中国芽胞杆菌资源分类及其系统发育研究

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1、中国芽胞杆菌资源分类及其系统发育研究中文摘要：芽胞杆菌属（Bacillusgenus）属于细菌界（Bacteria），厚壁菌门（Firmicutes），杆菌纲（Bacilli），芽胞杆菌目（Bacillales），芽胞杆菌科（Bacillaceae）。芽胞杆菌是一类非常重要的微生物资源，在工业、农业、医学、科学等领域具有着重要的作用。研究芽胞杆菌系统分类对芽胞杆菌资源利用具有重要意义。本项目从中国各地采集不同生境类型的土壤标本，采用稀释涂布法分离土壤中的芽胞杆菌并进行-80℃甘油冷冻保存，建立芽胞杆菌资源库和土壤资源库及信息数据库。以从德

2、国微生物保藏中心DSMZ引进芽胞杆菌属及近缘属模式菌株为参考菌株，通过多相分类法即形态特征、生理生化特性、化学特性和分子特性多角度进行芽胞杆菌系统分类研究，建立芽胞杆菌脂肪数据库，建立中国芽胞杆菌分类体系，并将芽胞杆菌脂肪酸数值分类和分子系统发育分类相比较，提出芽胞杆菌脂肪酸分类新观点。最后，根据分类结果，将我国的芽胞杆菌资源按地理位置和生境类型进行分类，从而完成中国土壤中芽胞杆菌资源采集整理，撰写中国杆菌志，为我国利用芽胞杆菌资源提供方便。英文摘要：（一）立项依据与研究内容（4000-8000字）：1、项目的立项依据（研究意义、国内外研

3、究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录）.系统进化1.1研究意义芽胞杆菌属（Bacillusgenus）属于细菌界（Bacteria），厚壁菌门（Firmicutes），杆菌纲（Bacilli），芽胞杆菌目（Bacillales），芽胞杆菌科（Bacillaceae）。芽胞杆菌可产生抗逆性极强的内生芽胞来度过不利的生长条件，因此，在世界各地分布极为广泛，特别是在极端环境（北极、高山、冰川、深海、温泉、盐田、矿藏等）中常有芽胞杆菌的

4、踪迹。芽胞杆菌在生态系统中起到极其重要的作用（陈秀蓉等，2002；张华勇等，2003）。芽胞杆菌种类繁多，迄今为止，世界上共记录了芽胞杆菌属（Bacillus）171种，芽胞杆菌近缘属48属231种（Euzéby，2011）。中国芽胞杆菌的资源也十分丰富，遗憾的是系统地从事芽胞杆菌资源收集、保存、鉴定、分类等研究机构很少，保存的芽胞杆菌模式菌株十分缺乏，严重地阻碍了芽胞杆菌资源分类与系统发育的研究。芽胞杆菌可以产生多种多样的活性物质，在工业、农业、医学、环境等领域有着重要的经济价值。芽胞杆菌可以用于生产工业原料如丙二醇、肌苷等(邵敬伟等，

5、2002)、医药卫生如益生菌等（张柯等，2006）、食品加工如乳酸芽胞杆菌（郭妍妍等，2010）、生物农药（刘波等，2006；张彦等，2011；顾金刚等，2001；李社增等，2005）、生物肥料（权春善等，2006）、生物保鲜剂如龙眼短短芽胞杆菌保鲜菌（车建美等，2010；2011）、饲用益生菌如枯草芽胞杆菌益生菌（常维山等，2003）和短短芽胞杆菌(陈璐等，2009)、环境生物修复剂（骆苑蓉等，2005）、猪粪降解剂如凝结芽胞杆菌猪粪降解菌（刘波等，2009）、水质生物净化剂（王琳等，2009）等。到目前为止，微生物活菌制剂90%来自2

6、0于芽胞杆菌。同时，芽胞杆菌也是一种模式微生物，在生物学、生态学、生理学、分子生物学、病理学、基因组学、蛋白组学、转入组学、代谢组学等领域具有重要的研究意义。鉴于芽胞杆菌的重要研究性和应用价值，发达国家如德国、美国、法国、英国、比利时、日本等已建立了完善的资源收集和研究体系。丰富的模式菌株资源，为芽胞杆菌新种的鉴定和分类体系的研究提供了重要的基础作用。德国的菌种保存中心（DSMZ）等均保存收集了完整的芽胞杆菌属（Bacillus）模式种171种，芽胞杆菌近缘属48属231种。近10年来（2001-2011），全世界发表的芽胞杆菌属新种共1

7、35种，其中，大多数新种发表者来自发达国家，欧美国家占了总数约45.9%。韩国和日本发表的芽胞杆菌新种相对较多，分别占了17.8%和12.5%，我国发表的新种数量为14种，仅占总数的10%。尽管我国在IJSEM上也发表了不少新种（刘国红等，2011），但作为微生物学基础研究的重要领域，主要从事分类相关的实验室和研究人员却很少，主要是以东秀珠等为首的中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室和李文均等为首的云南大学等。我国幅员辽阔，气候复杂多样，芽胞杆菌资源蕴藏丰富，但系统性的资源发掘工作非常缺乏。据周宇光等（2007）主编的《

8、中国菌种目录》记载，保存在中国各大保藏中心的芽胞杆菌属的模式菌株仅25种，这些数量与国外保存的芽胞杆菌属（Bacillus）的模式菌株171种相比，对于中国芽胞杆菌资源分类和系统发育研究来说是