北极新奥尔松地区有色雪中的微生物多样性.pdf

第 35 卷第 3 期 极地研究 Vol.35,No.3 2023 年 9 月 CHINESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH September 2023 收稿日期 2022 年 9 月收到来稿,2022 年 12 月收到修改稿 基金项目 国家自然科学基金(91851201)资助 作者简介 韩玮,女,1994 年生。硕士,主要从事极地微生物研究。E-mail: 通信作者 罗玮,E-mail: 北极新奥尔松地区有色雪中的微生物多样性 韩玮1 袁依杨2 李邰宇1 曾胤新1 李会荣1 罗玮1(1中国极地研究中心(中国极地研究所),自然资源部极地科学重点实验室,上海 200136;2WLSA 上海学校,上海 200433)摘要 北极地区的极端环境孕育了许多独特抗逆性的微生物群落。融雪期,雪冰界面的藻类大量繁殖从而形成有色雪。为了解这种微型生态系统,本研究对新奥尔松地区有色雪和白雪中细菌进行分离培养和 16S rRNA 基因测序,并分析雪样中的藻类多样性。本研究共分离获得 272 株细菌,分别属于变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门中的 32 个属、74 个种,其中 16 株分离菌为潜在新种。有色雪中分离到放线菌和拟杆菌,但是白雪中未分离到。在有色雪中,藻类群落以 Sanguina nivaloides 和 Chloromonas nivalis 为主,白雪中以 Monochrysis sp.和 Sanguina nivaloides 为主。橘雪中优势的 变形菌纲与拟衣藻存在关联,相互促进生长。本研究结果表明,新奥尔松地区有色雪中微生物多样性较高,并为有色雪生境中的藻菌关联研究提供了基础信息。关键词 北极 有色雪 可培养细菌 多样性 雪藻 doi:10.13679/j.jdyj.20220422 0 引言 北极斯瓦尔巴群岛新奥尔松地区常年低温、降水少、夏季辐射强,这样的气候特征和寡营养的特点使其成为极端环境之一1-2。极地及高山雪原上的藻类在极端条件下(如高光照、冰冻和异常干燥)可保持孢子休眠状态3。夏季,冰雪融化,温度、光照等生境条件一旦适合,雪藻就会出现爆发性生长,将雪地“染”成绿色、红色、橘色、灰色、黄绿色等不同的颜色。有些雪藻在光照过强时,通过合成虾青素或类胡萝卜素协助吸收紫外线,抵抗高强度辐射,避免叶绿体损伤,大量的虾青素积累使雪藻呈现出红色、褐色。大部分的雪地藻华都是由绿藻门中的衣藻目引起的4,其中已被报道的雪地衣藻(Chlamydomonas)包括Chlamydomonas nivalis,Chloromonas nivalis,Cr.brevispina,Cr.polyptera,Cr.rubroleosa,Cr.nivalis subsp.tatrae,Chlainomonas kolii,Chlainomonas rubra,Sanguina nivaloides 和 Sanguina aurantia 等5。雪藻可适应低温、寡营养、高光强生境,并可随机占领雪/冰等栖息地6。其大规模爆发导致雪冰表面暗化现象严重,加速雪冰吸光吸热,从而在夏季加速融化。另一方面,南极区域爆发的雪藻是南极大陆重要的二氧化碳吸收器之一。谢君等7从青藏高原小冬克玛底冰川、玉珠峰冰川和煤矿冰川的雪样中获得了拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和,-变形菌等 6 个类群的可培养细菌。Weiss8通过电子显微镜观察到,泰奥加山口附近雪地的细菌附着在藻类细胞上。Thomas9的研究结果强调了藻类在营养上支持细菌的重要性。然而由于野外调查数量有限以及无菌纯株系的稀缺性,目前对雪藻目及其关联微生 406 极地研究 第 35 卷 物的多样性、群落的进化多样性和低温起源缺少了解10。本研究推测,在冰雪环境中,雪藻和其他微生物利用不同的代谢方式互惠互利形成了和谐的共生关系。对于大多数高山和极地低温圈层,目前针对雪藻中细菌多样性的研究报道相对较少,迫切需要加强对功能重要的雪/冰生物群落的研究,因此开展极地有色雪中可培养细菌的研究,将为科学认知有色雪微生态系统提供支撑。本研究以采集自北极新奥尔松地区附近化石谷的橘雪、红雪和白雪作为研究对象,采用传统分离培养方法获得可培养细菌,并对菌株进行单株16S rRNA 基因测序;同时采用高通量测序技术对雪藻多样性进行分析,初步获得北极黄河站附近有色雪的可培养细菌多样性和优势藻株及其群落结构信息,为了解极地微生物的多样性和进一步探究有色雪藻类和细菌之间的相互作用奠定基础。1 实验方法 1.1 样品采集 2019 年夏季,在斯瓦尔巴群岛新奥尔松地区的北极黄河站附近,使用 200 mL 无菌采样瓶采集 4 份雪样(1 份橘雪、1 份红雪、2 份对照白雪),冷冻运送回国,置于实验室 4 冷库备用,具体采样位置信息见表 1。表 1 采样信息及样品描述 Table 1.Sampling information and description of samples 样品编号 采样日期 采样地点 纬度/N 经度/W 温度/颜色 1A 2019/7/7 化石谷山坡上 78.911549 11.847443 5 红色 1C 2019/7/7 化石谷山坡上 78.911497 11.847621 5 白色 2A 2019/7/7 化石谷山坡脚 78.912078 11.844764 5 橘色 2C 2019/7/7 化石谷山坡脚 78.912056 11.844849 5 白色 1.2 样品分离培养 无菌条件下取 1 mL 融化的雪样加入 9 mL 无菌生理盐水中,充分振荡混匀后,分别稀释 10倍、100 倍、1000 倍,最终获得 3 个浓度梯度,每个梯度分别取 100 L 涂布到 R2A、1/10 R2A、2216E、1/10 2216E、TSA、NA 培养基,置于 15 培养。1.3 菌株纯化及保藏 根据菌落大小、颜色和形态等特征进行描述,挑取形态差异较大的菌落进行划线纯化、编号。将纯化后的单菌落接种至液体培养基,于 15 摇床培养至浑浊后,取菌液以 11 的体积加入40%甘油管中,保藏于80。并将纯化的单菌落接种至相同的固体培养基,15 培养后加入灭菌的液体石蜡液封,保藏于 4。所有分离菌株已标准保藏于中国极地研究中心极地样品标本馆。1.4 细菌 16S rRNA 基因测序 挑取单菌落于 30 L 灭菌的超纯水中,煮沸10 min 后,在 4、12000 rpm 转速下离心 2 min,取 2 L 上清液作为 PCR 模板;对于无法通过煮沸获得菌体 DNA 的菌株培养物,采用 TaKaRa MiniBEST Bacteria Genomic DNA Extraction Kit Ver.3.0 试剂盒提取细菌 DNA。对细菌 16S rRNA基因进行 PCR 扩增,引物为 27F(5-AGAGTTT GATCMTGGCTCAG-3)和1492R(5-GGTTACCT TGTTACGACTT-3)11,PCR 反应体系(25 L)包括 2.5 L 10Buffer,0.5 L dNTPs(2.5 mmolL1),引物 27F 和 1492R(10 molL1)各 0.5 L,0.5 L BSA(20 mgmL1),0.5 L rTaq 酶(5 UL1),2 L DNA 模板,18 L 无菌去离子水。PCR 反应条件为 95 预变性 5 min;94 变性 45 s,55 复性 45 s,72 延伸 2 min,共 25 个循环;最后 72 延伸 10 min;结束后保存于 10。取4 L PCR 扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳,检测扩增结果。将扩增成功的 PCR 产物送至生工生物工程(上海)股份有限公司进行细菌 16S rRNA 基因测序。1.5 系统发育分析 将测序得到的 16S rRNA 基因序列上传至美 第 3 期 韩玮等:北极新奥尔松地区有色雪中的微生物多样性 407 国国家生物技术信息中心(NCBI),获得登录号OP379301 OP379362,并 在 EzBioCloud(https:/ 16S rRNA 基因序列,并确定系统发育分类地位。1.6 雪藻 18S rRNA 每个采样位点采集 500 mL 有色雪,于黑暗、4 条件下,让其自然融化,然后用 0.2 m 滤膜过滤,将滤膜放入十六烷基溴化铵(CTAB)缓冲液中,于80 保存。使用 DNeasy Plant Mini Kit试剂盒提取基因组 DNA。利用 barcode 标记的 18S rRNA 基因 V4 高变区引物对真核生物进行 PCR 扩增,正向引物为3NDf(5-GGCAAGTCTGGTGCCAG-3),反向引物为 V4_euk_R2(5-ACGGTATCTRATCRTCTTC G-3)12。PCR 的总反应体系为 20 L,每个反应引物 0.2 molL1,约 10 ng 模板 DNA,1PCR缓冲液和 PfuDNA 聚合酶 2.5 U。扩增过程包括 95 预变性 2 min;95 变性 30 s,55 复性 30 s,72 延伸 30 s,30 个循环;最后 72 延伸 5 min。PCR 产物合并后使用 DNA 凝胶提取试剂盒进行纯化。DNA 浓度采用 Quant-iT PicoGreen 双链 DNA 测定法,质量采用 TBS-380 微型荧光仪检测。最后,所有样本的扩增子等摩尔浓度混样。产物送至上海美吉生物医药科技有限公司进行高通量测序。雪藻 18S rRNA 高通量测序在 Illumina MiSeq 2000 上进行。原始序列数据使用 QIIME默认参数识别疑问序列,除要求序列长度150 bp且不允许存在模糊碱基 N 之外,还将剔除 5端引物错配碱基数1 的序列和含有连续相同碱基数8 的序列。与参考数据库中任何序列都不匹配的序列,且其相似度98%时,则重新聚类。使用 BLAST 分别对质量较差的序列和疑似嵌合的序列进行序列片段检查,然后使用嵌合检查程序 UCHIME 对原始数据起始端和终端的引物序列进行裁剪后,获得来自真核生物的平均长 度441 bp 的 序 列。数 据 通 过 Majorbio I-Sangery 云平台进行分析。利用 SILVA 数据库,确定分类操作单元(OTUs)。以相似度 98%为依据,将序列聚类到 OTUs 中。2 结果与讨论 2.1 可培养细菌门水平的多样性 本研究对北极黄河站附近化石谷的橘雪、红雪和白雪进行细菌分离培养,共得到 272 株细菌,分属 4 个门、32 个属、74 个种。不同样品中可培养细菌在门水平的多样性组成如图 1 所示。图 1 可培养细菌在门水平的多样性组成 Fig.1.Diversity composition of culturable bacteria at phy-lum level 从红雪样品 1A 中共计分离纯化细菌菌株105 株,橘雪样品 2A 中共计分离纯化细菌菌株118 株,均分属于变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门 4 个门。结果表明,变形菌门细菌在红雪样品 1A 和橘雪样品 2A 均占据绝对优势,分别是 68.6%和 81.4%;其次是放线菌分别占据20.0%(1A)和 11.9%(2A);除此之外,还有少量的拟杆菌门和厚壁菌门。据文献报道10,变形菌门、拟杆菌门、放线菌门细菌在高山地区和南北极地区均有一定分布且变形菌门和拟杆菌门占主要优势。但本研究中检测到的拟杆菌门菌株较少,可能是由于所采用的分离培养方法不同造成的。两个有色雪样变形菌门的菌株均包括-、-和-变形菌 3 个纲:红雪 1A 中-变形菌纲有 9株,-变形菌纲有22株,-变形菌纲有41株;橘雪2A 中-变形菌纲有 20 株,-变形菌纲有 50 株,-变形菌纲有 26 株。从红雪附近的对照组白雪样品 1C 分离纯化细菌菌株共计25株,从橘雪附近的对照组白雪样品 2C 分离纯化细菌菌株共计 24 株,均属于变形菌门和厚壁菌门,变形菌门占比较多。从有色雪 408 极地研究 第 35 卷 中分离培养到放线菌门和拟杆菌门的菌株,但是白雪中未分离到。2 个白雪样品变形菌门中只有 和 两个纲。2.2 可培养细菌属水平的多样性 应用 MEGA 6.0 软件将 16S rRNA 基因测序结果绘制成系统发育树(图 2)。结合表 2 可以看出,所有样品分离培养出的菌株共涵盖32个属,其中-变形菌纲的假单胞菌属(Pseudomonas)数量最多(98 株),且在所有样品中占比最高。假单胞菌属部分成员为根际植物促生菌,分解磷的能力较强,能够促进磷养分被雪藻吸收,有利于雪藻的生长13-14,对于磷元素在极地雪藻生态系统的循环也承担了一定作用。有色雪和白雪分离纯化培养的细菌在属水平上存在差异。红雪 1A 的第 2 优势属是-变形菌纲的马赛菌属(Massilia,12.4%)。马赛菌属广泛分布于环境中,包括土壤、空气、水、冰芯、冰川永久冻土层、岩石表面和人类临床标本等15。但在白雪 1C 中分离得到的马赛菌属较少,且在白雪 2C 中未分离到马赛菌属。橘雪 2A 的第 2 优势属是-变形菌纲的极单胞菌属(Polaromonas,14.4%)。极单胞菌属是在冰川表面发现的最丰富的属之一16。对日本高山雪场的有色雪群落分析发现,在变形菌门中-变形菌纲的成员最丰富,部分属于极单胞菌属,并且极单胞菌属细菌较易在含藻类的有色雪环境中生长17。在白雪 1C 和 2C 样品中均未分离到极单胞菌属。此外,在有色雪1A和2A中分离到区别于对照白雪样品中的特有属,比如极单胞菌属,假节杆菌属(Pseudarthrobacter),链霉菌属(Streptomyces),节杆菌属(Arthrobacter),微球菌属(Micrococcus)等。第 3 期 韩玮等:北极新奥尔松地区有色雪中的微生物多样性 409 图 2 有色雪和白雪中分离菌株 16S rRNA 基因序列与标准株序列采用邻接法构建的系统发育树。a)样品 1A 和 1C 中分离株;b)样品 2A 和 2C 中分离株。括号中是 16S rRNA 基因序登录号,斜线后是在属水平分类上相同的分离株数目,分支上数字表示 Bootstrap 值,标尺表示每个核苷酸序列位置中碱基替换数 Fig.2.Phylogenetic dendrogram of bacteria isolated from colored snow and white snow by 16S rRNA gene sequencesusing neighbor-joining analysis.a)isolated bacteria from samples 1A and 1C;b)isolated bacteria from samples 2A and 2C.GenBank accession numbers of 16S rRNA gene sequences are given in the parentheses,the number of the same strains at genus level are given after slash,numbers at the branch points indicated the bootstrap value,scale bar indicates the estimated number of base changes per nucleotide sequence position 410 极地研究 第 35 卷 表 2 不同样品中可培养细菌在属水平上的分布 Table 2.Distribution of culturable bacteria in different sam-ples at genus level 属名 1A 1C 2A 2C Acidovorax/3/Arthrobacter 3/3/Bosea/1/Brachybacterium 1/Brevundimonas/1/Caulobacter 3/3/Duganella/5 1 Dyadobacter/1/Flavobacterium 5/Herminiimonas/1/Janthinobacterium 2 9 2/Lysinibacillus/2/Massilia 13 4 7/Micrococcus 5/2/Moraxella/1/Mucilaginibacter 1/Paracoccus/1/Pararhizobium 6/Pedobacter 3/4/Polaromonas 3/17/Pseudarthrobacter 7/2/Pseudoduganella/2/Pseudomonas 41 10 25 22 Qipengyuania/1/Rugamonas/7/Sphingomonas/13/Staphylococcus 3/2 1 Streptococcus/1/Streptomyces 6/7/Undibacterium/1/Variovorax 3/1/Xylophilus/4/2.3 不同培养基分离可培养细菌的多样性 本实验用了6种不同的培养基,分别是 R2A、TSA、1/10 R2A、NA、2216E、1/10 2216E 培养基。将4份雪样分别在6种培养基上进行稀释涂布培养,分离到的可培养细菌的种类数量有明显区别(表3)。在 R2A 培养基中,各样品分离获得可培养细菌种类最多。其次,在1/10 R2A 和1/10 2216E培养基中,有色雪样品可分离获得较多的可培养细菌种类。由于北极地区贫瘠的环境,细菌表现出更适应寡营养的特点,因此建议在今后极地细菌分离过程中,采用寡营养培养基进行分离培养,以尽可能分离更多样的寡营养细菌18。表 3 不同培养基中分离得到属数目 Table 3.The number of genera isolated from different media 培养基种类 1A 1C 2A 2C R2A 12 3 18 3 TSA 5 1 7 1 1/10 R2A 8 1 11 1 NA 6 1 8 1 2216E 5 1 3 1 1/10 2216E 6 1 11 1 对 272 株分离菌的测序结果显示(表 4),其中16 株菌的 16S rRNA 基因序列与已有模式株的16S rRNA 基因序列相似度均低于 97%,是潜在 表 4 分离菌株中潜在新种信息表 Table 4.Information of potential new species in isolated-strains 菌株编号(登录号)最相似标准菌株 相似度/%OS010(OP379348)Sphingomonas glacialis C16yT 96.02OS023(OP379349)Massilia atriviolacea SODT 96.94OS025(OP379350)Duganella phyllosphaerae T54T96.16OS034(OP379351)Massilia violaceinigra B2T 95.45OS098(OP379352)Massilia eurypsychrophila JCM 30074T 96.56OS115(OP379353)Qipengyuania sediminis M1T 96.90RS061-2(OP379354)Caulobacter henricii ATCC15253T 96.73RS070(OP379313)Massilia eurypsychrophila JCM30074T 96.51RS081(OP379355)Massilia flava Y9T 95.99RS084(OP379356)Streptomyces subrutilus DSM40445T 95.92RS091(OP379357)Pseudomonas fluorescens DSM 50090T 96.99RS097(OP379358)Pseudomonas yamanorum 8H1T95.87RS099(OP379359)Pseudomonas yamanorum 8H1T94.63WS015-1(OP379360)Massilia eurypsychrophila JCM 30074T 95.27WS017-1(OP379361)Massilia eurypsychrophila JCM 30074T 96.47WS017-2(OP379362)Massilia eurypsychrophila JCM 30074T 96.37 第 3 期 韩玮等:北极新奥尔松地区有色雪中的微生物多样性 411 新种19,且红雪中有6株,橘雪中有7株,白雪中有 3 株。除 RS084 属于放线菌门外,其余 15 株均属于变形菌门。2.4 有色雪和白雪中藻类组成 图 3 为有色雪 1A、2A 和对照组白雪样品 1C、2C 中藻类在门水平的群落丰度,可以看出红雪 1A中褐藻门占比最高。在有色雪 1A 和 2A 中绿藻门占比均高于对照组白雪样品 1C 和 2C,且橘雪 2A样品中绿藻门占绝对优势地位。藻类组成方面,在红雪中以 Spumella sp.(18.19%)和 Sanguina ni-valoides(17.37%)为主,对应白雪中以 Monochrysis sp.(32.08%)为主;在橘雪中以 Sanguina nivaloides(45.60%)和 Chloromonas nivalis(42.88%)为主,对应白雪中以 Sanguina nivaloides(29.05%)为主,其次是Chloromonas hindakii(15.38%)。BLAST 结果表明(表5),在红雪1A 中以OTU21和 OTU443为主,在白雪1C 中以 OTU317为主。OTU21与褐藻门 Spumella sp.相似度为100%,OTU443与绿藻门的 Sanguina nivaloides 相似度为100%。在橘色雪 2A中,以 OTU443和 OTU365为主,白雪 2C 中以 OTU443 为主,其次是 OTU361。OTU365 与绿藻门的拟衣藻 Chloromonas nivalis相似度为 100%,OTU361 与绿藻门的拟衣藻 Chloro-monas hindakii 相似度为 98.81%。除此之外,还有其他 OTU 与绿藻门和褐藻门相似度较高。同样对照白雪样品中的主要优势藻类并不相同。本次获得红色雪和橘色雪中的最主要优势种群为 Sanguina nivaloides,曾在欧洲阿尔卑斯山地区5和南极菲尔德斯半岛附近12被报道发现。图 3 有色雪和白雪样品在门水平上的群落丰度百分比 Fig.3.Community abundance percentage of colored snow and white snow samples at phylum level 表 5 有色雪和白雪中前 8 个相对丰度占优势的 OTUs Table 5.Top 8 OTUs of relative abundance in colored and white snow OTU 1A中的相对丰度/%1C中的相对丰度/%2A中的相对丰度/%2C中的相对丰度/%分类地位 门 相似度/%OTU443 17.37 3.36 45.60 29.05 Sanguina nivaloides CCCryo RS_001(MK728642)绿藻 100 OTU365 6.72 3.04 42.88 4.89 Chloromonas nivalis subsp.LP01(KY499614)绿藻 100 OTU361 1.93 2.87 2.29 15.38 Chloromonas hindakii Jes 19-6(MN251876)绿藻 98.81 OTU323 6.95 0.58 0.17 5.05 Chysophyceae sp.CCMP2296(EU247834)褐藻 97.41 OTU20 14.89 0.01 0.07 0.04 Spumella sp.OF-40(KF651119)褐藻 99.53 OTU21 18.19 0.01 0.25 0.02 Spumella sp.SpiG(AJ236862)褐藻 100 OTU317 2.30 32.08 0.02 0.01 Monochrysis sp.MBIC10561(AB058364)褐藻 100 OTU68 3.99 0.00 0.06 0.01 Spumella similis Gwanje012018A2(MZ420274)褐藻 100 412 极地研究 第 35 卷 2.5 有色雪生物多样性与微生态系统 北极地区有色雪和白雪的微生物群落组成表明,所有雪样中优势菌均属于变形菌门。其次,有色雪和白雪中细菌之间的丰度有较大差异,不同的优势藻类群落结构会导致产生不同的颜色。本研究雪样中主要的藻类属于绿藻门的拟衣藻属(Chloromonas)和 Sanguina 属,褐藻门的 Spumella sp.。这些优势微藻是大多数有色雪中的优势初级生产者,它们为关联菌群、真菌和纤维原生动物提供了一个微型的生态系统,并且雪藻及其关联微生物群落在有色雪微生态系统中扮演着重要的角色。在细菌群落方面,绿雪和红雪中经常检测到属于-变形菌纲的物种,而拟杆菌门的物种在红雪中也很丰富12。从红雪中分离培养的拟衣藻属均含有 1 个或多个-变形菌纲伯克氏菌目(Burkholderiales)的细菌,在实验室条件下拟衣藻与-变形菌纲的细菌共同成长。据报道,-变形菌纲在各类异养藻中数量最多,但其中没有在所有样本中均占据主导地位的属20。因此,-变形菌纲细菌和藻类之间的相互关系可能是灵活的,并且不限于特定物种与物种的相互作用。比如,极单胞菌属、皱纹单胞菌属、嗜木杆菌属、贪噬菌属、食酸菌属、假杜擀氏菌属、赫山单胞菌属、水杆形菌属等-变形菌纲成员均在有色雪中被分离出来,它们中许多能有效地代谢藻类有机分泌物21。死亡的藻类和细胞壁成分能够为细菌生长提供碳源22-23。所以,结合有色雪中-变形菌纲的优势性和实验室条件下拟衣藻与-变形菌纲相互促进生长的现象,可以推测在富藻环境中-变形菌纲细菌可以利用现有的碳源维持自身生长繁殖,并可能反过来为藻类提供必需的营养物质(如维生素等)24和保护藻类免受寄生生物的伤害25。本研究再次确证了北极有色雪微生态系统中优势藻类拟衣藻 Chloromonas 和 Sanguina 属与 变形菌纲的确切关联。Luo 等12使用 Illumina MiSeq 测序分析了南极菲尔德斯半岛采集的 4 个红雪样品和 1 个绿雪样品有色雪中的嗜冷真核生物及其相关细菌。样品中最具优势的两个门是绿藻门(53%88.9%)和褐藻门(12%30.91%),而细菌主要以变形菌门(36.9%71.9%)和拟杆菌门(25.3%53.86%)为主。-变形菌纲的极单胞菌属是其中最丰富的属,它的存在对于雪藻的持续生长至关重要。在红雪中还检测到其他-变形菌纲菌株,这些属的细菌经常出现在冰川冰、雪和寡营养南极淡水系统中17。某些-变形菌纲菌株可以在富含藻类的嗜冷条件下有效生长,也意味着这些细菌可以利用富含藻类的环境中的可用碳源,进而促进藻类生长20。3 结论 本研究从北极黄河站附近的有色雪和白雪中分离得到 272 株菌,分别属于变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门。有色雪和白雪中的分离培养细菌在多样性方面存在一定差异:有色雪中可培养细菌多样性明显大于白雪;放线菌门和拟杆菌门仅在有色雪中分离到;虽然优势属均为-变形菌纲的假单胞菌属,但有色雪中第 2 优势属分别为-变形菌纲的马赛菌属和极单胞菌属,其在白雪中较少或未分离到;有色雪中-变形菌纲 成 员 均 较 为 丰 富(主 要 是Massilia和Polaromonas),这可能与雪中生长的藻类有关,有待于进一步分析。有色雪的藻组成有别于对照组。橘雪中优势的-变形菌纲是与拟衣藻主要关联的微生物,两者间相互促进生长。本研究通过从有色雪中获得可培养细菌的多样性,有色雪生态系统中微生物组成特点,初步探讨了优势雪藻与细菌之间的相关性,为深入了解极地生境中微生物多样性提供了更多基础信息。致谢 感谢北极黄河地球系统国家野外科学观测研究站提供野外工作支持。感谢李文俊博士为本研究采集样品,并提供野外工作支持。样品由中国极地研究中心极地样品标本馆提供。第 3 期 韩玮等:北极新奥尔松地区有色雪中的微生物多样性 413 参考文献 1 李莎.北极深海沉积物中细菌多样性的研究D.武汉:华中师范大学,2010.2 和振花.北极海水中可培养寡营养细菌多样性研究D.武汉:华中师范大学,2011.3 HOHAM R W,DUVAL B.Microbial ecology of snow and freshwater ice with emphasis on snow algaeJ.Snow Ecology,2001,168-228.4 REMIAS D,LTZ-MEINDL U,LTZ C.Photosynthesis,pigments and ultrastructure of the alpine snow alga Chlamydomonas nivalisJ.European Journal of Phycology,2005,40(3):259-268.5 PROCHZKOV L,LEYA T,KKOV H,et al.Sanguina nivaloides and Sanguina aurantia gen.et spp.nov.(Chlorophyta):The taxonomy,phylogeny,biogeography and ecology of two newly recognised algae causing red and orange snowJ.FEMS Microbiology Ecology,2019,95(6):fiz064.6 HOHAM R W,BONOME T A,MARTIN C W,et al.A combined 18S rDNA and rbcL phylogenetic analysis of Chloromonas and Chlamydomonas(Chlorophyceae,Volvocales)emphasizing snow and other cold-temperature habitatsJ.Journal of Phycology,2002,38(5):1051-1064.7 谢君,王宁练,蒲健辰,等.青藏高原北部冰川雪中细菌多样性的研究J.冰川冻土,2009,31(2):342-349.8 WEISS R L.Fine structure of the snow alga(Chlamydomonas nivalis)and associated bacteriaJ.Journal of Phycology,1983,19(2):200-204.9 THOMAS W H.Observations on snow algae in CaliforniaJ.Journal of Phycology,1972,8(1):1-9.10 LUTZ S,ANESIO A M,RAISWELL R,et al.The biogeography of red snow microbiomes and their role in melting Arctic glaciersJ.Nature Communications,2016,7:11968.11 刘凯旋.文蛤体内细菌的分离鉴定和群落结构分析D.北京:中国科学院大学,2020.12 LUO W,DING H T,LI H R,et al.Molecular diversity of the microbial community in coloured snow from the Fildes Peninsula(King George Island,Maritime Antarctica)J.Polar Biology,2020,43(9):1391-1405.13 RODRGUEZ H,FRAGA R.Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotionJ.Biotechnology Advances,1999,17(4/5):319-339.14 KLOEPPER J W,LEONG J,TEINTZE M,et al.Enhanced plant growth by siderophores produced by plant growth-promoting rhizo-bacteriaJ.Nature,1980,286(5776):885-886.15 YANG E D,ZHAO M Y,LI S S,et al.Massilia atriviolacea sp.nov.,a dark purple-pigmented bacterium isolated from soilJ.Interna-tional Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,2019,69(7):2135-2141.16 GAWOR J,GRZESIAK J,SASIN-KUROWSKA J,et al.Evidence of adaptation,niche separation and microevolution within the genus Polaromonas on Arctic and Antarctic glacial surfacesJ.Extremophiles,2016,20(4):403-413.17 TERASHIMA M,UMEZAWA K,MORI S,et al.Microbial community analysis of colored snow from an alpine snowfield in northern Japan reveals the prevalence of betaproteobacteria with snow algaeJ.Frontiers in Microbiology,2017,8:1481.18 贺瑞含,杜宗军,俞勇,等.北极苔原土壤中可培养细菌的分离及其抗菌活性测定J.微生物学报,2019,59(6):1050-1062.19 STACKEBRANDT E,GOEBEL B M.Taxonomic note:A place for DNA-DNA reassociation and 16S rRNA sequence analysis in the present species definition in bacteriologyJ.International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,1994,44(4):846-849.20 TERASHIMA M,UMEZAWA K,MORI S,et al.Microbial community analysis of colored snow from an alpine snowfield in northern Japan reveals the prevalence of betaproteobacteria with snow algaeJ.Frontiers in Microbiology,2017,8:1481.21 HELLEBUST J A.Excretion of some organic-comp