含Rhodopsin基因微型生物的分子生態(tài)學初步研究.pdf

1、海洋是地球上最大的碳庫，但海洋中微生物的呼吸作用會消耗海洋中的有機碳。一類新發(fā)現(xiàn)的光驅(qū)動質(zhì)子泵蛋白-Proteorhodopsin(PR)蛋白可以降低呼吸作用的消耗，已有研究發(fā)現(xiàn)該類蛋白屬于視紫質(zhì)蛋白(rhodopsin)超家族，廣泛分布在海洋環(huán)境中，并且推測海洋中約13-50％的細菌含有該類蛋白。由于這類蛋白擁有利用光能產(chǎn)生ATP的能力，將直接減少細胞體的呼吸消耗，從而減少海洋中溶解有機碳(DOC)的消耗，直接影響海洋上層水體的碳循環(huán)

2、和能量流動。
　　 為了更加深入的認知該編碼類蛋白生物的在全球海洋中的遺傳多樣性分布規(guī)律，本研究在全球主要大洋區(qū)域(如：太平洋，印度洋和大西洋)，白令海，中國海以及東山縣濱海對蝦養(yǎng)殖池等不同環(huán)境中采樣。以編碼PR蛋白的基因序列作為生物標記，設計簡并引物從各種環(huán)境樣品中擴增并測序PR基因序列總計約800條。對這些PR基因序列進行嚴格的系統(tǒng)發(fā)育分析，并使用主成份分析(PCA)和規(guī)范對應分析(CCA)等統(tǒng)計手段比較各種環(huán)境中的營養(yǎng)條件

3、等環(huán)境因子與不同PR生物類型的分布關系。發(fā)現(xiàn)：
　　 1.從全球海洋的水平方向來看，PR生物的種類可劃分為31個大類，最大的類群是來自α-proteobacteria的PR生物。主要是物種的水平上的分離。鹽度，葉綠素和主要營養(yǎng)鹽的濃度是影響PR生物群落結構變化的主要因素。
　　 2.從真光層的垂直剖面上比較發(fā)現(xiàn)，PR生物的多樣性呈現(xiàn)分層現(xiàn)象，多樣性最高為75米水層。分析對比3個大洋環(huán)境的垂直剖面發(fā)現(xiàn)PR基因的遺傳多樣性在

4、垂直方向上表層和75米層的群落結構相似，Jclass和θYC值大于0.5。但與200米層的存在顯著性差異(p<0.03)。
　　 3.通過對比本研究的結果和前人對藍光型和綠光型PR的不同分布特征，發(fā)現(xiàn)水體中的光學特征是導致兩類PR功能分化的主要原因。并且在富營養(yǎng)水體中發(fā)現(xiàn)藍光型PR向綠光型突變的現(xiàn)象。
　　 4.對中國海的SAR86Ⅱ-PR的研究發(fā)現(xiàn)，在中國海域含有PR蛋白編碼基因的SAR86Ⅱ類微生物不少于16個基因類

5、群。廈門海域(π=0.13)和長江口(π=0.09)的SAR86Ⅱ-PR生物種類多樣性高于其它三個環(huán)境。長江口和廈門海域采樣站位分別受到長江和九龍江沖淡水的擾動，使得該類PR生物的多樣性保持在較高的水平。鹽度和pH值條件的變化是可能的誘因。在中國海的該類PR生物群落中存在自然選擇(D=-2.25；P<0.01)。而且，PCA和聚類分析證明了這兩個環(huán)境中SAR86Ⅱ-PR生物群落結構十分相似。
　　 總結在中國近岸海水和全球大洋海