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摘要微生物的生存受温度、压力、营养和盐度等多种环境条件的影响，为了自身生存繁衍，细菌进化出了不同的代谢机制适应环境。南极区域气候具有酷寒、干燥、烈风和强辐射的特点，属于典型的极端环境。以往的研究发现南极微生物普遍进化出耐低温、耐辐射等代谢机制以抵御环境伤害。这些南极微生物在低温环境条件下维持较低的代谢水平，同时通过分泌多种胞外酶，高效利用环境中的大分子有机物，为自身提供所需的物质及能量。<br>　　2015年本课题组从南极菲尔德斯半岛潮间带沉积物中分离得到1株沃雷氏菌属疑似新菌W1M13，该菌株在前期实验中发现具有多种酶活性。沃雷氏菌属细菌属拟杆菌门黄杆菌科，目前已经报道的该属细菌仅有4种，且没有针对其环境适应性及代谢活性方面的研究。本研究将W1M13和其它4株海洋来源的沃雷氏菌属细菌的基因组进行比较分析，探究沃雷氏菌属的典型特征以及W1M13对南极极端环境的适应机制。通过CAZy数据库进行注释，我们发现相比于其它4株沃雷氏菌，W1M13的糖苷水解酶家族丰度及信号肽比例较低，表明其多糖降解能力较弱。与MEROPS（蛋白酶库）库比对发现W1M13的丝氨酸蛋白酶家族（S）丰度较高，表明其有较高的丝氨酸蛋白酶合成能力。与TCDB转运蛋白数据库进行比对注释，发现W1M13基因组中3.A.23（VI型分泌系统）相对丰度比其它4株菌高，表明其有较强的细菌间竞争能力及压力响应能力。在RAST注释结果中发现，W1M13基因组中有7个编码冷激蛋白（CSP，Coldshockprotein）和1个编码甘氨酸甜菜碱（Glycinebetaine）的基因，这可能有利于菌株适应寒冷环境。此外，W1M13还具有过氧化氢酶（catalase）、细胞色素C过氧化物酶（Cytochromecperoxidase）、细胞色素c551过氧化物（cytochromec551peroxidase）等，这些蛋白可以保护细胞免受氧化压力的损害。W1M13基因组中注释到一个β-胡萝卜素羟化酶（Beta-carotenehydroxylase），该基因是类胡萝卜素合成过程的关键酶，可以催化β-胡萝卜素转化成玉米黄素，有利于细菌适应南极低温和太阳辐射。<br>　　随着工业发展，人们对金属资源的需求与日俱增，海洋环境中蕴含丰富的矿产资源，因此对海洋金属矿物资源的开发与利用已经称为研究的热点。西太平洋富钴结壳区又称为铁锰结壳区，富含包括铁、锰、钴等十几种金属矿物资源。目前人们对这些海底富金属沉积物的形成机制尚不清楚，但已有研究发现芽孢杆菌属、玫瑰杆菌属、亚硫酸杆菌属等的细菌具有锰氧化能力，可以肯定微生物在金属矿化过程中起到重要作用。因此对该海域微生物群落结构进行研究，有助于揭示金属矿化过程中微生物的作用，阐明细菌参与金属矿化的机制，为海洋矿产资源的开发利用提供理论指导。<br>　　本研究从西太平洋富钴结壳区海水和沉积物样品中共分离出371株细菌，根据RFLP分析结果，选择了水体中分离细菌105株和沉积物中分离细菌32株，合计137株进行16SrRNA基因测序。结果显示已测序菌株分属于4个门，31个属，46个种。其中变形菌门（Proteobacteria）占绝对优势，其次分别为拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）。变形菌门中γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）占优势，其次为α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）。年。从属水平来看，海杆菌属、嗜盐单胞菌属、交替单胞菌属等在海水和沉积物样品中都占据优势地位。<br>　　酯酶作为生物催化剂在工业上应用广泛，海洋微生物是酯酶的重要来源，从海洋微生物中提取高活性的酯酶已经成为研究的热点。本论文对分离的菌株进行酯酶筛选，发现一株具有较强酯酶活性的菌株WLL162，属韩国海杆菌（Marinobacterkoreensis）。对WLL162进行全基因组测序及生物信息学分析，共鉴定酯酶基因7个，并将EST1765、EST1823、EST4407、EST4260这4个酯酶基因转入短芽孢杆菌中构成重组菌株。对这4个酯酶蛋白序列进行蛋白进化树分析，表明序列EST4407、EST1765与FamilyV酯酶家族序列聚为一簇，序列EST1823、EST4260属于典型的酯酶FamilyVI家族。通过多序列比对发现序列EST4407、EST1765具有Gly-X-Ser-X-Gly的保守五肽结构。重组酯酶活性还需要进行进一步验证。