论文摘要
细菌常见的胞外附属结构包括鞭毛、菌毛、胞外聚合物等。其中胞外聚合物是细菌最重要也是非常常见的胞外附属结构之一,胞外聚合物的主要成分是细菌胞外多糖,也常包括少量蛋白、小分子物质等,因此胞外聚合物结构也往往被称为糖被。细菌的胞外聚合物在细菌对干燥的抵抗、营养物质的吸附等很多方面起着重要的作用。阐明细菌胞外聚合物的组成结构和功能,是微生物学研究中的基本问题。有研究表明海洋细菌中产胞外聚合物的细菌种类比例很高,且其主要组分往往是杂多糖,化学结构的多样性也较高,是研究微生物胞外聚合物结构和功能多样性的重要材料。同时,阐明来自海洋微生物的细胞外多糖的结构和功能也将对了解海洋有机碳循环具有一定意义。以往对细菌胞外聚合物形貌结构的研究多使用透射电子显微镜的方法,但是透射电子显微镜技术依赖于合适的重金属染色方法,对很多种类的细菌胞外聚合物并不完全适合。而原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）是一种在操作中既不需要染色也不需要真空条件的高分辨率显微成像技术,可以在纳米量级的尺度获得微生物结构的高分辨率图像。因此AFM在微生物研究方面具有很大的优势,并已广泛用于研究细菌的菌体、细胞壁、光合膜,以及鞭毛和菌毛等胞外附属结构,但是迄今为止,使用AFM技术研究细菌胞外聚合物结构的研究还极其有限。本文以本实验室分离保藏的海洋和极地细菌为研究材料,通过AFM研究细菌胞外聚合物超微形貌结构及通过实验分析胞外多糖的生态学功能,取得了如下成果:一、海洋细菌胞外聚合物超微形貌结构研究本文选取了本实验室分离保藏的4个门31个属的33株来自海洋和极地的细菌,利用AFM技术研究了它们的菌体和胞外附属物在纳米尺度的超微形貌结构。研究结果表明,AFM技术对细菌胞外聚合物结构的探测灵敏度极高。实验结果揭示了海洋细菌的胞外聚合物具有极高的结构多样性,其中多种超微形貌结构都是此前未见报道的。同时,海洋细菌的不同种属之间,甚至同属不同种之间的胞外聚合物的超微形貌也往往会存在较大差异。二、不同海域位点产胞外聚合物的海洋细菌种类丰度的研究为了研究在具体海域位点中海洋细菌产胞外聚合物的种类的丰度,我们首先选取了马里亚纳海沟和北极W2站点的海水样品,对从该样品中分离出的可培养细菌进行了研究。结果显示,在马里亚纳海沟分离的10株可培养海洋细菌（变形菌门细菌9株,拟杆菌门细菌1株）中,其中有5株细菌（变形菌门细菌4株,拟杆菌门细菌1株）有胞外聚合物产生。在北极W2站点分离的4株可培养海洋细菌（变形菌门细菌2株,拟杆菌门细菌2株）,4株细菌全部都产胞外聚合物。随后,我们利用AFM对南极表层海水样品中存在的细菌进行了直接观察,结果显示,在天然状态下,海洋细菌产胞外聚合物的比例也非常高,细菌胞外聚合物的超微形貌结构多样性极高。三、海洋细菌Winogradskyella sp.4-5胞外多糖的生物学功能为了研究海洋细菌胞外聚合物所具有的生物学功能,我们选取了一株产大量胞外聚合物的海洋菌株Winogradskyella sp.4-5,该菌株分离自北极（11°39’36.00"E,78°59’17.40"N）海水,前期研究已证实其胞外聚合物的主要成分为多糖。研究结果显示,该菌株的胞外多糖对其提高菌株自身的高盐耐受性作用并不显著,但该菌株所产的胞外多糖对菌株的自身有一定的防冻保护作用,说明胞外多糖在极端环境中具有保护菌株的作用,减少冻融给菌株自身带来的伤害。我们的研究还发现该菌株的胞外多糖具有吸附环境中营养物质的功能,而且吸附了环境中的有机质颗粒后,其胞外聚合物在AFM下的超微形貌结构会发生显著改变。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 孙鹤敏
导师: 宋晓妍,张玉忠,苏海楠
关键词: 胞外聚合物,超微形貌结构,原子力显微镜
来源: 山东大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 山东大学
分类号: Q93
总页数: 79
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