[00126555]五大连池火山群铁氧化菌生物多样性及其与环境因子的关系

本课题来源于国家自然科学基金青年基金项目,课题基于当前铁氧化菌的生态分布及其在铁元素循环中的作用等背景,考察了五大连池火山群IOB的多样性、分布格局及其同环境因子的关系。为研究火山环境铁元素的地球化学循环、阐明火山微生物的分布特征,揭示火山群微生物生态系统的结构和功能,开发利用极端环境微生物资源提供重要的基础资料。 在IOB资源挖掘及应用潜力研究方面,分离筛选获得了49株嗜酸IOB,主要包括Acidithiobacillus ferrooxidans、Leptospirillum ferrooxidans 及Leptospirillum ferriphilum,获得了6个具有高效氧化亚铁活性的IOB复合菌系,利用这些IOB初步构建了五大连池IOB种质资源库。从五大连池火山区占主导的 A.ferrooxidans的菌株中挑选一株进行全基因组测序,结果表明其DNA大小有3.14Mbp,含有32719个编码蛋白基因及64个RNA基因。对代表性IOB的亚铁氧化潜力及应用潜力研究结果显示,纯培养菌株及复合IOB均具有较好的亚铁氧化能力,A.ferrooxidans、L.ferrooxidans及L.ferriphilum均能高效浸出雄黄,其浸出率分别达到74.27%、52.55%及56.84%。理化参数分析显示,同一座火山不同采样点之间由于相隔较远,其理化性质存在较大差异,而水体理化性质差异较小。23个样品的RFLP分析后总共获得100个OTUs,其中嗜中性IOB主要分布在Gallionella、Sideroxydans 及Ferritrophicum三个属中,而嗜酸性IOB主要分布在Acidithiobacillus属和Leptospirillum属中。PCA及CCA分析显示,IOB的分布均或多或少与理化因子相关,尤其是pH以及亚铁、S浓度,其中,pH以及亚铁对IOB的分布影响贡献最大。新老两期火山之间在IOB分布上存在的差异主要表现为老年火山有嗜中性IOB及属于古菌域的IOB分布。地表水有嗜中性IOB分布,而地下水未见,而这些山体之间IOB分布相似特征是Acidithiobacillus.spp 及Leptospirillum.spp都为绝对优势菌种。陆相有古菌域的Ferroplasma acidiphilum分布,水相未发现,水相嗜中性IOB种类较陆相多。