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台西南海盆深海沉积物的微生物多样性分析和元基因组学研究

作　者: 黄云鹏
导　师: 黄建忠；朱宝利
学　校: 福建师范大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 深海沉积物微生物多样性分析海洋元基因组酯裂解基因
分类号: Q78
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

海洋微生物是潜在的新物种和天然产物的重要来源。为了研究台西南海盆北部陆坡区的微生物多样性,构建了16S rDNA基因文库并进行了PCR-RFLP的分析,然后对160个细菌克隆和50个古菌克隆进行了测序,对测序的结果进行了相应的分析,所分析的细菌群体总共有83个OTUs,在群体结构上,Proteobacteria和Planctomycetes是细菌群体中的优势类群,其他的细菌类群分别是Acidobacteria,Actinobacteria,Chloroflexi,Chlamydiae和Firmicutes。利用测序的细菌序列构建进化树上,发现其中有三个潜在的新的细菌类群。在所研究的古菌群体中,所有的克隆都来源于Crenarchaeota门,其中属于Marine GroupⅠCrenarchaeota的序列最多。为研究和挖掘群体中的基因信息和基因资源,利用总沉积物DNA构建了元基因组fosmid文库,从文库中选取了一些克隆进行了RFLP预分析,以观察文库克隆的多样性,随机选取了大约200个fosmid克隆进行了末端测序。所构建的fosmid文库大约含有1,000,000个克隆,文库克隆的平均插入片段为38kb,末端测序的结果显示文库中包含了丰富且多样的基因信息,如碳水化合物代谢、转运因子等相关的基因信息,这些基因信息为研究微生物群体和环境之间的关系提高了重要的线索。利用功能为基础的筛选方法,从元基因组文库中筛选获得6个酯裂解基因,其中5个基因是新的酯酶基因,并有一个新的酯酶家族,对酯酶Lip_Y1和Lip_Y18进行了克隆和原核表达,两者都表现出了酯裂解活性,编码的蛋白经SDS-PAGE检测约为32kDa。本实验研究了台西南盆地微生物群体的多样性,揭示了该微生物群体的基因和遗传信息,也揭示了微生物群体基因信息与环境之间可能的联系,从该群体中挖掘得到了有用的活性基因资源,具有重要的生态学和环境微生物学意义。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-4
中文文摘  4-7
目录  7-10
第1章绪论  10-24
  1.1 课题背景  10-16
    1.1.1 深海微生物概况  10-14
    1.1.2 深海沉积物中的生物资源  14-16
  1.2 微生物多样性的研究方法  16-17
    1.2.1 核酸为基础的微生物多样性研究方法  16-17
    1.2.2 磷脂脂肪酸为基础的微生物多样性研究方法  17
  1.3 环境元基因组技术  17-22
    1.3.1 元基因组文库技术  18-21
    1.3.2 大规模测序技术为基础的元基因技术  21-22
  1.4 研究思路、目的和意义  22-24
第2章深海沉积物总DNA的提取与纯化  24-32
  2.1 材料与方法  24-27
    2.1.1 材料  24-25
    2.1.2 基本方法  25-27
  2.2 结果与分析  27-30
    2.2.1 土壤DNA提取效果  27-28
    2.2.2 PFGE对沉积物DNA片段分离  28-29
    2.2.3 电洗涤纯化的效果  29-30
  2.3 讨论  30-32
第3章沉积物中细菌和古菌菌群多样性研究  32-56
  3.1 材料与方法  32-38
    3.1.1 材料  32-33
    3.1.2 方法  33-38
  3.2 结果与分析  38-52
    3.2.1 16S rDNA片段的PCR扩增  38-39
    3.2.2 克隆文库的建立  39-40
    3.2.3 文库的PCR-RFLP分析  40
    3.2.4 16S rDNA基因的测序和文库多样性分析  40-41
    3.2.5 细菌和古菌群体的系统发育分析  41-51
    3.2.6 南海沉积物中微生物群体多样性的比较分析  51-52
  3.3 讨论  52-56
第4章元基因组文库的构建与末端测序分析  56-78
  4.1 材料与方法  56-59
    4.1.1 材料  56-57
    4.1.2 实验方法  57-59
  4.2 结果与分析  59-73
    4.2.1 Fosmid元基因组文库的构建  59-60
    4.2.2 末端测序与分析  60-73
  4.3 讨论  73-78
第5章酯裂解活性克隆的筛选、亚克隆及表达  78-96
  5.1 材料与方法  78-80
    5.1.1 材料  78-79
    5.1.2 方法  79-80
  5.2 结果与分析  80-92
    5.2.1 酯裂解活性克隆的筛选  80-81
    5.2.2 Fosmid克隆的亚克隆  81
    5.2.3 亚克隆的测序与分析  81-90
    5.2.4 酯裂解活性基因Lip_Y1的克隆与表达  90-91
    5.2.5 酯裂解活性基因Lip_Y18的克隆与表达  91-92
  5.3 讨论  92-96
第6章结论  96-98
附录1 部分16S序列  98-100
附录2 Fos文库末端序列的BlastX分析结果  100-110
附录3 酯裂解活性基因序列  110-114
参考文献  114-124
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  124-126
致谢  126-128
个人简历  128

台西南海盆深海沉积物的微生物多样性分析和元基因组学研究

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