doi:10.6043/j.issn.0438-0479.201610003

骆驼肠道内 3 种含氮杂环化合物富集物的微生物多样性研究

唐 琴 1,郑李娟 2，庄伟伟 1*，曾献春 3*

(1.新疆师范大学生命科学学院，新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室，干旱区植物逆境生物学实验室，新疆 乌鲁木齐 830054；2.乌鲁木齐市职业中等专业学校，新疆 乌鲁

木齐 830001；3.成都医学院检验医学院，四川 成都 610500)

摘要：骆驼作为典型的耐旱动物，常常采食其他动物不能够食用的有毒或具有强烈气味的植物，而不影响其正常生理代谢。而这些植物中所含毒素与吡啶、喹啉、吲哚等杂环化合物具有相似的化学结构，所以研究骆驼体内是否存在潜在的杂环化合物降解菌具有重要意义。本研究采集 3 头骆驼肠道内容物，分别以吡啶、喹啉和吲哚 3 种含氮杂环化合物为唯一碳源和氮源进行 5 代富集培养。通过高通量测序技术对肠道内容物和 5 代富集培养微生物进行了测序分析。结果显示，骆驼肠道中经过杂环化合物（吡啶、喹啉、吲哚）富集后变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)等 5 个门类在富集微生物中丰富度最高。骆驼肠道内吡啶富集物优势菌可能属于芽孢杆菌(Bacillus)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)和假单胞菌(Pseudomonas)，吲哚富集物的优势菌主要属于芽孢杆菌(Bacillus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)和芽孢杆菌(Lysinibacillus)，而喹啉富集物的优势菌可能以鞘氨醇杆菌属为主。骆驼肠道原始样品经过吡啶、喹啉、吲哚富集五代后，优势菌群发生了较大的改变，这说明骆驼肠道内蕴含具有降解吡啶、吲哚和喹啉潜能的微生物。关键词：消化道；吡啶；喹啉；吲哚；生物多样性中图分类号：Q 939.9 文献标志码：A

骆驼(Camelus bactrianus)是新疆的特色养殖家畜，虽说家养但也基本属于半野生状态[1]。作为典型的荒漠动物，其通常采食其它动物不愿采食的带有强烈异味、有刺、带毛、含盐量高、甚至有毒的骆驼蓬(Peganum harmala L.)、假木贼(Anabasis sp.)、狼毒(Stellera

*收稿日期：2016-10-08 录用日期：2017-02-27基金项目：国家自然科学基金（31160028）；新疆师范大学博士科研启动基金（XJNUBS1607）；国家自然科学基金-新疆联合基金（U1503101）*通信作者：zww8611@sina.com(庄伟伟); zengxc2004@163.com(曾献春)

chamaejasme L.)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)等野生植物[2-3]。这些有毒植物体内含有许多植物毒素，动物大量食用后可抑制中枢神经系统、抑制呼吸及心脏，使血压下降而死亡，而骆驼却能食用这些有毒物质而不中毒，也不影响其正常生理机能 .研究发现骆驼采食的植物毒素与吡啶、喹啉、吲哚等杂环化合物具有相似的化学结构 [1]，所以研究骆驼体内是否存在潜在的杂环化合物降解菌具有重要意义。

含氮杂环化合物广泛存在于石油冶炼、焦化、医药、农药等工业污染物中，通常具有强烈刺激性气味和毒性，部分具有致癌、致畸和致突变等效应。含氮杂环化合物由于物理化学稳定性好，可在土壤和水体中长期稳定存在和积累，在自然界很难被其他生物所降解对环境和人体健康构成了巨大的潜在威胁[4-5]。因此，系统研究和筛选可降解含氮杂环化合物的微生物，对维护生态环境和减缓环境污染物对环境及人类的危害具有重要价值。近年来，诸多学者对杂环化合物的生物降解的做了大量研究，也筛选出了许多高效降

解的菌[6-7]。任大军等[6]研究了白腐菌对吡啶的生物降解和降解条件；刘江江等[8]从泥浆体系中筛选分离出能降解吡啶的菌；王基成等 [9]从石油污染土壤样品中分离得到了的 260株高效降解杂环化合物的菌，其中降解效率最高的两个降解菌分别是产硫酸杆菌属和屈挠杆菌属。对吡啶的降解率分别能达到 65.5%和 64.1%，并在以往的研究中，发现特异性降解吡啶的细菌主要包括 Bacillus coagulans[10]、Pseudomonas putida[11]、Pseudomonas sp. [12]等。日本学者研究山羊肠道内微生物对吲哚及其化合物降解作用，发现山羊肠道内微生物可有效降解吲哚及其化合物[13]。很早就发现反刍动物具有耐受或降解植物毒素的能力，在这些动物肠道内是否具有类似的具有降解难降解杂环化合物的微生物还研究较少。

研究发现骆驼消化道中微生物可耐受或降解包括骆驼蓬碱、去氢骆驼蓬碱、假木贼碱等多种植物毒素，骆驼摄入这些植物毒素不会中毒，主要原因是依赖于其消化道中的微生物发挥生理功能[1, 14-15]。另外骆驼蓬碱、双稠吡咯啶等生物碱基本结构与杂环化合物基本结构相似[16]，因此我们通过对骆驼肠道内降解三种含氮杂环化合物降解微生物多样性的研究，以期为将来筛选有效降解菌株奠定基础。

1 材料与方法1.1 样品采集

于乌鲁木齐市屠宰场，随机选取 3 头正在屠宰的骆驼，用无菌离心管对新鲜的肠道内

容物进行收集，将搜集的内容物放置于带有冰袋的保鲜盒里带回实验室进行富集培养。1.2 培养基与试剂无机盐培养基：磷酸氢二钠 4.26 g，磷酸二氢钾 2.65 g，氯化钙 0.02 g，七水硫酸镁

0.20 g，七水硫酸锰 0.002 g，七水硫酸亚铁 0.01 g，硝酸铵 1.00 g，无菌蒸馏水定容至1000 mL，调节 pH值为 7.0，于 121 ℃高温蒸汽灭菌 20 min。

LB液体培养基：蛋白胨 10.00 g，酵母浸出粉 5.00 g，氯化钠 10.00 g，无菌蒸馏水定容至 1000 mL，调节 pH值为 7.0，于 121 ℃高温蒸汽灭菌 20 min。

所用药品及试剂：吲哚标准品(Aladdin，色谱纯)，吡啶标准品(Aladdin，色谱纯)，喹啉标准品(Aladdin，色谱纯)，OMEGA土壤DNA提取试剂盒和 SuPrep凝胶 DNA提取试剂盒。1.3 主要实验仪器仪器 PCR反应扩增仪(加拿大 BBI公司)；凝胶成像系统(Gene Genius公司)；U-3010紫

外-可见分光光度计(Hitachi公司)；变性梯度凝胶电泳(DGGE)仪(美国 Bio-Rad公司)离心机，SIGMA 2-16P ；恒温振荡培 养箱 (HZQ-Q100 型 ) ， 气 相 色谱 -质谱联 用仪 (Gas

chromatography-mass spectrometry，GC-MS)：Agilent 7890A-5975C。1.4 微生物的富集培养与 DNA 提取将无菌采集的三头骆驼肠道微生物混合，用无菌水在 37 ℃振荡培养，静置 15 min。

以 5%接种量分别接种到配置的浓度分别为 400 mg/L 吡啶、400 mg/L 喹啉、500 ng/L 吲哚为唯一碳氮源的无机盐培养基，37 ℃，180 r/min振荡培养，在培养过程中利用分光光度计对微生物浓度进行 OD值测定，在每隔 5 d（微生物生长的对数期）移取 5 mL 培养液转接到上述新鲜的培养基，以此类推，历时五代共计培养 25 d。

分别将来源于三种不同培养基的第一代——第五代培养物离心收集菌体，每个处理为三个重复，用 OMEGA土壤 DNA提取试剂盒(上海玉博生物科技有限公司，D5625)提取培养物的总 DNA。DNA质量与浓度（A260/280 和 A260/230）采用 NanoDrop 2000 测定仪测定，选取DNA浓度大于 10 ng/mL 样品，将浓度调到 10 ng/mL 后储存于-20 ℃中备用。1.5 微生物 16S rRNA 基因的扩增与高通量测序

以微生物通用引物 16S rRNA V4 高变区 515F(5'-GTGCCAGCMGCC GCGGTA A-3')

和 909R(5'-CCCCGYCAATTCMTTT RAGT-3') (M, Y, R 分别为 A/C, C/T, A/G简并碱基)[17]为引物 ， 进 行 PCR 扩增 .反应体 系 为 25 L 总体积， 1×PCR buffer ， 1.5 mmol/L

MgCl2，0.4mol/L 的三磷酸脱氧核苷，1.0 mol/L 的引物，0.5 U Ex Taq，10 ng 基因组总DNA[18].反应程序：94 ℃ 3min预变性；94 ℃ 40 s，56 ℃ 60 s，72 ℃ 60 s，30 个循环；72

℃延伸 10 min。同时在进行 PCR时用无菌去离子水做阴性对照.PCR产物用 1.0％琼脂糖凝胶进行电泳检测.使用 SuPrep凝胶 DNA提取试剂盒进行纯化，对扩增后的样品(共计 16份，原代 1份，实验处理 15份)送至中国科学院成都生物所采用 Illumina Miseq system 测序。1.6 数据分析

采用 QIIME Pipeline–Version 1.7.0软件进行处理，去除低质量原始测序数据，利用UChime去除嵌合体序列[19]。可操作分类单元（OTU）根据 97%的序列相似性阈值进行归类。基于 97%序列相似性对各样品进行 Goods覆盖度、Chao1 和 Shannon 多样性指数分析[20-21]，这些则是利用 QIIME平台完成，通过 RDP Classifier鉴定 OTU 代表性序列的微生物分类地位（80%置信水平）。用主坐标分析（principal coordinates analysis，PCoA）方法分析样品之间的微生物群落结构差异，用 Origin8.0 对肠道内降解菌在门、科、属水平的相对丰度进行了作图。

2 结果与分析2.1 稀释性曲线

通过 Illumina Miseq平台进行测序，骆驼肠道杂环化合物(吡啶、喹啉、吲哚)富集物 16

个样品中所测得的序列数目不可能完全一致 .采用 QIIME Pipeline–Version 1.7.0软件进行处理随机抽样将测序深度均一化、数据标准化后，每个样品保留 6010条序列，构建一个新的、数量均衡的样品序列数据库，在此数据库基础上所有样品在绘制相似度 97%条件下做稀释曲线.随着测序深度增加，OTU 的数量增加，当曲线趋于平缓时表示此时数据量较为合理。如图 1 所示，骆驼肠道中具有降解 3 种杂环化合物潜能的微生物菌群样品的取样深度，

每个样品都显示相似的变化趋势 .在测序量较少时，每个样品的 OTU数目呈明显上升的趋势，而随着测试数量的加深，每个样品的 OTU数目增加的趋势渐渐变缓，最后基本趋于饱和[22]。虽然样品稀疏曲线没有得到完全的平缓，但斜率在不断地减小，更多的测序数据量

O T U

0 2000 4000 6000 80000

500

1000

1500

2000

2500

O

Sequences Per Sample

C0 CB1 CB2 CB3 CB4 CB5

A

0 2000 4000 6000 80000

500

1000

1500

2000

2500

O

Sequences Per Sample

C0 CK1 CK2 CK3 CK4 CK5

A

0 2000 4000 6000 80000

500

1000

1500

2000

2500

O

Sequences Per Sample

C0 CK1 CK2 CK3 CK4 CK5

A

只会增长少量的覆盖度，同时大大提高成本.本实验样本的取样深度及测序数据量合理，能够较好地反映骆驼肠道中 3 种杂合化合物富集微生物菌群情况。

（a）吡啶富集微生物；（b）喹啉富集微生物；（c）吲哚富集微生物。图 1 样品在 16SrRNA 基因相似水平为 97%的 OTU稀释性曲线

Fig. 1Rarefaction curves of OTUs with 97% similarity

2.2 杂环化合物富集微生物的测序统计通过 Illumina Miseq平台进行测序，骆驼肠道具有降解杂环化合物(吡啶、喹啉、吲哚)

潜能的 16 个样品中共获得 677784条序列。在 97%的相似性水平上共划分出 25 430.5 个OUT。对各样品中的微生物 Shannon指数、chao1指数、Good’s指数等指标进行综合分析[23]。稀释化后的物种丰富度指数：Chao I介于 2944.47 和 6089.81之间。此外，Chao I指数是 OTU数目的 2倍左右，表明本研究的微生物多样性测序深度达到了丰富度估计值的一半左右.Shannon指数介于 6.53 和 9.39之间.所有样品中的 Chao I指数和 Shannon指数无显著差异(p> 0.05)，说明骆驼肠道吡啶、喹啉、吲哚富集的微生物在多样性水平上差异不显著。所有样品的 Good’s覆盖率介于 72.60%和 86.50%之间，表明生境中的大部分微生物物种信息都能被本研究捕捉到。2.3 杂环化合物富集微生物多样性与丰富度指数

骆驼肠道中三种不同杂环化合物的富集物在转接的各代间的多样性和丰富度指数存在差异.具有降解吡啶潜能的微生物中第三代样品的 Shannon指数、Chao1指数、OTU指数最高，分别是 9.26、6 089.81、2 297.6.具有降解喹啉潜能的微生物中第一代样品的 Shannon

指数、Chao1指数、OTU指数最高，分别是 8.77、4 833.8、2 017。具有降解吲哚潜能的微生 物 中第 四 代 样 品 的 Shannon 指数 、 Chao1 指数 、 OTU 指数 最 高 ， 分 别 是

9.39、5514.56、2446.3，表明不同培养代数的骆驼肠道微生物样品中，具有降解吡啶、喹啉和吲哚潜能的三种杂环化合物的微生物多样性不同，高微生物丰富度分别出现在第三代第一代和第四代。

表 1 骆驼肠道吡啶富集微生物样品之间的微生物多样性分析Tab.1 The diversity analysis of pyridine enrichment cultures from the camel intestine

样品 Chao1指数

观测 Shannon Simpson Good’s

OTU 指数 指数 覆盖率%

C0 4625.81 1914.9 9.28 0.994 79.10%

CB1 3689.89 1515.3 8.39 0.987 83.50%

CB2 3491.70 1322.9 7.07 0.937 85.10%

CB3 6089.81 2297.6 9.26 0.990 72.60%

CB4 3316.60 1281.4 6.78 0.903 85.80%

CB5 4383.92 1611.1 8.26 0.985 81.40%

注：C0 为肠道原始样，CB1、CB2、CB3、CB4、CB5 分别为骆驼肠道降解吡啶第 1~5 代样品.

表 2 骆驼肠道喹啉富集微生物样品之间的微生物多样性分析Tab. 2 The diversity analysis of quinoline enrichment cultures from the camel intestine

样品 Chao1指数

观测 Shannon Simpson Good’s

OTU 指数 指数 覆盖率%

C0 4 625.81 1 914.9 9.28 0.994 79.10%

CK1 4 833.80 2 017.0 8.77 0.979 77.10%

CK2 3 218.68 1 350.9 7.40 0.961 85.30%

CK3 3 623.98 1 449.5 7.54 0.951 84.00%

CK4 3 279.17 1 279.7 7.08 0.954 85.80%

CK5 3 174.37 1 365.3 7.62 0.967 85.30%

注：C0 为肠道原始样，CK1、CK2、CK3、CK4、CK5 分别为骆驼肠道喹啉富集微生物第 1~5 代样品.

表 3 骆驼肠道吲哚富集微生物样品之间的微生物多样性分析Tab.3The diversity analysis of indole enrichment cultures from the camel intestine

样品 Chao1指数

观测 Shannon Simpson Good’s

OTU 指数 指数 覆盖率%

C0 4 625.81 1 914.9 9.28 0.994 79.10%

CY1 3 811.34 1 563.1 7.67 0.969 81.90%

CY2 2 944.47 1 254.4 7.20 0.944 86.50%

CY3 3 279.73 1 244.4 6.53 0.873 86.00%

CY4 5 514.56 2 446.3 9.39 0.982 72.70%

CY5 3 081.86 1 217.5 6.96 0.947 86.50%

注：C0 为肠道原始样，CY1、CY2、CY3、CY4、CY5 分别为骆驼肠道吲哚富集微生物第 1~5 代样品.

-0.2 0.0 0.2

-0.2

0.0

0.2

C0 CB1

CB2

CB3

CB4

CB5

PcoA

2 (1

4.70

%)

PcoA1 (23.01%)

A

-0.2 0.0 0.2

-0.2

0.0

0.2

C0

CK1CK2

CK3

CK4

CK5

PcoA

2 (1

4.70

%)

PcoA1 (23.01%)

A

-0.2 0.0 0.2

-0.2

0.0

0.2

C0

CY1 CY2CY3CY4

CY5

PcoA

2 (1

4.70

%)

PcoA1 (23.01%)

A

2.4 加权 Unifrac 主坐标分析通过加权Unifrac 主坐标分析利用各样品序列间的进化信息来计算样品间距离，反映环

境样品在进化树中是否有显著的微生物群落差异，聚在一起的表示差异不大，相距远的表示差异大。

骆驼肠道中各代具有降解三种杂环化合物潜能的微生物群体样品与原始样差异均较大。在吡啶富集物中，第一、二、四和五代样品之间的差异相对较小，但与第三代培养的样品差异较大(图 2(a))。喹啉富集的微生物群体样品中除第一和第二代之间差异较小外，其余各样品之间差异均较大(图 2(b))。而骆驼肠道中吲哚富集的微生物群体样品除与原始样差异较大外，各代样品之间差异较小(图 2(c))。

（a）吡啶富集微生物；（b）喹啉富集微生物；（c）吲哚富集微生物.

图 2 骆驼肠道三种杂环化合物富集微生物加权UniFrac 主坐标分析Fig. 2 Weighted UniFrac analysis of the camel intestinal tract microorganisms enriched by three heterocyclic

compounds

2.5 杂环化合物富集微生物的群落组成将所得序列与 SILVA 数据库进行比对可知，最相近的序列分属 24 个门类.其中变形菌

门 (Proteobacteria) 、 放 线 菌 门 (Actinobacteria) 、 浮 霉 菌 (Planctomycetes) 、 拟 杆 菌 门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)组成了丰度最高的 5 个门类(图 3)。在骆驼肠道原始微生物类群中，变形菌门和拟杆菌门占优势.随着在 3 种不同杂环化合物无机盐培养基中培养代数的增加，3 种不同杂环化合富集的微生物优势菌群发生了不同的变化.除第四代外，随着在添加吡啶或者喹啉的无机盐培养基中培养，变形菌门菌类丰富度基本呈现先减少后增加趋势，而拟杆菌门基本与变形菌门呈互补，有此消彼长趋势。与之不同的是在添加吲哚

的无机盐培养基，厚壁菌门代替变形菌门成为优势菌类。综上结果表明在骆驼肠道内吡啶和喹啉富集的优势菌可能属于变形菌门和拟杆菌门，吲哚富集的优势菌主要属于厚壁菌门变形菌门和放线菌门的微生物可能对吲哚的降解也具有重要作用。

在科水平，假单胞菌科(Pseudomonadaceae)是肠道原始样品中最为丰富的科，占所有类群的 24.09%，其次是莫拉菌科(Moraxellaceae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)、拟杆菌科(Bacteroidaceae)构成了肠道原始样品中最丰富的 5 个科，经培养后，芽孢杆菌科(Bacillaceae)成为吲哚富集物最为丰富的微生物，占总富集微生物的44.42%~61.23%。产碱菌科(Alcaligenaceae)、芽孢杆菌科、拟杆菌科和假单胞菌科为喹啉富集物最丰富的菌群，占到所有菌群的 60.04%~80.76%。在第一代和第二代吡啶富集物微生物最为丰富的菌群为鞘脂杆菌科(Sphingobacteriaceae)和假单胞菌科，至第三代后逐渐变为Chitinophagaceae 科、鞘脂杆菌科和假单胞菌科（图 4）。

在属水平上（图 5），肠道原始样品中不动杆菌属（Acinetobacter）、埃希氏杆菌属金氏菌属(Escherichia)和拟杆菌属(Bacteroides)是最为丰富的类群，芽孢杆菌(Bacillus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)和芽孢杆菌(Lysinibacillus)是吲哚富集物微生物最丰富的菌群，其中芽孢杆菌占绝对优势为 43.90%~61.21%.在喹啉富集物微生物培养中，鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)为第一代优势菌群，占到菌群的 61.24%，自第二代后变为鞘氨醇杆菌属、芽孢杆菌、假单胞菌(Pseudomonas)和葡萄球菌属(Staphylococcus)为共同优势菌群。不动杆菌属、埃希氏杆菌属金氏菌属、芽孢杆菌和鞘氨醇杆菌属为吡啶富集物微生物最丰富的菌群，苍白杆菌属(Ochrobactrum)和假单胞菌(Pseudomonas) 替代不动杆菌属、埃希氏杆菌属金氏菌属，与芽孢杆菌和鞘氨醇杆菌属一并成为第二代及后续几代的优势菌属。

CB 为吡啶富集微生物，CK 为喹啉富集微生物，CY 为吲哚富集微生物，下同。图 3 骆驼肠道内三种杂环化合物富集微生物优势类群在门水平的相对丰度

Fig. 3 The relative abundance of the dominant group among the camel intestinal tract microorganisms under three

heterocyclic compounds at the phylum level

图 4 骆驼肠道内三种杂环化合物富集微生物优势类群在科水平的相对丰度Fig. 4 The relative abundance of the dominant group among the camel intestinal tract microorganisms under three

heterocyclic compounds at the family level

图 5 骆驼肠道内三种杂环化合物富集微生物优势类群在属水平的相对丰度Fig. 5 The relative abundance of the dominant group among the camel intestinal tract microorganisms under three

heterocyclic compounds at the genus level

3 讨 论由于传统生物培养的限制，自然界 99%的微生物无法在实验室培养，为了进一步了解

骆驼消化道微生物群落结构对杂环化合物的响应，采用高通量测序技术分析骆驼消化道降解杂环化合物微生物菌群组成和响应变化，获得主要起降解作用的优势菌群，能够为后期骆驼消化道微生物降解杂环化合物的研究奠定基础。

骆驼摄入植物毒素不会中毒，主要原因是依赖于其消化道中的微生物发挥生理功能 [14-

15]，郑丽娟等[5]通过气相色谱－质谱联用仪检测对骆驼消化道微生物的筛选发现其内产碱菌（Alcaligenes sp.）和芽孢杆菌（Bacillus sp.）对吡啶有很好的降解效果。在本研究中研究发现，骆驼肠道中通过杂环化合物 (吡啶、喹啉、吲哚)富集的微生物群体样品与原始样品差异较大，说明骆驼肠道微生物对吡啶、吲哚和喹啉的降解过程中发挥降解作用的微生物群落不同。其中骆驼肠道中降解吡啶、喹啉各代培养样品之间差异较大，降解吲哚各代培养样品之间差异较小.对细菌群落组成而言，最相近的序列分属 24 个门类.其中变形菌门、放线菌门、拟杆菌门厚壁菌门等 4 个门类丰富度最高。产碱菌、芽孢杆菌和苍白杆菌在自然界中广泛存在，是人和动物的肠道中的正常菌群。

这在对富集物微生物科属水平的分析结果中也发现，产碱菌、芽孢杆菌和苍白杆菌是主要的优势菌群。有研究报道产碱菌可降解石油及多种农药，在有氧条件下通过氧化代谢途径有效降解吡啶，目前粪产碱菌已经应用于废水处理中 [24]。Lodha B从被污染的土壤沉积物中获得芽孢杆菌可以有效地降解吡啶 [25]。Smith P A 优化芽孢杆菌降解吡啶的检测条件，在有氧条件下，吡啶可以被芽孢杆菌转化为吡啶二羧酸，减少其污染性[26-27]。Zhong 等[28]从被污染的土壤中分离的苍白杆菌 B2 能够降解各种芳香化合物.谢文娟等[29]从被多环芳烃污染的土壤中筛选到一株降解芘的苍白杆菌，在五天内对 0.5 mmol 的芘降解率达 92.7%。张静[30]从污水中分离出一株苍白杆菌在 24 h 内完全降解 300 mg/L 的草甘膦.另外将芽孢杆菌和产碱菌混合在一起降解吡啶效果优于单菌降解[31]。

研究发现在骆驼肠道内，鞘氨醇杆菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属和葡萄球菌属为喹啉富集物最丰富的菌群。这与凌海波等[32]从焦化废水中筛选降解喹啉的菌株结果部分相似，其发现假单胞菌属、黄色杆菌属(Flavobacterium)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)和芽孢杆菌属(Bacillus)是喹啉的主要降解菌。这在柏耀辉等 [33]在首钢和武钢焦化厂废水处理系统的活性污泥中分离的 4株高效降解喹啉的微生物也均属于假单胞菌属，并证明其中的 BC001 菌能够同时吸附及降解吡啶和喹啉两种化合物[34]。此外，在本研究中发现鞘氨醇杆菌属、不

动杆菌属、芽孢杆菌属、苍白杆菌属和金氏菌属是降解吡啶最丰富的菌群，这与郑丽娟等对骆驼瘤胃内降解吡啶菌的研究结果相似[5]。

本研究获得的高效降解菌包括产碱菌、芽孢杆菌、苍白杆菌、鞘氨醇杆菌、不动杆菌、拟杆菌和假单胞菌，后期研究进一步探讨其最佳降解条件和降解机制；并将几株菌株混合培养，研究他们互作后对杂环化合物的降解效果.希望参照现有的应用实践，能够将来自骆驼消化道降解杂环化合物的降解菌补充到可治理污染环境的微生物资源中。

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Research of Microbial Diversity in Three Kinds of

Nitrogen Heterocyclic Compounds Enrichment in

Camel Intestinal Tract

TANG Qin1, ZHENG Lijuan2, ZHUANG Weiwei1*, ZENG Xianchun3*

(1. Key Laboratory of Species Diversity Application and Control in Xinjiang, Key Laboratory of

Plant Stress Biology in Arid Land,College of Life Sciences, Xinjiang Normal University, Urumqi

830054, China; 2. Urumqi CityOccupationTechnical Secondary School, Urumqi 830001, China;

3.School of Laboratory Medicine, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China)

Abstract: The camel can eat pungent or poisonous plants which are toxic for the other animals,

and without affecting the normal physiological metabolism. Many studies found that the

phytotoxin in plants eaten by camel have similar chemical structure with pyridine, quinolone,

indole and other heterocyclic compounds. However, there have been few studies exploring the

biodiversity of bacteria degrading potentially heterocyclic compounds in the camel intestinal tract.

This study regarded pyridine, quinolone and indole as the only carbon and nitrogen resources, and

used the five generations of enrichment culture method to cultivate the camel rumen bacteria, and

used high-throughput sequencing (Illumina Miseq) to sequence the total DNA of the five

generations broth. The results showed that, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes,

Planctomycetes and Firmicutes constitute the highest abundance of five categories of camel

intestinal tract degrading heterocyclic compounds bacteria. The advantage bacteria of degrading

pyridine, quinolone, indole may belong to Bacillus, Ochrobactrum and Sphingobacterium,

Bacillus, Corynebacterium and Lysinibacillus, Sphingobacterium respectively. Compared with

intestinal tract original samples, the advantage bacteria group by five generations enrichment

culture has obviously changed. This may suggest that the camel intestinal tract has the

heterocyclic compounds degrading bacteria, but the involved species are different for degradation

of pyridine, quinolone and indole.

Key words: digestive tract of camels; pyridine; quinolone; indole; biodiversity