深海熱液區(qū)化能自養(yǎng)菌Caminibacter profundus氫酶在能量代謝中的作用及其對環(huán)境變化的響應(yīng)特征.pdf

1、深海熱液區(qū)具有高壓、寡營養(yǎng)、黑暗以及溫度、H2含量、O2含量、鹽度、pH值等急劇變化等特征?；茏责B(yǎng)的氫細(xì)菌廣泛分布于深海熱液區(qū)，以溶于熱液流中的H2為能源，通過氫酶催化H2的氧化獲得能量，將CO2轉(zhuǎn)化為簡單的有機(jī)質(zhì)，是深海熱液生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，并在碳和能量循環(huán)中承擔(dān)著重要的作用。
　　 本文以深海熱液區(qū)化能自養(yǎng)的變形桿菌Caminibacter profundus strain DSMZ 15016為研究對象，通過比對Ca

2、minibacter mediatlanticus TB-2(AY691430)，Caminibacter hydrogeniphilus AM1116(AJ309655)，Nautilia lithotrophica 525(AJ404370)，Nautilia sp.Am-H(AF357197)，Lebetimonas acidiphila Pd55(AB167820)5種深海熱液區(qū)化能自養(yǎng)菌氫酶類型I的大亞基（hynL）基因序列，

3、設(shè)計(jì)引物，克隆了類型I NiFe氫酶的大亞基基因hynL序列，并進(jìn)行生物信息學(xué)分析。對菌株進(jìn)行電鏡掃描和能譜分析，并研究了菌株生長、甲基紫晶(MV)還原氫酶活性以及hynL表達(dá)對培養(yǎng)時間、培養(yǎng)溫度、H2含量、O2含量、海鹽濃度和pH值變化的響應(yīng)特點(diǎn)。
　　 結(jié)果表明，從C.Profundus克隆獲得864 bp的hynL基因片段，其編碼的氨基端序列與Lebetimonas acidiphila的相似性為99％，與熱液區(qū)化能自養(yǎng)E

4、psilonproteobacteria D類群的類型I NiFe氫酶大亞基屬于同一進(jìn)化分支。
　　 掃描電子顯微鏡能譜分析表明C.Profundus菌株表面有S和Fe元素沉積，提示菌株可能以氫酶催化氫氣產(chǎn)生H+，進(jìn)而產(chǎn)生H2S，并與Fe2+反應(yīng)生成FeS沉淀。菌株的倍增時間為6 h，12 h進(jìn)入指數(shù)生長早期,24 h進(jìn)入指數(shù)生長中期,72-120 h處于平臺期，生物量在培養(yǎng)72 h達(dá)到最大量為4.73×107 cell/mL，

5、培養(yǎng)120 h生物量有所下降。菌株生長的范圍為25-65 ℃(最適為55 ℃)；海鹽濃度0 gL-1-50 gL-1(最適為30 gL-1)；pH1.8-7.2(最適pH為5.5)，厭氧—1.0％ O2含量（最適為0.3％ O2含量），氫氣含量0％-80％（最適為60％）。
　　 甲基紫晶（MV）還原的氫酶活性于培養(yǎng)12-24 h時迅速上升，在指數(shù)生長中早期（24 h）達(dá)到最高,24-48 h迅速下降并在72 h后下降趨勢趨于平

6、緩。在培養(yǎng)24 h時，MV還原的氫酶最大活性分別培養(yǎng)溫度55 ℃，60％ H2含量，0.3％ O2濃度，海鹽濃度30 gL-1和pH5.5。
　　 HynL基因表達(dá)量于培養(yǎng)6-12 h時迅速上升并于菌株指數(shù)生長早期（12 h）達(dá)到最高，12-24 h時hynL基因表達(dá)量迅速下降,48 h后下降趨勢趨于平緩；hynL基因最高表達(dá)量的時間提前于氫酶活性最高時的培養(yǎng)時間，當(dāng)平臺期菌體生長速度趨于零時，氫酶的表達(dá)及活性急劇下降，說明氫酶