黄瓜根际解淀粉芽孢杆菌亚家族分类及其功能研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

自然界生物之间存在竞争、欺骗、利他与合作关系，合作行为一直以来都是进化生物学的经典问题。许多生物种群，从微生物到昆虫再到人类，都能够依赖种群间的合作行为来趋利避害、繁衍后代^[1]。

亲缘辨识是合作的基础。亲缘辨识广泛的被定义为由于亲缘关系远近，同物种之间存在区别对待现象，此现象能增强生物系统中血缘关系近的生物的合作关系。即生物个体通过一定的识别机制，识别与自身有密切亲缘关系的个体，并确保自身无私行为的受益者属于亲缘关系很近的个体^[2]。如生物系统中存在合作关系的如昆虫群落，理论上很容易会因为寄生虫或者其他不速之客而崩溃，但亲缘辨识能保障它们识别出家人分泌的信号物质，其他生物无法识别和使用^{[3, 4]}。

早在1964年汉密尔顿就提出了亲缘选择理论。他认为，合作行为一般出现在亲族之间，并且与亲近程度成正比。也就是说，个体之间的亲缘关系越近，彼此之间的合作倾向就越强。关系越近，相同基因就越多，合作行为有利于相同基因在自然选择中的保存和进化。因此，亲缘选择也就是自然选择在血缘关系层次 （即基因层次）上的一种表现形式^[5]。亲缘选择并不一定是推动亲缘辨识能力提高的唯一机制，近期的研究表明这种能力的提高也可能是其他适应机制下的副产物^[6]。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

本项目拟利用群集运动来研究从黄瓜根际土筛选得到的解淀粉芽孢杆菌亲缘辨识能力，辅以reca基因建立系统发育树分型，证明其亲缘关系。最终阐明其亲缘辨识机理。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（1）菌株和培养基：本实验采用的菌株为实验室保存的黄瓜根际筛选的解淀粉芽孢杆菌，采用的培养基是swarming培养基：0.7％琼脂，15mm (nh₄)₂so₄，8mm mgso₄7h₂o，27mm kcl，7mm 柠檬酸钠，50mm tris hcl，ph7.5，1μm feso₄7h₂o，10μm mnso₄4h₂o，0.6mm kh₂po₄，0.86mm赖氨酸，0.78mm色氨酸，0.2％葡萄糖。

（2）群集运动试验：采用新配制的swarming培养基，将lb平板上保存的解淀粉芽孢杆菌接种到3ml swarming培养液中，37℃振荡培养过夜。将菌液稀释到10^-4，点2μl菌液于swarming培养基上，每个培养基上点两种菌。待菌液干后，于37℃培养箱正置培养两天。观察现象并拍照。

4. 研究创新点

研究思路上的特色与创新

国内对细菌亲缘辨识现象研究还不够多，对群集运动的研究大多集中在对细菌个体的研究，如研究铜绿假单胞菌的脂肪酸组成对群集运动的影响及可能的原因^[1]；细菌群集运动与生物被膜和耐药性的关系^[2]；研究铜绿假单胞菌pvdq基因对群集运动中抗生素抗性的影响及作用机制^[3]。本实验侧重于细菌群体的研究：通过群集运动研究同属微生物的亚家族亲缘关系，判断出它们之间或团结、或对抗的社会关系。

研究预期成果上的特色与创新

5. 研究计划与进展

研究计划：

2015年12月-2016年3月：从实验室收集一批解淀粉芽孢杆菌；

2016年3月-2016年4月底：进行swarming平板实验；pcr扩增测序实验并构建发育树；