能形成具有强抗性芽胞且可在多种极端环境下存活的细菌,其产生的多种功能代谢产物在多种领域具有重要研究价值。由于冰川低温、寡营养的独特生态环境,其存在的芽胞杆菌可能具有特殊性,因此研究冰川芽胞杆菌有利于发掘新基因、丰富芽胞杆菌多样性。【目的】了解四川海螺沟冰川土壤芽胞杆菌资源,为挖掘芽胞杆菌新资源提供基础。【方法】采用纯培养法分离获得冰川土壤芽胞杆菌资源,利用16S r RNA基因进行系统发育分析,测定代表性菌株的生理生化特性并采用类平均法和欧氏距离模型进行聚类分析。【结果】共筛选到可培养细菌44株,经16S r RNA基因鉴定确定其中36株为芽胞杆菌,隶属于4个属的19个种,分别为芽胞杆菌属(Bacillus)11个种24株、类芽胞杆菌属(Paenibacillus)2个种3株、短芽胞杆菌属(Brevibacillus)4个种5株和赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)2个种4株,其中以芽胞杆菌属(Bacillus)为优势属。分离菌中仅3株芽胞杆菌可在4°C生存,7株能在50°C生长,大部分菌株在30°C下生长良好;有74%菌株能耐碱,有37%菌株能在无盐条件下生长。根据生理生化结果,采用类平均法和欧氏距离模型进行聚类分析,可分为3组,分别包含7种、4种和6种芽胞杆菌。第1组均可以水解七叶灵和利用葡萄糖,第2组均不能水解七叶灵和利用葡萄糖,第3组仅能共同利用葡萄糖。【结论】四川海螺沟冰川土壤蕴藏着较为丰富的芽胞杆菌资源,为芽胞杆菌新资源挖掘提供了资源保障。     

武夷山自然保护区土壤可培养芽胞杆菌 的物种多样性及分布

为了解武夷山自然保护区土壤中可培养芽胞杆菌的分布状况, 2012年6月从该保护区的黄岗山顶部、中部、底部和桐木关、挂墩、大竹岚等6个地点采集土样75份。用80℃水浴加热、稀释平板法进行芽胞杆菌的分离, 并根据16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定。从土样中分离出芽胞杆菌418株, 鉴定为8个属42个种, 其中Bacillus属的种数最多, 有20种, Paenibacillus属和Lysinibacillus属分别有8种和7种。不同地点分离到的芽胞杆菌在种类、数量上存在差异: 从大竹岚土壤中分离到的芽胞杆菌种类最多, 从黄岗山中部和底部分离到的种类数则较少; 挂墩、大竹岚土壤中芽胞杆菌的数量较大, 达3.6×10⁶ cfu/g以上, 而黄岗山顶部和中部土壤中的数量则少于4.9×10⁵ cfu/g。Bacillus cereus、B. mycoides、B. thuringiensis和Lysinibacillus xylanilyticus等4个种在6个地点的土样中均有分离到, 其中B. thuringiensis、L. xylanilyticus是该保护区土壤中的优势种。桐木关土壤中芽胞杆菌的种类多样性和均匀度指数都比其他5个地点的高, 而挂墩土壤中芽胞杆菌的Shannon-Wiener多样性、均匀度和优势度指数都最低。B. mycoides和B. thuringiensis的数量与海拔显著相关, 相关系数分别为0.852和-0.834, B. cereus、B. mycoides、B. thuringiensis的分离频度与海拔的相关性极显著, 相关系数分别为0.960、0.952和-0.931。研究结果表明, 武夷山自然保护区土壤中可培养芽胞杆菌的种类丰富、数量较大, 具有较高的多样性。     

农林生态区土壤中的可培养芽胞杆菌资源调查——以四川省和重庆市部分地区为例

调查了四川和重庆农林生态区土壤中的芽胞杆菌资源种群分布,为芽胞杆菌功能资源挖掘和菌剂开发提供基础。采用可培养法从农林生态区土壤中分离获得芽胞杆菌,利用细菌16S rRNA基因初步确定其分类地位,并通过多样性指数分析芽胞杆菌种群结构。结果表明,共分离获得芽胞杆菌95株,经16S rRNA基因鉴定,7个属38个种,其中芽胞杆菌属(Bacillus)22个种、赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinbacillus)4个种、类芽胞杆菌属(Paenibacillus)7个种、短芽胞杆菌属(Brevibacillus)2个种、嗜冷芽胞杆菌属(Psychrobacillus)1个种、鲁梅尔芽胞杆菌属(Rummeliibacillus)1个种和虚构芽胞杆菌属(Fictibacillus)1个种。其中,6株芽胞杆菌与其最相近模式菌株的16S rRNA相似性低于98.65%,为潜在新种。农林生态区土壤芽胞杆菌多样性指数香农指数大小依次为乐山林地盐亭县农地重庆林地盐亭县林地。以芽胞杆菌种类为样本,含量为指标,当欧式距离λ=15时,芽胞杆菌种类可分为高含量分布广型和低含量分布不均匀型。综上所述,农林生态区土壤蕴藏着较丰富的芽胞杆菌种类,为芽胞杆菌资源开发和利用提供了资源保障。     

武夷山地衣表生和内生芽孢杆菌种群的多样性

摘要:【目的】分析武夷山地衣表生和内生芽孢杆菌种群的多样性。【方法】从武夷山自然保护区采集扁枝衣属(Evernia)、珊瑚枝属(Stereocaulon)、孔叶衣属(Menegazzia)等分属于7科9属的地衣样品9份,分离地衣表面附生(表生)和内生芽孢杆菌,并根据16S rRNA基因序列同源性对分离得到的芽孢杆菌进行种的鉴定。【结果】未从扁枝衣属、树花属(Ramalina)和茶渍属(Lecanora)的3个样品中分离出表生或内生芽孢杆菌,从另外6个样品中分离出芽孢杆菌34株,分别鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)和绿芽孢杆菌属(Viridiibacillus)的24个种。类芽孢杆菌属、芽孢杆菌属是这些地衣表生、内生芽孢杆菌的优势种群,分别占分离得到菌株的41.2%(14株)和35.3%(12株);短芽孢杆菌属、赖氨酸芽孢杆菌属和绿芽孢杆菌属为首次报道从地衣中分离获得。从不同的地衣样品分离的表生和内生芽孢杆菌的种类、数量存在差异。蜈蚣衣属(Physcia)表生的芽孢杆菌数量最多、可达3.85×106 cfu/g,而珊瑚枝属表面附生和内生芽孢杆菌的种类最多、共有12个种。分离到的芽孢杆菌大部分来自单独的一种地衣;台中类芽孢杆菌(Paenibacillus taichungensis)、土壤短芽孢杆菌(Brevibacillus agri)等4个种存在于2－3种地衣中;蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)分布最广,在蜈蚣衣属、珊瑚枝属等4种地衣中都有存在。【结论】武夷山地衣表生和内生芽孢杆菌存在种类和数量的多样性。     

基于脂肪酸生物标记与16S rRNA的芽胞杆菌系统发育分析比较

旨在探究脂肪酸作为一种有效的芽胞杆菌分类标记,以25种芽胞杆菌模式菌株为研究对象,对芽胞杆菌进行脂肪酸组分和16S rRNA基因系统进化分析比较。结果表明,脂肪酸系统发育分析能充分体现芽胞杆菌种类间的亲缘关系,并且按生物学特性进行聚类分群,而16S rRNA系统发育仅完美体现出种间的亲缘关系。利用脂肪酸分析可将25种芽胞杆菌完全准确分开,且将生物学特性相同的芽胞杆菌种类聚为一类,如碱性条件下生长良好的4种芽胞杆菌(B.agaradhaerens、B.alacalphilus、B.alkalitelluris和B.fastidiosus)聚为一类,芽胞杆菌为圆形的芽胞杆菌(B.fusiformis、B.odysseyi和B.sphaericus)聚为一类。结果表明,脂肪酸分析不仅根据亲缘关系进行聚类,还可以根据生物学特性对芽胞杆菌进行分类。     

青海可可西里嗜碱芽胞杆菌资源调查

【目的】了解可可西里嗜碱芽胞杆菌资源多样性及产酶多样性,为芽胞杆菌功能资源挖掘和菌剂开发提供基础。【方法】采用Horikoshi I培养基,通过可培养法分离青海可可西里土壤中的嗜碱芽胞杆菌,利用16S r RNA基因序列初步鉴定分离获得的芽胞杆菌。采用透明圈法分析分离菌株的产蛋白酶、纤维素酶及木聚糖酶活性。【结果】从青海可可西里土壤中共分离获得66株嗜碱芽胞杆菌,根据16S r RNA基因序列相似性分析,发现它们隶属于6个属22个种,分别为芽胞杆菌属(Bacillus)、纤细芽胞杆菌属(Gracilibacillus)、喜盐芽胞杆菌属(Halobacillus)、咸海鲜芽胞杆菌属(Jeotgalibacillus)、类芽胞杆菌属(Paenibacillus)和嗜冷芽胞杆菌属(Psychrobacillus),其中以芽胞杆菌属(Bacillus)为优势属。2株嗜碱芽胞杆菌与它们最近匹配模式菌株的16S r RNA基因序列相似性为97.00%和98.65%,为潜在新种。三种酶活检测结果表明产酶菌株约占总分离菌株的95.00%,其中55株具有产蛋白酶活性,27株具有产纤维素酶活性,8株能够产木聚糖酶。【结论】青海可可西里蕴藏着较丰富的嗜碱芽胞杆菌资源及丰富的产酶资源,为后续嗜碱芽胞杆菌的挖掘提供理论基础。     

基于可培养方法分析云南腾冲小空山火山谷芽胞杆菌分布特征

【目的】为了解云南腾冲小空山火山谷土壤中可培养芽胞杆菌种类分布特征。【方法】采用可培养手段对小空山火山谷阳坡、谷底和阴坡土壤中的芽胞杆菌进行分离培养,根据16S rRNA基因序列同源性对分离菌株进行鉴定,并分析系统发育地位。利用Canoco5软件分析采样点芽胞杆菌种类分布特征与土壤样品理化性质的相关性。【结果】从火山谷土壤样品中共分离获得180株芽胞杆菌,16S rRNA基因测序鉴定结果表明分离菌株隶属于芽胞杆菌纲2个科(芽胞杆菌科和类芽胞杆菌科)、6个属、34个种,其中芽胞杆菌属(Bacillus) 11个种,类芽胞杆菌属(Paenibacillus) 14个种,短芽胞杆菌属(Brevibacillus)3个种,赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)4个种,嗜冷芽胞杆菌属(Psychrobacillus)1个种和绿芽胞杆菌属(Viridibacillus)2个种,其中7个菌株与其最近模式菌株16SrRNA相似性低于种的界定阈值(98.65%),为芽胞杆菌潜在新物种。优势属为芽胞杆菌属和类芽胞杆菌属,优势种为蕈状芽胞杆菌(Bacillusmycoides),图瓦永芽胞杆菌(Bacillustoyonensis),蜡状芽胞杆菌(Bacilluscereus),解木糖赖氨酸芽胞杆菌(Lysinibacillusxylanilyticus),蜂房类芽胞杆菌(Paenibacillusalvei)和沙地绿芽胞杆菌(Viridibacillus arenosi)。其中16个种分离自阳坡,29个种分离自阴坡,9个种分离自谷底,三者共同种类为6种。阳坡、谷底和阴坡的芽胞杆菌种群分布Bray-Curtis相似性为62.4%,多样性分析结果表明,Shannon指数(H′)大小次序为阴坡阳坡谷底。环境因子分析发现,芽胞杆菌种群分布多样性特征与其土壤的海拔高度、碳氮比和硫含量呈负相关,而和碳源和氮源含量呈正相关。【结论】从以上结果得出,云南腾冲火山谷有着较为丰富的芽胞杆菌资源,且还存在可分离培养的芽胞杆菌的潜在新物种,为利用火山微生物资源提供了保障。     

仙草植物内生芽胞杆菌种群多样性研究

为了研究仙草植株内生芽胞杆菌种群的多样性,利用营养琼脂培养基分离仙草根、茎、叶中的内生芽胞杆菌,采用16SrRNA序列鉴定法对分离获得的芽胞杆菌进行鉴定。同一组织内,对16SrRNA序列及形态完全一样的菌株合并冗余,用ClustalX对分离得到的菌株16SrRNA进行排序,构建Neighbor-Joining系统进化树,并计算多样性指数。实验结果显示,共分离得到58株仙草内生芽胞杆菌(根29株、茎28株、叶1株),分属于芽胞杆菌属(Bacillus)、类芽胞杆菌属(Paenibacillus)和赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus),共3个属的11个种,其中与阿氏芽胞杆菌B.aryabhattai、简单芽胞杆菌B.simplex和B.flexus 3个种最接近的内生芽胞杆菌占总分离芽胞杆菌株数的62%;根部内生芽胞杆菌数量及种属均最丰富,其多样性指数高于茎和叶。