| 题名 | 深海热球菌 Thermococcus aciditolerans SY113 单质硫还原途径 及其调控机制研究 |
| 作者 | 焦泽茜 |
| 答辩日期 | 2024-05 |
| 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 | 李学恭 |
| 关键词 | Thermococcus 深海热液烟囱 单质硫还原 MBS MBH |
| 学位名称 | 理学硕士 |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 英文摘要 | Thermococcales 微生物是一类超嗜热的单质硫还原古菌，也是目前已分离到的超嗜热微生物中的主要类群之一。它们广泛存在于浅海热泉和深海热液喷口环境中，是热液生态系统中有机物的重要组成部分，其丰度反应了热液生态系统的活跃度，具有重要的生态学意义和潜在的应用价值。单质硫的还原是其重要的能量代谢方式 ，且单质硫可以显著地促进它们 的生长 。 对Thermococcales 单质硫还原途径的研究主要集中于浅海菌株，已基本阐明了其代谢途径和调控机制。来源于深海的 Thermococcales 已经适应了深海热液极端环境，由于受到高温高压模拟培养及分析装置的限制，对深海 Thermococcales的单质硫还原途径及其与菌株适应深海极端环境的关系的认识还不足。本课题以一株深海来源的热球菌 Thermococcus aciditolerans SY113 为研究对象，利用自主设计的高温高压模拟培养及分析装置，从单质硫和压力对菌株生长和基因转录水平的影响，以及单质硫还原途径关键基因的功能等方面，综合分析 SY113 菌株的单质硫还原途径及其调控机制。本文的研究发现单质硫可以明显促进 SY113 菌株的生长，这种促进作用在高压条件下更明显。基因组分析结果表明，SY113 基因组中包含单质硫还原相关的基因簇 mbs 和 mbh，以及调控相关的 SurR 蛋白编码基因。此外，SY113 菌株还具有第二套 mbh 基因簇（mbh2）。转录分析发现，SY113 菌株的 mbs 基因簇不受单质硫的调控，持续处于高表达水平；而 mbh 的转录水平则受到了单质硫的诱导。进一步构建了单质硫还原途径中关键基因的缺失突变株，发现 MBS（membrane
bound sulfane reductase）和 MBH（membrane-bound hydrogenase）具有互补作用，缺失其中的一套会提高另外一套的转录水平。此外，本研究还发现压力也参与到了单质硫代谢的调控，高压会提高 mbs 和 mbh 的基因转录水平。
总的来说，本研究首次对深海 Thermococcus 菌株单质硫还原途径和调控机制进行阐述，通过组学分析发现其具备与浅海菌株截然不同的硫代谢基因组成 以及单质硫响应机制；并通过构建遗传操作系统对 SY113 硫代谢相关基因进行 敲除，确定了MBS 和 MBH 对硫代谢的贡献；此外，通过高压模拟培养对高压环境条件的响应模式进行分析，为深入研究其代谢特征及深海极端环境适应性机制提供了基础数据。 |
| 语种 | 中文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/11082]  |
| 专题 | 深海科学研究部_深海生物学研究室_深海微生物细胞生物学研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院深海科学与工程研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 焦泽茜. 深海热球菌 Thermococcus aciditolerans SY113 单质硫还原途径 及其调控机制研究[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所. 中国科学院大学. 2024. |
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