红树林土壤中产聚羟基脂肪酸酯细菌的分离及其评估

[背景]细菌能通过合成聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalknoates,PHA)在细胞内储存物质和能量,提高对环境的适应能力.在红树林中,由于土壤周期性受海水浸没,形成营养物质种类丰富和含量波动大的特殊生境,为细菌进化出特殊的PHA合成途径提供了条件.[目的]为了增加对红树林产PHA细菌资源的了解,获得产PHA细菌,使用纯培养方法分离和鉴定细菌,并评估菌株的产PHA能力.[方法]采集红树植物海桑根系和红树滩涂土壤样品,连续5周培养、分离纯化获得细菌菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定细菌分类地位,利用PHA合成酶基因(phaC)鉴定细菌合成PHA的能力;通过基因组草图测序,分析细菌的phaC基因种类、代谢通路及系统进化关系;通过气相色谱分析细菌产PHA的累积量及组成.[结果]从红树林土壤样品中分离得到97株细菌,其中13株带有phaC基因,包括坚强芽孢杆菌(Cytobacillus firmus)、弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)、除烃海杆菌(Marinobacter hydrocarbonoclasticus)和酯香微杆菌(Microbacterium esteraromaticum).B.flexus MN15-19以丙酮酸盐为碳源,可累积细胞干重11％的PHA,同时具有固碳功能的还原性三羧酸循环通路,有开发成为固碳产PHA工程菌株的潜力.酯香微杆菌可产PHA,但是其phaC基因结构特殊,基因组注释未能识别出任何已知phaC基因.[结论]研究发现红树林土壤可培养细菌中存在未知的PHA合成途径,说明红树林生态系统中的细菌具有资源挖掘的重要价值.