第26卷第4期 2014年12月 塔里木大学学报 V01.26 NO.4 DeC.2014 Journal of Tarim University 文章编号:文章编号:1009—0568(2014)04—0008—08 罗布泊糖霉菌属放线菌系统进化分析 韩晓雪 吕玲玲罗晓霞张利莉 (塔里木大学生命科学学院/新疆生产建设兵团塔里木盆地 生物资源保护利用重点实验室,新疆阿拉尔843300) 摘要为了研究罗布泊糖霉菌属(Glycomyces)放线菌多样性,采用不同盐浓度梯度的5种培养基,共分离到7株Glycomyces 放线菌,其中5株与有效发表菌株相似性在94.00—96.58%,可能代表Glycomyces新物种。通过系统发育分析揭示罗布泊土 壤Glycomyces放线菌的多样性,且多数菌株以极高的自展值在Glycomycetaceae科内形成稳定的、独立的分支。结果表明罗布 泊地区不仅具有较多Glycomyces放线菌新物种资源,而且还是一个独特的资源类群。这为开发利用这一类微生物资源提供理 论基础和菌种支持。 关键词糖霉菌属;多样性;系统进化分析;罗布泊 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1009—0568.2014.04.002 中图分类号:Q939.13+2 Evolutionary Analysis of the Genus Glycomyces Isolated from Lop Nur Han Xiaoxue Lv Lingling Luo Xiaoxia Zhang Lili (College of Life Science/Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin of Xinjiang Production&Construction Corps,Tarim University,Alar,Xinjiang 843300) Abstract The soil sample was collected from a hypersaline habitat in Lop Nur,Xinjiang Province.Seven Glycomyces stains were iso— lated by five kinds of medium with diffetent salt concentration gradient.Five of them showed 94.00—96.58%similarity to strains in Glycomyces and may represented novel species of the Glycomyces.The resuhs indicated that a high diversity of the genus Glycomyces presented from the Lop Nur.The experiment aimed to provided the theoretical basis and strains of this kind of microbial Key Words Glycomyces;diversity;evolutionary analysis;Lop Nur 罗布泊位于新疆塔里木盆地东部,曾是我国第 二大内陆湖,现已干涸。罗布泊地区常年干旱,日照 养的优势类群,并且发现8个新物种;非培养结果发 现,糖霉菌属(Glycomyces)为罗布泊地区优势菌 强度强,昼夜温差大,夏季气温高达71 clC,为一望无 际的戈壁滩,被视为“生命禁区_1 J'’。2012年,关统 群,打破了人们对环境中链霉菌为放线菌优势菌群 的常规认识 J。 伟对罗布泊地区土壤放线菌非培养和可培养多样性 进行了研究。可培养发现18个属的放线菌,其中放 线多孢菌属(Actinopolyspora)是罗布泊盐湖中纯培 Glycomyces为糖霉菌科(Glycomycetaceae)典型 属,1997年由Stackebrandt等人根据16S rRNA序列 相似性提出 ],是糖霉菌科中最大的一个属,包括 收稿日期:2013—09—27 作者简介:韩晓雪(1989一),女,汉族,2011级硕士研究生,主要从事极端放线菌资源研究。 通讯作者 E—mail:zh ̄ng63lyly@sina.corn.cn E—mail:hanxx0903@163.corn 第4期 韩晓雪等:罗布 白糖霉菌属放线菌系统进化分析 9 1 1个有效发表的种,Glycomyces harbinensis作为该 1.1.1样品来源及处理 科的模式种[4]。Glycomyces放线菌均分离自植物或 2010年从新疆罗布泊采集土壤样品。样品采 土壤,除Glycomyces halotolerans分离自极端特殊环 集后装于无菌的自封袋中,运抵实验室后保存在一 境,可耐受10%盐浓度外,其余种都分离自普通环 20℃冰箱中。 境[4-io]。迄今为止,罗布泊Glycomyces多样性的研 土壤样品自然风干,称取2 g土壤样品放人18 究鲜有报道。本研究以新疆罗布泊地区土壤样品为 mL的无菌15.06%NaC1溶液中,加人无菌玻璃珠, 材料,使用5种培养基,共分离到7株Glycomyces放 37 ̄C充分振荡1 h,制成10—1悬浊液。 线菌,将分离得到的Glycomyces放线菌菌株通过 根据《土壤农化分析》 中的方法测定土壤离 16S rDNA测序,利用系统发育分析,以期揭示罗布 子含量,见表1。表1显示,罗布泊土壤样品总盐含 泊土壤Glycomyces放线菌的多样性,为开发利用这 量为15.06%,可溶性总盐含量很高,主要阳离子为 一类微生物资源提供理论基础和菌种支持。 Na ,其次为K ;主要阴离子为cl一,其次为sO 一, 1材料与方法 可推测NaCI为主要盐分组成。 1.1材料 表1 罗布泊土壤样品理化性质鉴定结果 1.1.2主要仪器和试剂 上放线菌形态不同的单菌落转接到相应盐浓度的纯 PCR仪:德国SensoQuest Labcyeler;凝胶成像系 化培养基ISP一4上。 统:美国BIO—RAD;高速离心机:德国Eppendoff。 1.4 DNA的提取、菌株鉴定及其系统发育分析 PCR扩增全套试剂购自广州东盛生物科技有 采用SDS—CTAB法提取菌株DNA_1 ,选取细 限公司;限制性内切酶HaeIII,连接试剂盒pMD18一 菌16S rRNA通用引物27F(5 一AGAGqTFGATCCT- T购自TaKaRa。其他生化试剂均为国产分析纯。 GGCTC一3 ),1492R(5 一CGGCTACCTFGT- 1.2培养基 TACGACTF一3 )进行扩增。将PCR扩增产物纯化 分离培养基:(1)甘油精氨酸培养基(G—J)¨ J 后进行测序。测序结果在GenBank数据库中通过 (2)甘露醇酸水解酪蛋白培养基(GW1)¨ (3)高氏 BLAST程序进行相似性比对,构建系统进化树。用 一号培养基(GSA)(4)淀粉酸水解酪蛋白培养基 MEGA 5.1 Bate2软件进行多序列比对,并采用邻接 (SCK)n (5)甘油天冬氨酸培养基(C1) ]。 法(Neighbor—joining)构建系统发育树。 1.3菌株的分离与纯化 1.5抗菌活性 利用上述培养基,分别设置1.5%、5%、10%、 牛津杯法又称管蝶法¨ 引。以金黄色葡萄球 15%和20%五个盐浓度梯度,采用稀释平板涂布法 菌,表皮葡萄球菌,大肠杆菌和白色念珠菌为靶标菌 进行分离。培养基加入重铬酸钾以抑制细菌和霉菌 (表2)。以Glycomyces放线菌发酵液为原料,筛选 的生长。37℃恒温培养3周,再挑取分离培养平板 菌株抗菌活性。 12 塔里木大学学报 第26卷 Glycomycetaceae内进行多重序列比对,采用邻接法 (Neighbor—joining)构建系统发育树,如图3所示。 ——— _一 O港l 图3 罗布泊地区Glycomyces菌株系统发育树 由图3可见,菌株TRM 49117、TRM 49136、 菌株TRM 45127和TRM 45198间的相似性为 TRM 45387、TRM 45127和TRM 45198以极高的自 99%,可能为同一个种的不同菌株;TRM 45127和 展值在Glycomycetaceae科内形成稳定的、独立的分 TRM 45198与TRM 49136的相似性均为98%,可能 支,根据比对结果和进化距离分析,它们同最近亲缘 为相同种,但是根据菌株的菌落形态(图1 e、f、g)和 关系的G.halotolerans TRM 40137 和G. 显微形态(图2 e、f、g)特征差异,可以初步推断 arizonensis NRRL B一16153 的相似性仅为94. TRM 45127和TRM 45198与TRM 49136为不同种, 0O%、94.93%、96.58%、94.67%和94.4l%代表 还需进一步验证。菌株之间的相似性见表4。 Glycomyces内的新种。 表4罗布泊Glycomyces菌株间相似性比较 14 塔里木大学学报 第26卷 单元。这些罗布泊地区Glycomyces放线菌的独特性 高的研究价值,值得深入研究。 可能是在罗布泊独特的地理位置和高温干旱的气候 环境中长期适应进化而形成的。地理位置和气候环 参考文献 境可能是导致它们差异的根本原因,这些种类是否 存在真正意义上的生物地理分布,尚有待进一步研 究。 [1] 袁世斌,周婷,董微,等.罗布泊沙土微生物生态分布 特征[J].兰州大学学报(自然科学版),2009,45(6): 19—22. [2] 关统伟.新疆罗布泊盐湖放线菌多样性及多相分类 自抗生素被发现以来,三分之二以上都是由放 线菌产生的。当普通环境发现新活性代谢产物的可 能性逐渐降低时,人们将目光投向了极端特殊环境 和海洋环境。目前,已从土壤 ]、药用植物 J、海 洋【1叫和海洋沉积物ll 等环境中分离到Glycomyces 的放线菌。而罗布泊高温干旱、高盐碱的环境蕴藏 着大量Glycomyces放线菌的未知新资源,这些新物 种的发现必定将伴随着新的代谢产物及活性物质的 产生。自1985年Labeda等人建立Glycomyces以来 的20多年中,仅Labeda等人(1987)报道了来源于 菌株G.harbinensis ATCC 43155T能产生无定形的 氨基酸类物质,具有抗菌和抗肿瘤活性,对革兰氏阴 性菌、阳性菌、小鼠淋巴细胞性白血病P388、人类肺 癌和结肠癌细胞等有抑制作用 ]。近年来,随着研 究技术的不断进步,越来越多具有抗菌活性的 Glycomyces放线菌被报道。Adeline Su Yien Ting等 人(2009)从土壤和植物根际土壤中分离到2株 Glycomyces放线菌,它们对金黄色葡萄球菌,大肠杆 菌和绿脓杆菌都有很好的抑制作用l2 ;袁丽杰等人 (2012)从药用植物蒿本的根际土壤中分离到一株 Glycomyces放线菌106—02658,其发酵液具有 Caspase7抑制活性_2 。通常放线菌产生的代谢产 物多数都对革兰氏阳性菌有明显的抑制作用,对革 兰氏阴性菌的抑菌率相对较低,而本研究中TRM 45387仅对大肠杆菌表现出较好的抑菌活性。有研 究表明氨基糖苷类、B一内酰胺类或四环素类抗生 素对革兰氏阴性菌有很好的抑制作用的同时,对革 兰氏阳性菌也有抑菌活性_2 。由此看来TRM 45387可能具有产生只抑制革兰氏阴性菌的“特异 性”新化合物的能力,而罗布泊来源的Glycomyces 是否具有其它生物活性尚不得而知。因此可以认 为,Glycomyces作为一类较为“年轻”的物种具有较 [D].四川农业大学,2012. 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