| 题名 | 深海玻璃海绵的微生物多样性及一株Bathydorus属玻璃海绵的微生物基因组学研究 |
| 作者 | 魏韬书1,2 |
| 答辩日期 | 2022-04-25 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院深海科学与工程研究所 |
| 导师 | 高兆明 |
| 关键词 | 深海玻璃海绵 共生菌 宏基因组学 氨氧化古菌 蛭弧菌 |
| 学位名称 | 理学硕士 |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 英文摘要 | 海绵作为最古老、最原始的多细胞生物，广泛分布于热带、温带及极地海域，是海洋生态系统的重要组成部分。海绵与微生物间存在复杂且紧密的共生关系，对此国内外已经有相当多的研究报道。由于深海采集样品较为困难的缘故，目前关于深海海绵共生菌的多样性及共生适应机制的研究非常有限。本论文中，我们对采集自中国南海、冲绳海槽和马里亚纳海沟的10株深海玻璃海绵进行了微生物群落组成和多样性的系统分析。研究结果表明：1）10株深海玻璃海绵中的共生微生物均以Thermoproteota、Proteobacteria和Nitrospinota三个门类为主，其中Thermoproteota门古菌主要属于Nitrosopumilaceae科的氨氧化古菌；2）从海绵宏基因组数据共分拣获得了64个微生物宏基因组组装基因组（metagenome-assembled genomes，MAGs），分属于7个细菌门类和1个古菌门；3）在64个深海海绵共生菌MAGs中，有12个新颖性古菌类群和37个新颖性细菌类群，表明深海玻璃海绵共生微生物的新颖性；4）基于16S MiTags与MAGs两种研究方法的海绵共生微生物群落结构具有较好一致性，尽管不同采样位点近缘海绵的微生物群落结构也不尽相同。 我们选择了一株氨氧化古菌占比非常高且为单一优势菌的Bathydorus属玻璃海绵为研究对象，对其进行了微生物宏基因组学研究。我们共获得14个MAGs，分别隶属于Thermoproteota，Proteobacteria，Nitrospirota，Bdellovibrionota，SAR324，Bacteroidota和Patescibacteria。其中，Thermoproteota门的氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea）B01可能为一株属于新属的共生古菌，B01在宏基因组序列中占比约为70%，是海绵的单一优势共生菌；Gammaproteobacteria纲的硫氧化菌（sulfur-oxidizing bacteria）B14为第二丰富的共生菌。我们同时组装获得了亚硝酸盐氧化菌（nitrite-oxidizing bacteria）B08的基因组草图，尽管其相对丰度较低。基因组的功能分析表明，B01含有丰富的转座酶编码基因，预示着该菌处于共生适应性进化过程中。B01高度复杂化CRISPR array结构则提示其具有强有力的噬菌体防御能力，同时也可能是其处于优势共生地位的主要因素之一。Bathydorus海绵包含两个蛭弧菌基因组B11和B12，其基因组发生了明显的共生简化，这是首次在深海玻璃海绵中发现共生型蛭弧菌。综合的功能分析表明多数共生微生物编码了与共生相关的CRISPR-Cas系统和类真核蛋白。基因组代谢重构进一步揭示了它们在碳、氮、硫循环中以及为宿主提供生命所需维生素方面所发挥的重要作用。此外，我们也分析了该深海玻璃海绵中的噬菌体片段多样性，从而更加全面的认识了Bathydorus属玻璃海绵的微生物群落多样性。总之，本研究扩展了人们对深海玻璃海绵微生物多样性、进化适应和代谢互补的认识。 |
| 语种 | 中文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/9309]  |
| 专题 | 深海科学研究部_深海生物学研究室_海洋微生物宏基因组与分子进化研究组 |
| 作者单位 | 1.中国科学院深海科学与工程研究所 2.中国科学院大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 魏韬书. 深海玻璃海绵的微生物多样性及一株Bathydorus属玻璃海绵的微生物基因组学研究[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所. 中国科学院大学. 2022. |
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