微生物學(xué)報(bào)Acta Microbiologica Sinica
48(6)：711~716; 4 June 2008
基金項(xiàng)目: 國(guó)家自然科學(xué)基金(30671192, 30470001); 國(guó)家資源平臺(tái)項(xiàng)目(2005DKA21208-3)

*通訊作者,。Tel/Fax: +86-531-88564288; E-mail: [email protected]

作者簡(jiǎn)介: 蔣德明(1978. ), 男, 浙江人, 博士研究生, 研究方向?yàn)槲⑸锷鷳B(tài)學(xué)和系統(tǒng)分類(lèi),。E-mail: [email protected]

蔣德明,，周秀文,，田曉翔,，吳志紅,，李越中*

(山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,，微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，濟(jì)南 250100)

摘要：【目的】利用16S rRNA 和HSP60 基因分子標(biāo)記分析鑒定形態(tài)分類(lèi)特征不穩(wěn)定的粘細(xì)菌種屬?！痉椒ā坷谜臣?xì)菌的傳統(tǒng)分離純化方法從土壤中分離粘細(xì)菌,，根據(jù)菌株的形態(tài)特征進(jìn)行分類(lèi),，PCR方法擴(kuò)增菌株的16S rRNA 和HSP60 基因序列并進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析?！窘Y(jié)果】根據(jù)形態(tài)特征,，分離得到的15 株粘細(xì)菌菌株歸入孢囊桿菌亞目（Cystobacterineae）的2 個(gè)科3 個(gè)屬。其中11 株粘細(xì)菌具有典型的所在種屬的子實(shí)體結(jié)構(gòu),，而菌株0085-4,、0121-3、NM03 和Myx9736 的子實(shí)體結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度退化,。15 株粘細(xì)菌的16S rRNA 基因序列的相似性在95.4%到99.5%之間,。而HSP60基因序列差異較大?！窘Y(jié)論】在屬水平上,，粘細(xì)菌形態(tài)分類(lèi)特征和16S rRNA 基因系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系具有很好的一致性；在揭示粘細(xì)菌種間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系中,，HSP60 基因序列更為適用,。

關(guān)鍵詞：粘細(xì)菌；分類(lèi),；形態(tài),；16S rRNA 基因；HSP60 基因

Phylogenetic analysis of the 16S rRNA and HSP60 gene sequences of the morphology-based taxa of myxobacteria

Deming Jiang, Xiuwen Zhou, Xiaoxiang Tian, Zhihong Wu, Yuezhong Li*

(State Key Laboratory of Microbial Technology, College of Life Science, Shandong University, Jinan 250100, China)

Abstract: [Objective] Using the 16S rRNA or HSP60 gene sequences to identify the myxobacteria taxa at the levels of species and genus, which were difficult to be classified by their morphological characteristics. [Methods] 15 myxobacterial strains were isolated using the traditional isolation methods, and classified based on their morphological characteristics. The 16S rRNA and HSP60 gene sequences were amplified by PCR methods, and phylogenetically analyzed. [Results] Eleven strains possessed typical morphological characteristics, while the other four strains 0085-4, 0121-3, NM03 and Myx9736 were degenerated of fruiting body structures in different extents. The strains were classified into the suborder Cystobacterineae, located in three genera of two families based on their morphological characteristics. The 16S rRNA gene sequences were 95.4% to 99.5% homology, which were in good consistence with the classification of the morphology-based genera; while the HSP60 gene sequences were in longer phylogenetic distances. [Conclusion] The present morphology-based classification of myxobacteria is highly consistent with the phylogenetic results of 16S rRNA gene sequences at the levels of genera or higher taxa; while HSP60 gene sequences provides a more efficient method for identification of closely related myxobacteria species.

Keywords: myxobacteria; taxonomy; morphology; 16S rRNA gene; HSP60 gene

粘細(xì)菌由于具有復(fù)雜的細(xì)胞社會(huì)行為（ socialbehavior）和能形成多細(xì)胞聚集,、形態(tài)特異的子實(shí)體結(jié)構(gòu)而被視為“高等細(xì)菌”[1,2],。具有鮮明色彩的子實(shí)體是在環(huán)境條件惡劣或營(yíng)養(yǎng)條件貧瘠的情況下，由成千上萬(wàn)的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞聚集并分化發(fā)育而成的[3],。由于子實(shí)體及其內(nèi)含粘孢子的抗逆性,，粘細(xì)菌能夠廣泛地分布在地球的各個(gè)地方，特別在土壤,、腐木,、樹(shù)皮和動(dòng)物糞便中最為普遍[4,5]。同時(shí)這種獨(dú)特的子實(shí)體結(jié)構(gòu)及其形成條件也成為粘細(xì)菌分離純化的有效手段和分類(lèi)的主要依據(jù),。

目前粘細(xì)菌的分類(lèi)是以其形態(tài)特征為主要依據(jù),，如營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和粘孢子的大小、形態(tài),，菌落的形態(tài)及子實(shí)體結(jié)構(gòu)特征等,。根據(jù)形態(tài)特征，粘細(xì)菌可分為3 個(gè)亞目,，5 個(gè)科,，17 個(gè)屬和50 多個(gè)不同的種[1,2,6]。粘細(xì)菌種屬分類(lèi)的主要依據(jù)是子實(shí)體形態(tài)。但由于子實(shí)體結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)傳代培養(yǎng)很容易退化甚至是丟失,，給這些菌株的準(zhǔn)確分類(lèi)帶來(lái)了很大的困難,，這也是粘細(xì)菌形態(tài)分類(lèi)的局限性，尤其在進(jìn)行粘球菌屬（Myxococcus）與珊瑚球菌屬（ Corallococcus ）,， 原囊菌屬（Archangium）與孢囊桿菌屬（Cystobacter）,，小囊菌屬（Nannocystis）與堆囊菌屬（Sorangium）和多囊菌屬（Polyangium）的種屬鑒定時(shí)，種與種或?qū)倥c屬之間的子實(shí)體形態(tài)的差異不顯著且易于變化,，存在著很大主觀臆斷性[1,2],。

16S rRNA 基因序列作為系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的分子計(jì)時(shí)器，已廣泛應(yīng)用于細(xì)菌分類(lèi)研究中,，在粘細(xì)菌分類(lèi)學(xué)上也得到了廣泛的應(yīng)用[7~9],。這對(duì)傳統(tǒng)的形態(tài)分類(lèi)進(jìn)行了很好的補(bǔ)充，同時(shí)也糾正了一些形態(tài)分類(lèi)的錯(cuò)誤,。粘細(xì)菌在16S rRNA 基因序列的系統(tǒng)進(jìn)化上位于多變細(xì)菌（Proteobacteria）的delta 分支,，粘細(xì)菌目（Myxococcales）包含3 個(gè)明顯的系統(tǒng)進(jìn)化分支，這3 個(gè)分支分別對(duì)應(yīng)形態(tài)分類(lèi)上的3 個(gè)亞目,，即孢囊桿712 Deming Jiang et al. /Acta Microbiologica Sinica (2008) 48(6)菌亞目（Cystobacterineae）,、堆囊菌亞目（Sorangineae）和小囊菌亞目（Nannocystineae），3 個(gè)分支之間的16SrRNA 基因同源性在73%~85%之間,。在這3 個(gè)進(jìn)化分支水平上,，只有少數(shù)菌株其系統(tǒng)進(jìn)化位置與形態(tài)分類(lèi)的位置不一致[7,8]。但在種屬水平上,，16S rRNA 基因的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與形態(tài)分類(lèi)并不對(duì)應(yīng),。因此16SrRNA 基因序列相似性分析不能為粘細(xì)菌相近種屬的分類(lèi)提供可靠的依據(jù)。

近幾年來(lái)的研究表明,，一些持家基因如HSP60（heat shock protein）基因具有高度保守的一級(jí)結(jié)構(gòu)，且廣泛存在于細(xì)菌和真核細(xì)胞內(nèi),，是系統(tǒng)進(jìn)化分析的有效分子標(biāo)記,，在近緣細(xì)菌間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的分析中顯示優(yōu)于16S rRNA 基因序列分析之處[10]。本文對(duì)15 株孢囊桿菌亞目的粘細(xì)菌根據(jù)形態(tài)特征進(jìn)行了分類(lèi),，然后分析了菌株的16S rRNA 基因和HSP60 基因序列,，及其形態(tài)分類(lèi)和序列系統(tǒng)發(fā)生的相關(guān)性。結(jié)果表明粘細(xì)菌在屬水平上,，形態(tài)分類(lèi)和16S rRNA 基因的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系具有很好的一致性,；但在粘細(xì)菌種水平上，HSP60 基因序列分析顯示出優(yōu)于16S rRNA 基因的解決方法,，能夠有效的揭示粘細(xì)菌種間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,，是區(qū)分相近粘細(xì)菌的可靠分子方法。

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基于16S rRNA 和HSP60 基因序列分析粘細(xì)菌孢囊桿菌亞目形態(tài)分類(lèi)的種屬之間的親緣關(guān)系

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