苟池盐湖嗜盐细菌多样性研究(2)
2.1 宏基因组DNA凝胶电泳分析 5
2.2 454测序序列数据 6
2.3 细菌的丰度及多样性分析 6
2.4 细菌群落组成 7
2.4.1 嗜盐细菌在门水平上的群落组成 7
2.4.2 嗜盐细菌在纲水平上的群落组成 9
2.4.3 嗜盐细菌在科水平上的群落组成 10
2.4.4 嗜盐细菌在属水平上的群落组成 11
3 讨论 12
致谢 12
参考文献 13
引言
顾名思义，嗜盐细菌是指能够生长在海水、盐湖、高盐土壤等高盐环境下的一类微生物[1]，它们分布广泛、种类丰富且具有很高的研究价值和应用前景。前人已经对这类特殊的微生物的功能机制进行了一些探索，例如：1986年，Galinski提出嗜盐细菌能够吸钾排钠，并通过吸收有机物完成排钠以保持高渗透势；Danon and Kaplan发现一些嗜盐菌可以通过固定二氧化碳满足营养需求[2]；何若凡等提出嗜盐菌生活在低盐（盐浓度<10%NaCl）环境中会发生溶菌现象[3]。
目前国内外有很多学者对高盐环境中嗜盐细菌的结构机制进行了相关研究，包括菌群组成及多样性等方面，而结构机制与不同的高盐环境息息相关。朱德锐对青海地区盐湖嗜盐菌的种群分布进行了研究[4]；赵婉雨对新疆柴达木盆地达布逊盐湖微生物多样性进行了研究[5]；Burns对澳大利亚的一个盐场的结晶池中嗜盐菌的群落多样性进行了探索[6]。本文中研究的苟池盐湖位于陕西省定边县盐场堡乡境内，且地处沙漠地带，为典型的极端环境，而对此高盐生态环境中嗜盐菌的多样性研究对于该地区原盐资源和嗜盐菌的开发、微生物的物种多样性研究具有重要意义。
微生物群落及多样性分析发展至今，科学家采取了多种测序手段和分析方法进行。目前对细菌群落多样性的研究大部分还局限于纯培养的方法，然而据柴丽红等的研究表明，天然生境中大约仅有1%的微生物具有这种可培养性[7]。现代分子生物学的发展也带来了一些免培养技术的更新，大大加速了微生物学基础研究的发展。然而，分子生物学方法也有一定的局限性，由Fraderick Sanger发明的第一代测序技术的测序通量一般在几十至一两百个测序量[8]，分析序列不全面因而不能准确分析出环境中微生物的组成，降低了结果的可信度。高通量测序技术的出现解决了测序长度过短的尴尬，使得全基因组全面测序成为可能，454最新发布的GS FLX Titanium XL+系统测序序列长度可达700-1000bp[9]。
454高通量测序技术是继Sangerc测序技术后出现的第二代高新测序技术，主要原理是通过生物发光来进行序列分析，目前可见其在土壤、海洋、人体等方面的应用。Acosta-Martinez V等应用该技术对实施不同种植方式的地区其土壤微生物群落的差异性进行了研究[10]；李建民等应用该技术对活性污泥系统聚糖菌进行了富集并对菌群进行了多样性的分析[11]；Sogin 等用该技术研究了大西洋区域深海微生物的多样性，更新了该区域的微生物多样性指数数值 [12]；Elizabeth K. Costello 等应用该技术对人体细菌群落的16S rRNA进行测序，建立了细菌群落在人体的空间分布模型，进而探寻细菌群落与人体生理健康与平衡的关系 [13]。454高通量测序具有测序序列长、成本较低、操作自动化等优势。
本研究主要是通过对苟池盐湖采集的卤水水样提取总DNA，采用454高通量测序技术对PCR扩增后的16S rRNA gene序列测序，在公共数据库中，16S rRNA基因序列可以在“种”的级别上，提供可靠的细菌序列鉴定。它存在于所有的细菌中且基因序列高度保守[14]。通过序列比对获得嗜盐细菌物种，解析苟池盐湖中嗜盐细菌群落组成和优势物种。这不仅可以丰富我国的嗜盐菌物种资源，此外对地域生物资源的开发应用，缩短国内国外盐质差距以及环境修复等生产活动具有重要参考价值。选择454高通量测序来对盐湖中细菌进行分类及分析，能够为我们了解微生物群落分布即多样性特征提供新的视野，节省劳动力及时间，获得更准确的数据。
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