70 海洋学报 38 卷 14 个门, 数量最大的是酸杆菌 ( 犃犮犻犱狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 放线菌 ( 犃犮狋犻狀狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 和拟杆菌 ( 犅犪犮狋犲狉狅犻犱犲狋犲狊 ) Teixeira [5] 等对金钟湾 (AdmiraltyBay) 维管束植物根际土壤细菌的多样性做了研究, 发

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1 第 38 卷第 6 期海洋学报 Vol.38,No 年 6 月 HaiyangXuebao June2016 刘春影, 丛柏林, 王能飞, 等. 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 [J]. 海洋学报,2016,38(6):69 81, doi: /j.issn LiuChunying,CongBailin,WangNengfei,etal.Biodiversity,physiologicalandbiochemicalidentificationofculturablemicroorgan ismsfrom thesoilof Fildes Peninsula,Antarctica[J]. Haiyang Xuebao,2016,38(6):69 81,doi: /j.issn 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 刘春影 1, 丛柏林 2, 王能飞 2, 王波 2, 尹晓斐 2, 刘峰 2 (1. 山东大学 ( 威海 ) 海洋学院, 山东威海 ;2. 国家海洋局第一海洋研究所生态研究中心, 山东青岛 ) 摘要 : 为了探索南极可培养土壤微生物的多样性, 本研究对中国第 31 次南极科学考察采集自南极菲尔德斯半岛的 5 份土壤样品进行了细菌 真菌的分离培养 选择形态差异较大的细菌和真菌进行了 16SrDNA 和 ITS 鉴定及系统发育分析 最终共鉴定得到 20 个属的 33 株细菌和 6 个属的 8 株真菌, 其中 8 株细菌,10 株真菌序列相似性较低, 可能是新种 该结果表明南极菲尔德斯半岛地区具有丰富的微生物多样性, 其中假单胞菌属的细菌居多 对分离得到的细菌和真菌分别进行理化性质和胞外酶活性鉴定, 实验结果显示, 分离获得的细菌和真菌绝大多数可产生水解酶类并同化多种碳源 初步认定这些微生物在参与南极物质代谢 适应南极极端环境方面发挥作用 本研究丰富了对南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性的认识, 并筛选获得了一些产低温酶特性的菌株, 这为极地微生物资源的利用研究奠定了基础 关键词 : 菲尔德斯半岛 ; 微生物多样性 ; 系统进化分析 ; 生理生化特性中图分类号 :S 文献标志码 :A 文章编号 : (2016) 引言 南极位于地球的最南端, 由陆地和海洋两部分构成, 终年被冰雪覆盖, 气候酷寒干燥 强光辐射, 是地球上最冷最干的地区 其独特的地理构成和极端的气候环境, 虽然在一定程度上限制了南极动植物 微生物等生物资源的生存及繁衍, 但也使得南极地区的动植物及微生物资源的种类和性质有别于世界其他地区, 具有耐低温 耐高盐 抗辐射等特点 因此从南 极土壤中筛选具有这种特点的微生物, 不仅可以为开 [1] 发利用微生物资源提供重要的参考依据, 还可以为人类了解低温微生物在南极自然环境下的物质循环 [2] 生物地球化学过程等提供重要的线索 最近许多研究发现, 尽管南极自然条件非常恶劣, 但是该地区土壤中微生物的数量和种类却非常丰 [3] 富 如在南极麦克默多干谷 (DryValeys) 地区, [4] Cowan 等对土壤中的微生物数量进行统计, 发现该地区分布着大量细菌 古菌 真菌和线虫, 其中细菌有 收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金基本科研业务费 (2011G25,0215P07); 极地专项 (CHINARE ,CHIN ARE ) 作者简介 : 刘春影 (1991-), 山东省菏泽市人, 主要从事鱼类免疫和极地微生物学研究 E mail:liuchunying521@126.com 通信作者 : 丛柏林, 助理研究员, 主要从事海洋微生物及经济鱼类免疫研究 E mail:biolin@fio.org.cn

2 70 海洋学报 38 卷 14 个门, 数量最大的是酸杆菌 ( 犃犮犻犱狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 放线菌 ( 犃犮狋犻狀狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 和拟杆菌 ( 犅犪犮狋犲狉狅犻犱犲狋犲狊 ) Teixeira [5] 等对金钟湾 (AdmiraltyBay) 维管束植物根际土壤细菌的多样性做了研究, 发现厚壁菌 ( 犉犻狉犿犻犮狌狋犲狊 ) 最为丰富, 优势菌类为双歧杆菌 ( 犅犻犳犻犱狅犫犪犮狋犲狉犻狌犿 ), 弓形杆菌 ( 犃狉犮狅犫犪犮狋犲狉 ) 和柔嫩梭菌 ( 犉犪犲犮犪犾犻犫犪犮狋犲狉犻狌犿 ) [6] Aislabie 等在维多利亚陆地 (VictoriaLand)4 个站点采样, 采用非培养和培养相结合的方法来评估土壤细菌群落的多样性, 发现分裂类杆菌 ( 犅犪犮狋犲狉狅犻犱犲狋犲狊 ) 放线菌 ( 犃犮狋犻狀狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 变形杆菌 ( 犘狉狅狋犲狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 红热异常球菌 ( 犜犺犲狉犿狌狊 犇犲犻狀狅犮狅犮狌狊 ) 酸杆菌 ( 犃犮 犻犱狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 厚壁菌 ( 犉犻狉犿犻犮狌狋犲狊 ) 和蓝细菌 ( 犆狔犪狀狅犫犪犮 狋犲狉犻犪 ) 为优势菌类 在南极其他稍微温暖 潮湿地区的土壤, 如凯勒半岛 (KelerPeninsula) 的无冰区中, 变形菌 ( 犘狉狅狋犲狅犫犪犮狋犲狉犻犪 ) 大量存在 大量研究表明南极土壤中具有较丰富的微生物多样性, 它们在基础研究 [7] 和实际应用方面都有着广阔的前景 由于南极独特的地理位置和气候特点, 在这个区 [8] 域也发现了一些新的菌种, 如 Hirsch 等从南极麦克默多干谷土壤中分离得到 3 株抗干旱 抗紫外线的 [9] 异常球菌新种 ;Reddy 等从南极 McMurdo 站附近的湖泊中分离到 13 株橙色产生菌, 属于犘犾犪狀狅犮狅犮狌狊狆狊狔犮犺狉狅狆犺犻犾狌狊 spp. 和犘犾犪狀狅犮狅犮狌狊犪狀狋犪狉犮狋犻犮狌狊 spp., 并利用 16SrDNA 序列 细菌形态 脂肪酸组成等方 [10] 面证明它们属于新的种 ; 董宁从格罗夫山土壤中共分离得到 5 株与现有菌种相似度低于 96.5% 的菌株, 属于犚犺犻狕狅犫犻狌犿狆狊犲狌犱狅狉狔狕犪犲 犅犪犮犻犾狌狊犿犲狋犺犪狀狅犾犻 犮狌狊 犛犮狅狆狌犾犻犫犪犮犻犾狌狊犱犪狉犪狀犵狊犺犻犲狀狊犻狊 犅犪犮犻犾狌狊犿犲狋犺犪狀 狅犾犻犮狌狊和犇犲犻狀狅犮狅犮犮狌狊犳犻犮狌狊, 为潜在的细菌新种 ( 属 ); 丁壮 [11] 从南极半岛的 10 个样品中分离得到真菌 136 株, 并对 65 株真菌采用 ITS 序列进行分子鉴定, 其中有 7 株菌株其 ITS 序列与已知序列相似度均较低, 属于犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪狆犪狉狏犻狊狆狅狉犪 strain 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪犲犾狅狀犵犪狋 狌犾犪 strain 犃犮狉犲犿狅狀犻狌犿犾狌狕狌犾犪犲 犘狔狉犻犮狌犾犪狉犻犪 sp. 犔犲 犮狔狋犺狅狆犺狅狉犪 sp. 犎犲犾狅狋犻犪犾犲狊 sp. 犎狔狆犺狅犱犻狊犮狌狊 sp. 可能为真菌新种甚至新属 大量的研究成果表明南极地 区不仅是个潜在 重要的微生物资源库, 也是一块有待认知的大陆, 因此这个区域还有很多不为人知的微生物新菌种需要我们去探寻 近年来从低温微生物中筛选产低温酶的研究已成为许多专家学者的研究热点 在低温酶中, 对蛋白酶 [12] 和脂肪酶的研究较多 脂肪酶可应用于许多方面, 如作为食品风味改变剂 去污添加剂或立体特异性催化剂等 ; 蛋白酶可应用于奶酪成熟 牛奶加工 洗涤剂 [13] [14] 等, 均具有相当大的市场潜力 Ray 等从南极 SchirmacherOasis 土壤中筛选到 1 株分泌酸性蛋白酶的耐冷型酵母犆犪狀犱犻犱犪犺狌犿犻犮狅犾犪, 其在低温条件下具有 [15] 较高的产酶能力 ;Vazquez 等在南极乔治王岛土壤中分离到了 3 株产胞外蛋白酶的低温假单胞菌, 在 20 时具有最高的蛋白水解活性 因此合理开发利用南极的低温微生物资源, 不仅可以丰富人类利用的微生物种类, 将其应用于医药 食品 日化及环保等诸多领域, [16] 将会给人们的生活带来巨大的方便 菲尔德斯半岛是南极洲的半岛, 位于南设得兰群岛的乔治王岛西南端, 东南面是马克斯韦尔湾, 长 7 km, 取名自邻近的菲尔德斯海峡, 具体位置见图 1 菲尔德斯半岛属无冰区, 中国南极长城站就在其附近 本研究以中国第 31 次南极科学考察采自南极菲尔德斯半岛 5 个站位的土壤样品为研究对象, 通过细菌 16S 和真菌 ITS 基因序列扩增进行系统进化分析, 初步揭示了南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物的多样性 对分离的可培养细菌进行理化性质研究, 为进一步研究筛选产低温酶 ( 脂肪酶 蛋白酶 淀粉酶和纤维素酶等 ) 特性的极地微生物奠定了基础 2 材料与方法 2.1 样品采集站位研究样品来自中国第 31 次南极科学考察所取得的菲尔德斯半岛的部分土壤样品, 样品采集站位见表 1 土壤样品用无菌铲取 0~5cm 深度植物根茎处的土样, 装入无菌样品袋中 4 低温无菌保存, 回实验室进行菌株的分离培养 表 1 样品采集站位 犜犪犫.1 犛犪犿狆犾犲犮狅犾犲犮狋犲犱狆狅犻狀狋狊 样品名 纬度 经度 温度 / 采集时间 B S W 年 12 月 17 日 F S W 年 12 月 21 日

3 ６期 刘春影等 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 ７１ 续表 １ 样品名 纬度 经度 温度 采集时间 Ｋ１ １ ６２ １１ ０２８ Ｓ ５８ ５８ ８３２ Ｗ ４ ２０１４ 年 １２ 月 ２０ 日 Ｍ１ １ ６２ １１ ５４２ Ｓ ５８ ５６ ６５７ Ｗ ２ ２０１４ 年 １２ 月 ２１ 日 Ｑ２ １ ６２ １２ ８６４ Ｓ ５８ ５６ ０２０ Ｗ ０ ２０１４ 年 １２ 月 １８ 日 图 １ 菲尔德斯半岛地理位置 Ｆ ｉ １ Ｔｈ ｅｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎｏ ｆｆ ｉ ｌ ｄ ｅ ｓｐｅ ｎ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｇ ２ ２ 分离培养基 １ 细菌培养基 纯化琼脂 １７ｇ 蒸馏水 １０００ｍＬ ２２１６Ｅ 培养基 蛋 白 胨 ５ｇ 酵 母 粉 １ｇ 琼 脂 １８ １２１ ９８ １ｋＰａ 高 压 灭 菌 ２０ ｇ 陈 海 水 １０００ ｍｌ Ｋ２ＨＰＯ４ ０ ５ ｇ ＭｇＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ ０ ５ ｇ Ｆｅ ＳＯ４ ｇ ７Ｈ２Ｏ０ ０１ｇ 纯化琼脂 １７ｇ 蒸馏水 １０００ｍＬ ｍｌ 制 霉 菌 素 以 抑 制 真 菌 ｍｉ ｎ 加终 浓 度 为 １００ μｇ 生长 ２ 真菌培养基 土豆培养基 土豆 ２ ＰＤＡ ０ ０ｇ 葡萄糖 １ ０ｇ 琼脂 蒸馏水ｌ０ １ ７ｇ ０ ０ｍＬ １ ２ １ 下高压湿热灭菌 ２ ０ｍ ｉ ｎ 加终浓度为１ ｍｌ 的氨苄以抑制细菌生长 ０ ０μｇ ３ 产酶培养基 产淀粉酶培养基 淀粉 ２０ｇ ＫＮＯ３ １ｇ Ｋ２ＨＰＯ４ ０ ５ｇ ＭｇＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ０ ５ｇ ＦｅＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ０ ０１ｇ 产纤维素酶培养基 羧酸纤维素钠 １０ｇ ＫＮＯ３ １ 产酪 蛋 白 酶 培 养 基 酪 蛋 白 ４ ｇ ＫＮＯ３ １ ｇ Ｋ２ＨＰＯ４ ０ ５ｇ ＭｇＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ０ ５ｇ Ｆｅ ＳＯ４ ７Ｈ２Ｏ ０ ０１ｇ 纯化琼脂 １７ｇ 蒸馏水 １０００ｍＬ ２ ３ 可培养菌株的筛选纯化及保种 将采集的土壤样品在 ８ 冰箱中自然晾干后 称 取 约 １ｇ 置 于 １０ ｍｌ 无 菌 水 中 振 荡 混 匀 后 静 置 过 夜 将预处理后的样品悬液系列稀释至 １０ １ １０ ２ １０ ３ １０ ４ １０ ５ 分别 取 １００μＬ 涂 布 ２２１６Ｅ 和 ＰＤＡ 培养基平板 于１２ 培养 培养１ ２ 周后 根据菌落

4 72 海洋学报 38 卷 形态 色素 干燥等特征, 挑取形态差异较大的菌株进行划线纯化 挑取纯化后的单菌落, 分别在 4 下用 2216E PDA 培养基斜面和 -80 下用 30% 甘油保种 2.4 分子鉴定及系统发育分析 细菌 16SrRNA 扩增细菌总 DNA 的提取按细菌总 DNA 提取试剂盒 (Tiangen) 操作手册进行 采用通用引物 27F:5 AGAGTTTGATCCTGGCTCAG 3 及 1492R:5 GGTTACCTTGTTACGACTT -3, 进行 16SrRNA 基因的扩增 50μL PCR 反应体系 :2 Taq PCR MasterMix(Tiangen)25μL, 引物各 2μL, 模板 DNA 1μL,ddH 2O20μL 扩增程序为:94 预变性 5min; 94 变性 30s,55 退火 30s,72 延伸 1.5min, 共 30 个循环 ; 最后 72 延伸 10min 真菌 ITS 基因序列扩增将筛选纯化的真菌在 PDA 培养基上培养 1 周后, 刮取约 50 mg 菌苔, 于研钵中液氮研磨, 参照 Tiangen 新型植物基因组 DNA 提取试剂盒 (CB3 型离心柱 ) 操作说明提取真菌 DNA 采用引物 ITSl:5 TCCGTAGGTGAACCTGCGG 3 和 ITS4:5 TC CTCCGCTTATTGATATGC 3 进行 ITS 基因序列的扩增 50μLPCR 反应体系 :2 TaqPCR MasterMix (Tiangen)25μL, 引物各 2μL, 模板 DNA 3μL, ddh 2O18μL 扩增程序为:94 DNA 双链预变性 5 min;94 变性 30s,55 退火 30s,72 延伸 40s, 共 30 个循环 ; 最后 72 延伸 10min 系统发育树的构建各取 5μLPCR 扩增产物经 1% 琼脂糖凝胶电泳检测, 有特异明亮条带的 PCR 产物交由上海桑尼公司测序 将所测定的细菌的 16SrDNA 和真菌 ITS rdna 基因序列与 GenBank 数据库进行 Blast 分析 (htp:// 选取与实验菌株亲缘关系较近的菌株及南极常见菌株用软件 ClustalX 进行序列比对, 采用 MEGA4.0 软件的邻接法 (neighbor joiningmethod) 进行系统发育分析, 构建系统发育树 与模式菌株的基因序列相似性比较利用 EzTaxon edatabase 进行 (htp://eztaxon e.ezbiocloud.net) 2.5 细菌理化性质鉴定细菌的理化性质采用非苛养非肠道革兰氏阴性杆菌鉴定试剂盒 APINE20(NE20) 根据分子鉴定结果选取细菌每个种属的代表性菌株进行测定, 培养 温度设为 12 具体操作步骤按 API20NE 说明书进行 2.6 真菌活性鉴定筛选产淀粉酶 纤维素酶和酪蛋白酶的菌株参照 [17] 靳永轩的方法进行 (1) 淀粉酶活性测定用灭菌竹签点种, 每个平板点 7 株菌,12 培养, 待菌种生长良好时, 在菌落周围滴加新鲜配置的碘液数分钟后, 用清水冲去多余碘液检测透明圈 如有淀粉酶产生, 遇到碘液不变为蓝色, 形成透明圈, 圈的大小表示淀粉酶活性强弱 ; 如不产生淀粉酶, 则菌落周围部位遇到碘液呈蓝色 (2) 纤维素酶活性测定用灭菌竹签点种, 每个平板点 7 株菌,12 培养, 待菌种生长良好时, 在长出菌落的培养基上, 覆盖 1 mg/ml 的刚果红溶液,10~15min 后, 倒去刚果红溶液, 加入 1mol/L 的 NaCl 溶液,15min 后倒掉 NaCl 溶液, 菌落周围出现无色透明圈者为阳性 (3) 酪蛋白酶活性测定用灭菌竹签点种, 每个平板点 7 株菌,12 培养培养 1 至 2 周 在长出菌落的培养基上, 覆盖 40% 的三氯乙酸 10~15min 后, 倒去三氯乙酸溶液, 菌落周围出现透明圈者为阳性 3 结果 3.1 可培养菌株的分子鉴定从南极菲尔德斯半岛采集的 5 份土壤样品中分离的微生物, 根据菌落大小 颜色 形态等特征的不同共分离获得 83 株细菌和 29 株真菌 分别进行 16S 和 ITS 鉴定, 共鉴定得到 4 个门 20 个属的 33 株细菌和 4 个纲 6 个属的 8 株真菌, 具体见表 2 和表 3 33 株细菌中变形菌门 (Proteobacteria)23 株, 厚壁菌门 (Firmicutes)1 株, 放线菌门 (Actinobacteria)5 株, 拟杆菌门 (Bacteroidetes)4 株 变形菌门中属假单胞菌属 ( 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊 ) 最多, 有 7 株 5 份土壤样品中细菌种属的分布也有差别, 分布较广的为变形菌门 (Pro teobacteria) 中的假单胞菌属 ( 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊 ) 和犕犪狊 狊犻犾犻犪以及放线菌门 (Actinobacteria) 中的节细菌属 ( 犃狉狋犺狉狅犫犪犮狋犲狉 ) 其中假单胞菌属 ( 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊 ) 和犕犪狊犻犾犻犪在样品 F1 1 K1 1 M1 1 和 Q2 1 中均有分布, 节细菌属 ( 犃狉狋犺狉狅犫犪犮狋犲狉 ) 在样品 B1 1 F1 1 K1 1 和 M1 1 中均有分布 一般 16SrDNA 序列相似性小 [18] 于 98% 则可认为属于潜在新种,33 株细菌中

5 6 期刘春影等 : 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 73 1EF2 2M1lan 2PK12 2PK1 2PK6 2PK8 2PM12 和 2PM7 的 16SrDNA 序列最高相似性均小于 98%, 推测这 8 株菌可能为 6 个潜在细菌新种 ( 表 4) 所有菌种序列均已提交至 GeneBank,Accession No. 为 KT KT 真菌鉴定结果表明筛选得到的真菌属于 4 个纲 6 个属 :Mortierelomycotina 的被孢霉属 ( 犕狅狉狋犻犲狉犲犾 犾犪 ), 锤舌菌纲 (Leotiomycetes) 中的地丝菌属 ( 犌犲狅犿狔 犮犲狊 ) 假散囊菌属 ( 犘狊犲狌犱犲狌狉狅狋犻狌犿 ) 及犎狔犿犲狀狅狊犮狔狆犺狌狊, 粪壳菌纲 (Sordariomycetes) 中的油瓶霉属 ( 犔犲犮狔 狋犺狅狆犺狅狉犪 ), 微球黑粉菌纲 (Microbotryomycetes) 的红酵母属 ( 犚犺狅犱狅狋狅狉狌犾犪 ), 其优势真菌为地丝菌属菌株 其中菌株 2PQ42 W2 1 2PM2 1PM5 1EK4 8 1PM4 2EB6 2EK5 2PK2 和 2PK13 的 ITS 序列最高相似性均小于 97%, 一般 ITS 序列相似性小于 97% 则可认为属于不同种, 序列相似性小于 95% 则可认为属 [19] 于不同属, 因此推测这 10 株菌可能为 3 个新种,2 个新属 ( 表 4) 由以上结果可以看出, 南极菲尔德斯半岛土壤中的微生物具有较丰富的多样性, 这为以后筛选具有特殊功能的菌株和发现新菌种提供了基础 表 2 菲尔德斯半岛土壤中可培养细菌的分离鉴定 犜犪犫.2 犐犱犲狀狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳犮狌犾狋狌狉犪犫犾犲犫犪犮狋犲狉犻犪犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿狋犺犲狊狅犻犾狅犳犉犻犾犱犲狊犘犲狀犻狀狊狌犾犪 属名菌株编号相似性最高模式菌株 ( 注册号 ) 相似度 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊 1PF3 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犪狉狊犲狀犻犮狅狓狔犱犪狀狊 VC 1(FN645213) 1PQ2 6,1K1lan,1Q1lan 6,1EK3,1EQ1,1PK1,W3 1 3, 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犿犻犵狌犾犪犲 CIP105470(AF074383) 2EK3 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犵狉犪犿犻狀犻狊 DSM11363(Y11150) 2PK7,2EK4 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犿犪狀犱犲犾犻 CIP105273(AF058286) 1F1lan,1PM2,1PF2 6,1PK2,2PM9 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犪狏犲犾犪狀犪犲 BPIC631(AKBS ) 1PM1,1EK4 6,1PM3,2M2lan,2PF3,2PF2lan,2PM4 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犳狉犲犱犲狉犻犽狊犫犲狉犵犲狀狊犻狊 JAJ28(AJ249382) 2PQ2,2EK2,Q1 3 2,Q1 3 1 犘狊犲狌犱狅犿狅狀犪狊犿犲狉犻犱犻犪狀犪 CMS38(AJ537602) 1EQ2,Q2 1 2,2EM1,2PQ3,2PQ41,2EQ1,2EM % 99.71% 99.78% 99.78% 99.13% 99.78% 99.41% 犖犲狆狋狌狀狅犿狅狀犪狊 1EF2 犖犲狆狋狌狀狅犿狅狀犪狊狀犪狆犺狋犺狅狏狅狉犪狀狊 NAG 2N 126(AF053734) 97.81% 犘狊狔犮犺狉狅犫犪犮狋犲狉 1EB1,1EB2,2EB3,2EB4,2EB5,2EB11,2EB12,2EB21 2PB1lan 犘狊狔犮犺狉狅犫犪犮狋犲狉犵犾犪犮犻狀犮狅犾犪 DSM12194(AJ312213) 犘狊狔犮犺狉狅犫犪犮狋犲狉狌狉犪狋犻狏狅狉犪狀狊 DSM14009(AJ609555) 99.49% 99.93% 犔狌狋犲犻犫犪犮狋犲狉 2PK1,2PK6,2PK8 犔狌狋犲犻犫犪犮狋犲狉狉犺犻狕狅狏犻犮犻狀狌狊 LJ96(AJ580498) 97.77% 犅狌狉犽犺狅犾犱犲狉犻犪 2PQ1 犅狌狉犽犺狅犾犱犲狉犻犪狌犱犲犻狊 LMG27134(AY154367) 98.81% 犕犪狊犻犾犻犪 2PK9 2PF3lan 2PM4lan,2PQ5,2PM3lan 犕犪狊犻犾犻犪犪狌狉犲犪 AP13(AM231588) 犕犪狊犻犾犻犪狆犾犻犮犪狋犪 76(AY966000) 犕犪狊犻犾犻犪犲狌狉狔狆狊狔犮犺狉狅狆犺犻犾犪 B528 3(KJ361504) 98.01% 98.17% 98.73% 犚狌犵犪犿狅狀犪狊 1K2lan 犚 μ 犵犪犿狅狀犪狊狉狌犫狉犪 MOM28/2/79(HM038005) 98.57% 犑犪狀狋犺犻狀狅犫犪犮狋犲狉犻狌犿 K1 1 犑犪狀狋犺犻狀狅犫犪犮狋犲狉犻狌犿狊狏犪犾犫犪狉犱犲狀狊犻狊 JA 1(DQ355146) 99.85% 犇狌犵犪狀犲犾犪 2M1lan 犇狌犵犪狀犲犾犪狆犺狔犾狅狊狆犺犪犲狉犪犲 T54(FR852575) 97.13% 犘犾犪狀狅犿犻犮狉狅犫犻狌犿 1a,0.1a 犘犾犪狀狅犿犻犮狉狅犫犻狌犿狅犽犲犪狀狅犽狅犻狋犲狊 IFO12536(D55729) 99.83% 犚犺犻狕狅犫犻狌犿 2PK3,2PK7lan 犚犺犻狕狅犫犻狌犿狋狌犫狅狀犲狀狊犲 CCBAU85046(EU256434) 99.08% 犅狉犲狏狌狀犱犻犿狅狀犪狊 N1 1 1 犅狉犲狏狌狀犱犻犿狅狀犪狊犫狌犾犪狋犪 IAM13153(D12785) % 犛狆犺犻狀犵狅犿狅狀犪狊 1PM7 2PF4,2PM11 犛狆犺犻狀犵狅犿狅狀犪狊犪犲狉狅犾犪狋犪 NW12(AJ429240) 犛狆犺犻狀犵狅犿狅狀犪狊犵犾犪犮犻犪犾犻狊 C16y(GQ253122) 99.32% 99.85% 犛狌犾犳犻狋狅犫犪犮狋犲狉 1EK2 犛狌犾犳犻狋狅犫犪犮狋犲狉狆狅狀狋犻犪犮狌狊 DSM10014(Y13155) 99.77% 犛狋狉犲狆狋狅犿狔犮犲狊 2PM10 犛狋狉犲狆狋狅犿狔犮犲狊犪狏犻犱犻狀犻 NBRC13429(AB184395) 99.77% 犕犻犮狉狅狋犲狉狉犻犮狅犾犪 1EM1,2EM3 犕犻犮狉狅狋犲狉狉犻犮狅犾犪狏犻狉犻犱犪狉犻 KV 677(AB282862) 99.33% 犃狉狋犺狉狅犫犪犮狋犲狉 1EB3 1EF3 6,D1 1 1,F1 1 1,2PF1lan,2EF1,2EK1,2EM2 1M2lan,1EM2,M1 1 2 犃狉狋犺狉狅犫犪犮狋犲狉犪狀狋犪狉犮狋犻犮狌狊 SPC26(AM931709) 犃狉狋犺狉狅犫犪犮狋犲狉犵犻狀狊犲狀犵犻狊狅犾犻 DCY81(KF212463) 犃狉狋犺狉狅犫犪犮狋犲狉狆狊狔犮犺狉狅犮犺犻狋犻狀犻狆犺犻犾狌狊 GP3(AJ810896) 99.11% 99.41% 98.96%

6 74 海洋学报 38 卷 续表 2 属名 菌株编号 相似性最高模式菌株 ( 注册号 ) 相似度 犌犻犾犻狊犻犪 2EM4 犌犻犾犻狊犻犪犺犻犲犿犻狏犻狏犻犱犪 IC154(AY694006) 99.33% 犘犲犱狅犫犪犮狋犲狉 2PM12 犘犲犱狅犫犪犮狋犲狉狆犪狀犪犮犻狋犲狉狉犪犲 Gsoil042(AB245368) 97.72% 犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉 2PM7 2PK12 犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉犱狅狉犪犼犻 DR f4(gu139697) 犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉狊狅犾犻 R9 65(JF701183) 96.52% 97.64% 表 3 菲尔德斯半岛土壤中可培养真菌的分离鉴定 犜犪犫.3 犐犱犲狀狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳犮狌犾狋狌狉犪犫犾犲犳狌狀犵犻犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿狋犺犲狊狅犻犾狅犳犉犻犾犱犲狊犘犲狀犻狀狊狌犾犪 属名菌株编号相似性最高模式菌株 ( 注册号 ) 相似度 犌犲狅犿狔犮犲狊 1PM6,1EK1,2PB5,2PM1 犌犲狅犿狔犮犲狊狆犪狀狀狅狉狌犿 UFMGCB6110(KC485453) % 1PF2 8,1PQ2 8,1Q1lan 8,1PQ1,1EF3 8 犌犲狅犿狔犮犲狊狆犪狀狀狅狉狌犿 UFMGCB6049(KC485437) % 1PB1,1,4,6,2PB3,2PB4,2PB1,2PB2,2PQ6 2PF1 犌犲狅犿狔犮犲狊狆犪狀狀狅狉狌犿 Geo 6(JF320819) % 犘狊犲狌犱犲狌狉狅狋犻狌犿 W2 1,2PM2 犘狊犲狌犱犲狌狉狅狋犻狌犿犱犲狊犲狉狋狅狉狌犿 WL07 3(JX077048) 96.46% 犚犺犻狕狅狊犮狔狆犺狌狊 2PK2 犚犺犻狕狅狊犮狔狆犺狌狊犿狅狀狅狋狉狅狆犪犲 ATCC52305(AF169309) 91.82% 犔犲犮狔狋犺狅狆犺狅狉犪 2PQ42 犔犲犮狔狋犺狅狆犺狅狉犪犳犪狊犮犻犮狌犾犪狋犪 IFM50359(AB190391) 96.58% 犚犺狅犱狅狋狅狉狌犾犪 2PK13 犚犺狅犱狅狋狅狉狌犾犪狉狅狊狌犾犪狋犪 CBS10977(EU872492) 89.59% 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪 1PM5,1EK4 8,1PM4,2EB6,2EK5 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪犲犾狅狀犵犪狋狌犾犪 CBS488.70(HQ630349) 95.91% 表 4 所有疑似新种菌株序列相似性比较结果 犜犪犫.4 犛犻犿犻犾犪狉犻狋狔犮狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳犪犾狋犺犲狊犲狇狌犲狀犮犲狊狅犳狆狅狋犲狀狋犻犪犾狀狅狏犲犾狊狆犲犮犻犲狊 菌株编号 相似性最高模式菌株 相似度 细菌 1EF2 犖犲狆狋狌狀狅犿狅狀犪狊狀犪狆犺狋犺狅狏狅狉犪狀狊 NAG 2N 126(AF053734) 97.81% 2M1lan 犇狌犵犪狀犲犾犪狆犺狔犾狅狊狆犺犪犲狉犪犲 T54(FR852575) 97.13% 2PK12 犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉狊狅犾犻 R9 65(JF701183) 97.64% 2PK1,2PK6,2PK8 犔狌狋犲犻犫犪犮狋犲狉狉犺犻狕狅狏犻犮犻狀狌狊 LJ96(AJ580498) 97.77% 2PM12 犘犲犱狅犫犪犮狋犲狉狆犪狀犪犮犻狋犲狉狉犪犲 Gsoil042(AB245368) 97.72% 2PM7 犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉犱狅狉犪犼犻 DR f4(gu139697) 96.52% 真菌 W2 1,2PM2 犘狊犲狌犱犲狌狉狅狋犻狌犿犱犲狊犲狉狋狅狉狌犿 WL07 3(JX077048) 96.46% 1PM5 1PM4 2EB6 2EK5 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪犲犾狅狀犵犪狋狌犾犪 CBS488.70(HQ630349) 95.91% 1EK4 8 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪犲犾狅狀犵犪狋狌犾犪 CBS488.70(HQ630349) 95.12% 2PQ42 犔犲犮狔狋犺狅狆犺狅狉犪犳犪狊犮犻犮狌犾犪狋犪 IFM50359(AB190391) 96.58% 2PK2 犚犺犻狕狅狊犮狔狆犺狌狊犿狅狀狅狋狉狅狆犪犲 ATCC52305(AF169309) 91.82% 2PK13 犚犺狅犱狅狋狅狉狌犾犪狉狅狊狌犾犪狋犪 CBS10977(EU872492) 89.59% 3.2 可培养土壤微生物系统发育分析 根据细菌 16SrDNA 和真菌 ITS 基因序列, 使用 NJ 法建树, 各分支上的数值为经 l000 次 bootstrap 后的置信度值, 构建的菌株系统进化树分别如图 2 图 3 所示 3.3 可培养细菌的理化性质测定 从第 31 次南极科考样品中分离到的细菌中选取 不同种属的代表性菌株各 1 株, 采用非苛养非肠道革兰氏阴性杆菌鉴定试剂盒 APINE20 测定其理化性质 ( 表 5) 结果表明测定的 33 株菌中,90.91% 的菌株可产生 α 葡萄糖苷酶,69.70% 的菌株可以产生蛋白酶,72.73% 的菌株可产生脲酶,8 株产 β 半乳糖苷酶 实验菌株具有代谢各种有机物和转化硝酸盐的能力, 如菌株 2EK2 能将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氮

7 6 期刘春影等 : 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 75 图 2 细菌 16SrDNA 基因序列构建的菌株系统进化树 Fig.2 TheAntarcticabacteriaphylogenetictreesbasedon16SrDNAsequences

8 76 海洋学报 38 卷 图 3 真菌 ITS 基因序列构建的菌株系统进化树 Fig.3 TheAntarcticafungusPhylogenetictreesbasedonITSsequences 气, 能产生精氨酸双水解酶 脲酶 α 葡萄糖苷酶和蛋白酶, 同化葡萄糖 甘露醇 葡萄糖酸钾 羊蜡酸 己二酸 苹果酸和枸橼酸钠 ; 菌株 2PM3lan 能将硝酸盐还原成氮气, 产生 α 葡萄糖苷酶和蛋白酶, 全部 同化测定的 12 种物质 ; 菌株 2PF3lan 能产生精氨酸双水解酶 脲酶 α 葡萄糖苷酶 蛋白酶和 β 半乳糖苷酶, 同化葡萄糖 甘露糖 甘露醇 乙酰葡萄糖胺 麦芽糖 葡萄糖酸钾 苹果酸 枸橼酸钠和苯乙酸 表 5 可培养细菌犃犘犐生理生化测定结果 犜犪犫.5 犃犘犐狆犺狔狊犻狅犾狅犵犻犮犪犾犪狀犱犫犻狅犮犺犲犿犻犮犪犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狕犪狋犻狅狀狅犳犮狌犾狋狌狉犪犫犾犲犫犪犮狋犲狉犻犪 指标 NO3 TRP GLU ADH URE ESC GEL PNP GLU ARA MNEMANNAG MALGNT CAP ADI MLT CIT PAC 1PF3 - - ± PQ ± + + ± + + ± 2PK ± ± PM PM ± - 2EK ± ± ± EM EF ± EB ± PB1lan PK ± ± - 2PQ

9 6 期刘春影等 : 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 77 续表 5 指标 NO3 TRP GLU ADH URE ESC GEL PNP GLU ARA MNEMANNAG MALGNT CAP ADI MLT CIT PAC 2PK PF3lan ± PM3lan ± 1K2lan ± ± - - K M1lan ± a ± 2PK N PM PM EK PM EM EB EF ± ± ± - 1EM ± ± - - 2EM PM ± - ± ± PM ± + - ± 2PK ± + + ± 注 :(1) 传统生化及酶反应指标 N03 TRP GLU ADH URE ESC GEL PNG 分别代表硝酸盐还原 吲哚产生 葡萄糖发酵 精氨酸双水解 脲 酶 水解 α 葡萄糖苷酶 水解 ( 蛋白酶 ) 和 β 半乳糖苷酶反应 ; (2) 同化作用指标 GLU ARA MNE MAN NAG MAL GNT CAP ADI MLT CIT PAC 分别代表葡萄糖 阿拉伯糖 甘露糖 甘露醇 乙酰 葡萄糖胺 麦芽糖 葡萄糖酸钾 羊蜡酸 己二酸 苹果酸 枸橼酸钠 苯乙酸 ; (3)+ 为阳性反应,- 为阴性反应,± 为弱生长 3.4 可培养真菌产胞外酶活性测定 根据分子鉴定结果选取可培养真菌每个种属的 代表性菌株和疑似新种属的菌株进行胞外酶活性测 定, 结果表明 :13 株真菌中, 有 7 株产生淀粉酶,6 株 产纤维素酶,10 株产酪蛋白酶 ;6 株菌同时产 3 种酶, 具体见表 6 淀粉酶 纤维素酶和酪蛋白酶产生菌分 别占供试菌株的 53.85% 46.15% 76.92% 表 6 可培养真菌产胞外酶活性测定结果 犜犪犫.6 犈狓狋狉犪犮犲犾狌犾犪狉犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犮狌犾狋狌狉犪犫犾犲犳狌狀犵犻 菌株编号 淀粉酶 纤维素酶 酪蛋白酶 2PM PQ PQ 续表 6 菌株编号 淀粉酶 纤维素酶 酪蛋白酶 2PF W ± 2PK PQ ± 2PK PM EK PM EB6 + ± + 2EK 注 : + 代表具有产酶活性 ; - 代表物产酶活性 ; ± 代表产酶 活性较弱

10 78 海洋学报 38 卷 4 讨论 为更加深入了解南极土壤微生物的多样性和评价微生物资源, 本研究对南极菲尔德斯半岛土壤中的细菌和真菌进行分离培养 并对可培养细菌进行理化性质鉴定和真菌产胞外低温酶活性初步测定, 获得了较丰富的可培养极地微生物资源, 为筛选产生新型生物活性物质和低温酶等提供潜在种源库 Tanner 等曾报道在南极分离到 144 株低温菌中, 主要为弧菌属 ( 占 55%) 气单胞菌属 ( 占 22%) 和产碱菌属 ( 占 4%), 也有一些假单胞菌属 ( 占 2%) 和 [10] 黄杆菌属 ( 占 2%) 董宁从东南极格罗夫山土壤中分离得到细菌归属于厚壁菌门 变形菌门 放线菌门 拟杆菌门 蓝细菌 CandidatedivisionTM7 等类群, 且以厚壁菌门 (Firmicutes) 所占比例最高 而本实验从菲尔德斯半岛 4 份土壤样品中分离得到的细菌为变形菌门 放线菌门 拟杆菌门和厚壁菌门 4 大类群, 其中主要为假单胞菌属, 其次是节杆菌属 与 Tanner 和董宁的研究相比, 在细菌门类水平和优势菌种方面均有差别, 这可能是由取样地点 季节等因 [21] 素造成菌类的不同 但我们的结果与 Aislabie 等 报道的从南极维多利亚公主地 4 个位点的土壤样品中分离得到放线菌门 拟杆菌门 变形菌门 厚壁菌门 4 大类群菌株和以假单胞菌属为主的现象相一致 [22] Fan 等对南极菲尔德斯半岛和长城站地区的土壤微生物种类进行过调查研究, 初步鉴定细菌有 7 个属 : 微球菌属 葡萄球菌属 节细菌属 黄杆菌属 产碱菌属 假单胞菌属 芽孢杆菌属 我们的结果与之相比在细菌属种上有较大的差别, 本实验分离到较多的细菌属 (20 个 ), 其中紫色杆菌属 嗜冷杆菌属 土杆菌属 吉莉斯氏菌属 鞘氨醇单胞菌属 亚硫酸盐杆菌属 动性微菌属 伯克氏菌属 杜 氏菌属 犔狌狋犲犻犫犪犮狋 犲狉 犕犪狊犻犾犻犪和犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉在之前的研究中未被发现过 这可能与采样时间 地点和样品处理方法等不同有关, 但细菌优势属均为假单胞菌属 我国极地微生物学家对南极不同地域不同时段真菌多样性的研究也取得了一定的成果 陈皓文 [23] 等系统研究了菲尔德斯半岛地区微生物主要类别, 分离到真菌有 5 个属 : 青霉菌属 金孢霉菌属 枝孢霉菌属 曲霉菌属 散子囊菌属 ; 孔华忠和齐祖 [24] 国在乔治王岛采集的样品中分离到 8 个属的真菌, 包括青霉 曲霉 枝孢霉 散囊菌 布鲁迪帚霉 梅林瓶霉 金孢霉和大毛霉 而本实验从 4 份土壤样品 中分离到的真菌有 6 个属 : 地丝霉属 假散囊菌属 犎狔犿犲狀狅狊犮狔狆犺狌狊 被孢霉属 油瓶霉属和红酵母属, 其优势属为地丝菌属菌株 由于陈皓文和孔华忠等人仅采用传统形态学鉴定, 因而与本研究所得到的结果并不一致 ; 另外由于采样的季节特征 样品处理和培养方法等都有所不同, 因而有可能导致真菌多样性存在一定差异 我们鉴定得到的 6 个属的真菌归属于子囊菌门 (Ascomycota) 担子菌门 (Basidiomycota) 和门地位未定的被孢毛霉亚门 (Mortierelomycotina), [10] 这与董宁报道的从格罗夫山土壤中分离到的真菌主要归属于担子菌门 (Basidiomycota) 和子囊菌门 (Ascomycota) 两大类群有相同之处 综上所述, 南极菲尔德斯半岛地区广泛存在着各种类型的低温微生物, 且分布很广 数量也大, 这无疑为进一步探讨它们在该地区自然环境以及物质循环过程中所起的作用提供了有效的科学依据 本研究发现了 6 株细菌,5 株真菌与其他菌种的 16SrDNA 和 ITS 相似性较低,Devereux 等 [25] 和 Fry 等 [26] 认为 16SrDNA 和 ITS 序列相似性分别低于 98% 97% 可以认为是新种 本研究发现的这 11 种南极微生物是否为新种还需要进一步鉴定, 这也将丰 [8] 富对南极微生物多样性认知 Hirsch 等在南极麦克默多干谷土壤中分离到的 3 株新菌种属于异常球 [9] 菌, 具有抗干旱 抗紫外的特性 ;Reddy 等从南极 McMurdo 站附近的湖泊中分离到 13 株新种, 属于 犘犾犪狀狅犮狅犮狌狊狆狊狔犮犺狉狅狆犺犻犾狌狊 spp. 和犘犾犪狀狅犮狅犮狌狊犪狀狋 [10] 犪狉犮狋犻犮狌狊 spp. 的橙色产生菌 ; 董宁从格罗夫山土壤中共分离到的 5 株潜在的细菌新种 ( 属 ), 其中菌株 G 最显著的特征为对干燥 紫外和 γ- 辐射等极端环境具有一定的耐受能力 本实验分离的 6 株细菌新种属于犖犲狆狋狌狀狅犿狅狀犪狊狀犪狆犺狋犺狅狏狅狉犪狀狊 犇狌犵 犪狀犲犾犪狆犺狔犾狅狊狆犺犪犲狉犪犲 犕狌犮犻犾犪犵犻狀犻犫犪犮狋犲狉狊狅犾犻 犔狌狋犲犻 犫犪犮狋犲狉狉犺犻狕狅狏犻犮犻狀狌狊 犘犲犱狅犫犪犮狋犲狉狆犪狀犪犮犻狋犲狉狉犪犲 犕狌犮犻犾犪犵 犻狀犻犫犪犮狋犲狉犱狅狉犪犼犻, 这与 Hirsch Reddy 和董宁分离的细菌新种不同, 且在之前的研究中尚未被发现过 丁 [11] 壮从南极半岛 10 个样品中分离得到 7 株真菌新种 ( 属 ), 属于犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪狆犪狉狏犻狊狆狅狉犪 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪犲犾狅狀 犵犪狋狌犾犪 犃犮狉犲犿狅狀犻狌犿犾狌狕狌犾犪犲 犔犲犮狔狋犺狅狆犺狅狉犪 sp. 犎犲犾狅 狋犻犪犾犲狊 sp. 犎狔狆犺狅犱犻狊犮狌狊 sp. 本实验分离到的 5 株真菌新种与丁壮的有所不同, 都有犔犲犮狔狋犺狅狆犺狅狉犪 sp. 和 犕狅狉狋犻犲狉犲犾犪犲犾狅狀犵犪狋狌犾犪, 此外还有以前未被发现过的 犘狊犲狌犱犲狌狉狅狋犻狌犿犱犲狊犲狉狋狅狉狌犿 犚犺犻狕狅狊犮狔狆犺狌狊犿狅狀狅狋狉狅狆犪犲 和犚犺狅犱狅狋狅狉狌犾犪狉狅狊狌犾犪狋犪 由此看来, 南极地区不仅是

11 6 期刘春影等 : 南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定 79 微生物新种的资源库, 还可能是筛选产生新型生物活性物质和酶 抗生素等菌株的潜在种源地, 目前南极微生物还有很多未知的区域, 需要我们进一步去探索 迄今为止, 各国的科学家从极地土壤 沉积物和水样等发现了许多嗜冷 适冷微生物可以产生多种低温降解酶类 β 半乳糖苷酶在纤维素彻底降解为单 [29] 糖的过程中占重要地位, 本研究的实验菌株 2PK7 2PK8 2PF3lan 2M1lan 2PK3 N PM7 和 2PK12 能产生 β 半乳糖苷酶, 国内外的研究结果表明极地其他种属的菌株也能够产生 β 半乳糖苷酶, [30] 如丁新彪等从南极普里兹湾及邻近海域沉积物中分离出 2 株产 β 半乳糖苷酶的细菌, 分别为微杆菌属 ( 犕犻犮狉狅犫犪犮狋犲狉犻狌犿 ) 和需盐杆菌属 ( 犛犪犾犲犵犲狀狋犻犫犪犮狋犲狉 ); 俞 [31] 勇等从北极加拿大海盆和格陵兰海的高纬度海域筛选出 2 个属的菌株能够产生 β 半乳糖苷酶, 分别为黄杆菌属 ( 犉犾犪狏狅犫犪犮狋犲狉犻狌犿 ) 和冰居杆菌属 ( 犌犾犪犮犻犲犮狅 [32] 犾犪 );Turkiewica 等从南极磷虾消化道内分离出一株能够产 β 葡萄糖苷酶的假交替单胞菌 这些能够产 β 半乳糖苷酶的菌株, 在工业发酵中将可能有潜在的应用价值 α 葡萄糖苷酶通过水解 α 1,4 糖苷键, 可以从淀粉和其他有关多糖的非还原端水解葡萄 [33] 糖, 在生物对淀粉 蔗糖等碳水化合物的吸收利用方面具有重要作用 菌株 1PF3 1PQ2 2PK7 1PM2 2PB1lan 2PF3lan 2PM3lan 2PM11 和 1EB3 等能够产生 α 葡萄糖苷酶, 因此在糖类的降解作用中具有重要意义 蛋白酶是可水解蛋白质的一系列工业用生物催化剂, 筛选出的绝大多数菌株都能够产生蛋白酶, 这为蛋白质的降解提供潜在利用资源 一些实验 菌株具有碳源利用的广谱性, 能够同化利用多种碳源, 如菌株 N1 1 1 能够同化葡萄糖 甘露糖 甘露醇 乙酰葡萄糖胺 麦芽糖 葡萄糖酸钾 羊蜡酸 苹果酸 枸橼酸钠 苯乙酸 10 种碳源 ;1PQ2 2PM3lan 和 2PK12 能够同化测定的所有碳源 (12 种 ) 以上结果表明筛选得到的极地微生物在低温酶处理和碳源转化中有着广阔的应用潜力 此外, 本研究还对筛选得到的部分可培养的真菌进行胞外酶活性测定, 其中 53.85% 的菌株产生淀粉酶,46.15% 的菌株产纤维素酶,76.92% 的菌株产酪蛋白酶 ;6 株菌同时产 3 种酶 对这些酶活检测时温度为 12, 说明供试的菌株具有低温酶活性, 这为南极资源的开发利用奠定了基础 近年来对环境样品中的微生物调查研究大多采用分子生物学技术, 如高通量测序等, 这种方法能够获取较为全面的微生物信息, 而传统的人工培养方法因受到培养基成分和培养条件等限制而较少应 [27] 用 但是开发南极, 利用南极的关键是获得可培养的功能菌株, 所以传统培养方法获得的微生物不但能够反映生态环境特征的类群, 可以更好地了解样品中处于活体状态的优势菌种类群, 评估微生物与环境 [28] 的关系, 还可以为开发利用南极微生物资源奠定基础 因此, 本实验对南极菲尔德斯半岛土壤样品中可培养微生物的多样性 理化性质和初步活性进行研究, 结果说明南极菲尔德斯半岛土壤中可培养微生物具有极好的多样性和丰富性, 并可能存在我们还未发现过的菌种 这为南极微生物资源的利用和低温酶的开发积累了资源 打下了基础 参考文献 : [1] 屈建航, 李宝珍, 袁红莉. 沉积物中微生物资源的研究方法及其进展 [J]. 生态学报,2007,27(6): QuJianhang,LiBaozhen,YuanHongli.Methodologyinstudiesofmicrobialresourceinsediment[J].ActaEcologicaSinica,2007,27(6): [2] 杨思忠, 金会军, 魏智, 等. 微生物对冻土生境的适应以及对全球变化和寒区工程扰动的响应 : 进展与展望 [J]. 冰川冻土,2007,29(2): YangSizhong,JinHuijun,WeiZhi,etal.Microbialadaptationtothehabitatofpermafrostandtheirresponsestoglobalchangeandengineering disturbanceincoldregions:advancesandprospects[j].journalofglaciologyandgeocryology,2007,29(2): [3] ZengYinxin,YuYong,QiaoZongyun,etal.DiversityofbacterioplanktonincoastalseawatersofFildesPeninsula,KingGeorgeIsland,Antarcti ca[j].archivesofmicrobiology,2014,196(2): [4] CowanDA,KhanN,PointingSB,etal.DiversehypolithicrefugecommunitiesintheMcMurdoDryValeys[J].AntarcticScience,2010,22 (6): [5] TeixeiraLCRS,PeixotoRS,CuryJC,etal.Bacterialdiversityinrhizospheresoilfrom AntarcticvascularplantsofAdmiraltyBay,maritime Antarctica[J].TheISMEJournal,2010,4(8): [6] AislabieJM,ChhourKL,SaulDJ,etal.DominantbacteriainsoilsofMarblePointandWrightValey,VictoriaLand,Antarctica[J].SoilBiol ogy& Biochemistry,2006,38(10):

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