秦岭主峰太白山北坡5种生境中微生物区系及拮抗放线菌资源研究

【摘要】放线菌是抗生素的主要产生菌。从自然界发现和筛选新的活性物质产生菌是新药研制的关键性基础工作。长期的分离筛选使获得未知的新活性物质产生菌的难度愈来愈大，改变分离方法、寻找新的分离源以及探索拮抗性放线菌的分布规律是提高新抗生素产生菌分离效率的三条有效途径。秦岭是我国自然地理的南北分界线，蕴含着丰富的微生物资源，但目前仅对该地区的表层土壤微生物进行了初步研究，对其他生境及植物根区、根表土壤与根内微生物研究不多，对其中的放线菌研究更少，至今尚不清楚秦岭放线菌的资源状况。研究秦岭不同生境中微生物的生态分布及评价拮抗性放线菌资源潜势对秦岭放线菌资源保护及利用有重要意义。本论文以植被垂直分布带最为完整的秦岭主峰太白山为样品采集区，重点研究了太白山北坡不同海拔高度针阔叶树树皮、岩表地衣、苔藓土壤、草本植物根区土壤及乔木根域5种生境中的放线菌区系及拮抗性放线菌的生态分布规律，并探索了3种新的土壤放线菌分离方法对太白山北坡土壤放线菌分离效果的影响。另外还研究了5种生境中细菌及真菌的生态分布。论文主要研究结果如下：1.3种新的放线菌分离方法微波处理可以增加太白山北坡低钙土壤中可培养放线菌数量、种类以及拮抗性放线菌的种类，而培养基加CaCl2及瘠薄培养均有相反的作用。3种方法均可以分离到一些新的链霉菌属（Streptomyces）及链孢囊菌属（Streptosporangium）放线菌，此外，微波处理后新出现的放线菌还有诺卡氏菌属（Nocardia）和伦茨菌属（Lentzea）；培养基加CaCl2及瘠薄培养后新出现的放线菌均有小单孢菌属（Micromonospora）；培养基加CaCl2后特有的放线菌为野野村菌属（Nonomuraea）。2.5种生境中放线菌的生态分布太白山北坡不同生境中放线菌多样性丰富。各生境中的优势放线菌均以链霉菌属为主。其中，供试树皮中优势放线菌共5属19种，其中Streptomycessetonii，Streptomycescyaneofuscatus与Nocardiopsisumidischolae分布较广；供试岩表地衣中的优势放线菌共10属42种，其中Streptomycescirratus、Streptomycesavidinii、Streptomycesgriseorubiginosus、Streptomycesvinaceusdrappus及Streptomycesspororaveus分布较广；供试苔藓土壤中的优势放线菌共2属28种，其中Streptomycesavidinii及Streptomycescirratus分布较广；供试高山草甸植物根区土壤中优势放线菌共3属17种，其中Streptomycesavidinii、Streptomycescirratus、Streptomyceshumidus及Streptomycesspiroverticillatus分布较广；8种乔木根域的优势放线菌共4属21种，其中Streptomycesprunicolor、Streptomycessetonii及Streptomycesspiroverticillatus分布较广。在供试不同生境中，岩表地衣中优势放线菌的生物多样性最丰富，苔藓土壤中的优势放线菌属最少。3.5种生境中的拮抗性放线菌资源太白山北坡蕴藏着丰富的放线菌资源。本研究以11种植物病原菌及4种代表性细菌与真菌为靶标菌，研究了所分离到放线菌的拮抗活性，发现56%的菌株具有抗菌活性，包括162株可拮抗5种以上靶标菌的广谱拮抗放线菌及较多革兰氏阳性细菌及阴性细菌的强拮抗放线菌。在不同生境中，拮抗性放线菌的蕴藏量不同；在不同海拔相同类型生境中，拮抗性放线菌资源的蕴藏量也不同。（1）在供试树皮中，54%的放线菌表现出抗菌活性。阔叶树树皮中拮抗性放线菌数量多于针叶树。锐齿栎树皮中拮抗性放线菌及广谱拮抗放线菌的蕴藏量最大，而巴山冷杉树皮中强拮抗性放线菌的蕴藏量最大。（2）在供试岩表地衣中，66%的放线菌具有拮抗性。低海拔岩表地衣中拮抗性放线菌资源的蕴藏量及获得优良拮抗性放线菌的概率较大。淀粉利用型类群中拮抗性放线菌资源的蕴藏量最大，而从耐瘠薄类群中获得拮抗性放线菌的概率最大。（3）在供试苔藓土壤中，49%的放线菌具有抗菌活性。低海拔苔藓土壤中拮抗性放线菌及优良拮抗放线菌资源的蕴藏量高于较高海拔。葡萄糖利用型类群中拮抗性放线菌的蕴藏量最大，而几丁质利用型类群中获得拮抗性放线菌的概率最大。（4）在6种供试高山草甸植物根区土壤中，47%的放线菌具有抗菌活性。风毛菊及马先蒿根区土壤中拮抗性放线菌资源蕴藏量最大，而翠雀根区土壤中广谱拮抗放线菌最多。葡萄糖利用型类群中拮抗性放线菌资源的蕴藏量最大。（5）在供试乔木根域，62%的放线菌具有抗菌活性。阔叶树根域拮抗性放线菌数量多于针叶树。锐齿栎根域拮抗性放线菌资源的蕴藏量最大。4.5种生境中的细菌区系太白山北坡不同生境中细菌的生物多样性丰富，且均以假单胞菌属（Pseudomonas）为主。其中：供试树皮中优势细菌共6属18种，其中P.libanensis、Brevibacteriumfrigoritolerans、Flavobacteriumaquidurense及P.Costantinii分布较广；供试岩表地衣中优势细菌共9属17种，其中Bacillusmycoides、P.brenneri及P.Orientalis分布较广；供试苔藓土壤中优势细菌共7属10种，其中Flavobacteriumhercynium及P.Mandelii分布较广；供试高山草甸植物根区土壤中的优势细菌共4属8种，其中P.frederiksbergensis、P.mandelii、P.psychrophila及Flavobacteriumhercynium分布较广；8种乔木根域的优势细菌共4属8种，Bacillusdrentensis、Bacillusmycoides及Flavobacteriumhercynium分布较广。在供试不同生境中，岩表地衣中优势细菌的生物多样性最丰富，高山草甸植物根区土壤及乔木根域优势细菌的属种最少。5.5种生境中的真菌区系太白山北坡不同生境中真菌的生物多样性丰富，且不同生境优势真菌差异较大。其中，供试树皮中优势真菌共8属9种，CladosporiumCladosporioides及Cryptococcusalbidus分布较广；供试岩表地衣中优势真菌共10属13种，其中Cryptococcusalbidus及Debaryomyceshansenii分布较广；供试苔藓土壤中优势真菌共8属10种，其中MucorHiemalis、SydowiaPolyspora及Trichocladiumasperum分布较广；供试高山草甸植物根区土壤中优势真菌共3属4种：MucorHiemalis、Fusariumacuminatum、Fusariumtricinctum及D.hansenii；8种乔木根域的优势真菌共5属6种，Cryptococcusalbidus及Lecythophoramutabilis分布较广。在供试不同生境中，岩表地衣中优势真菌的生物多样性最丰富，高山草甸植物根区土壤中真菌的属种最少。6.细菌新种鉴定从锐齿栎根表土壤中分离到1株细菌，经形态、生理生化及分子生物学鉴定，为新种，已将其命名为Paenibacillusquercussp.nov.，模式株为1-25T（=CTCCAB2013265T=KCTC33194T）。论文主要创新点：（1）首次对秦岭主峰太白山北坡活树树皮、岩表地衣、苔藓土壤、高山草甸植物根区土壤、乔木根域5种鲜为人们关注的特殊生境中的优势微生物进行了分离及分子生物学鉴定，对其中的优势细菌、真菌及放线菌种类、生态分布与生物多样性进行了系统研究，为秦岭微生物资源现状调查、保护及利用提供了新的科学依据。（2）首次对秦岭主峰太白山北坡不同生境中拮抗放线菌的种类及生态分布进行了详细研究；对拮抗放线菌的数量、抗菌谱及拮抗放线菌的资源潜势进行了系统分析及定量评价。所得结果为秦岭拮抗放线菌资源保护利用绘出了一张清晰的资源分布图和开发利用路线图，利用该图，可以在较短时间内获得大量活性物质产生放线菌，将极大减小秦岭拮抗放线菌资源利用时在分离源选择上的盲目性。（3）发现一个细菌新种，已命名为Paenibacillusquercussp.nov.
【作者】王东胜；
【导师】薛泉宏；
【作者基本信息】西北农林科技大学，资源环境生物学，2014，博士
【关键词】放线菌；拮抗；瘠薄培养；树皮；苔藓土壤；微波；岩表地衣；

【参考文献】
[1]陈春波.基于RS、GIS的重庆市主城区城市空间扩展研究[D].西南大学,自然地理学,2013,硕士.
[2]胡红.长角苗服饰纹样制作技术传承方式及影响因素研究[D].西南大学,科学教育学,2013,硕士.
[3]李睿.大学英语四级考试阅读理解中的认知策略应用[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[4]苏小庆.我国制造业服务化的驱动因素、过程与保障机制[D].西北大学,企业管理,2013,硕士.
[5]管飞翔.玉米RIL芽苗期耐盐碱QTL定位[D].扬州大学,植物生物技术,2012,硕士.
[6]段国相.不同电针头穴透刺对帕金森模型大鼠脑内黑质Caspase-3活性及神经元凋亡影响的实验研究[D].黑龙江省中医药科学院,针灸推拿学,2013,硕士.
[7]弓健节.韩国服务贸易发展给中国带来的启示[J].商,2014,27:.
[8]钟婧.伪满末期《盛京时报》的社论研究（1941-1944）[D].黑龙江大学,新闻学,2013,硕士.
[9]孙青青.河北白洋淀地区晚更新世以来地层层序建立及古环境变迁[D].中国地质大学（北京）,地理学,2014,硕士.
[10]毛弈韬.人工耳蜗植入儿童声调感知与发声及歌唱能力研究[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[11]金多.磁梯度场源研究[D].吉林大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[12]孙娟.历代杜诗音注研究与今读审辨[D].湖南师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[13]祁咏春.用基因组重排技术选育L-谷氨酰胺高产菌株[D].山东师范大学,微生物学,2013,硕士.
[14]孟令波.益心胶囊对实验性大鼠慢性心肌缺血模型血浆及心肌组织血栓素素含量的影响[D].黑龙江中医药大学,中医内科学,2004,硕士.
[15]张井岗,刘志远,裴润.一类非自衡对象的二自由度PID控制[J].控制与决策,2002,06:886-889.
[16]马膺峻.无轴套印控制系统综合控制策略的研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[17]贺丹.论公众人物隐私权的法律保护[D].首都经济贸易大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[18]张翼飞.团购网站数据统计与分析系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[19]赵一娥.脱硫相关钙基物质润湿和黏附颗粒物的实验研究[D].哈尔滨工业大学,动力工程及工程热物理,2014,硕士.
[20]张宏宇.淄博市周村区电子政务可持续发展研究[D].山东大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[21]李长毅.nm23-H_1基因杂合性缺失与肺癌生物学特性[D].重庆医科大学,内科学,2004,硕士.
[22]李敏.基于生命周期理论的企业协同创新共生模式研究[D].兰州理工大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[23]孙越峰.建设银行柜员心理契约状况实证分析与对策[D].吉林大学,高级管理人员工商管理,2012,硕士.
[24]王立凤.模型与数据相结合的大工业过程优化控制方法研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2011,硕士.
[25]方剑英.排课问题的理论与算法[D].新疆师范大学,基础数学,2004,硕士.
[26]郭静静.柴油/CNG双燃料发动机油气量电子调节控制及软件开发[D].长安大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[27]肖文宇.中国证券公司盈利模式研究及加杠杆探索[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[28]郭永宏.定边采油厂油田生产精细化管理模式研究[D].西北大学,高级工商管理（EMBA）（专业学位）,2014,硕士.
[29]樊长林.多层钢结构住宅中煤矸石轻质砼板系研发[D].太原理工大学,结构工程,2004,硕士.
[30]张立强.海南尖峰岭及佳西热带雨林抗根结线虫芽孢杆菌的筛选、鉴定及发酵工艺的初步优化[D].海南大学,微生物学,2014,硕士.
[31]高国华,刘福才.天津市园林花卉的发展规划与经营战略[J].天津建设科技.1998(01)
[32]江玉得.公益人才创投模式研究[D].清华大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[33]廖宇航.塑料注射成形过程模具的变形测量与有限元分析模型的研究[D].华中科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[34]田绍琳.脉冲、奇异型随机最优控制研究及其应用[D].北京交通大学,2013.
[35]陈昊龙.手机应用推荐程序后台支撑系统设计与实现[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]修可茂.多糖基基因载体的构建及改性研究[D].北京化工大学,化学,2013,硕士.
[37]曹相春.基于密度泛函理论的石墨烯气敏特性研究[D].华北电力大学,2013.
[38]陈爱群.数字水印技术的研究[D].合肥工业大学,计算机应用技术,2003,硕士.
[39]阙波.努力开拓电力市场[J].上海电力.1999(04)
[40]任建锋,丁亚伟,付磊,陈汹,李雪明.基于相位角原理的特高压电网失步解列改进方案[J].电力系统自动化,2011,10:104-107.
[41]朱敬峰.道路交通事故处理程序研究[D].湖南师范大学,法学理论,2013,硕士.
[42]李园薇.城市“社区非正式组织”建构路径及功能研究[D].南京大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[43]董晓日.社会正义视角下新农合问题对策与研究[D].辽宁大学,行政管理,2012,硕士.
[44]唐抒阳.辽代王号等级研究[D].吉林大学,专门史,2013,硕士.
[45]蔺涛.纳税评估系统模型设计与系统实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2011,硕士.
[46]刘美珍.我国城市化进程中的农民工犯罪问题探析[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[47]沈重.捆绑火箭CAD/CAE一体化设计技术研究[D].国防科学技术大学,航天工程,2013,硕士.
[48]马千芸.高新技术产业发展的科技金融创新研究[D].广东工业大学,会计学,2014,硕士.
[49]徐兴虎.基于FPGA的铁轨漏磁检测系统研究[D].哈尔滨理工大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[50]杨超.金属氧化物/石墨锂离子电池负极材料的制备及表征[D].黑龙江科技大学,2013.