鱿鱼和细菌的共生

日本短尾鱿鱼和一种发冷光的海洋细菌相处得可谓是“琴瑟和谐”：这种细菌在鱿鱼的发光器官里“安家”，使鱿鱼发出水纹状的光，用来蛊惑敌人和猎物。最近，科学家发现：决定这种细菌是否寄居在鱿鱼体内的关键因素是一个基因，而这个基因的关键作用是使细菌形成生物膜。     

海水养殖环境细菌耐药性的危害

为解决人口、资源、环境等人类面临的重大问题，海洋作为地球上尚未充分开发的重要疆域而备受重视。中国以海水养殖业为基础的“蓝色农业”在缓解人口增长对陆地农业的压力，促进沿海地区经济的发展中正发挥着重要作用。然而，近10年来，世界范围内海水微生物流行性和暴发性病害相继发生，严重制约了海水养殖业的健康发展(相建海，2003)。为了防治细菌性病害，大量的抗生素药类被应用于养殖过程的各个阶段，巨大的选择压力导致了海水养殖水域耐药细菌的种类和数量的显著增加，养殖生物耐药病原菌病害的发生也越来越频繁，微生物病害防治的难度越来越大。更严重的问题是这样培养的水产养殖品往往携带耐药细菌，通过食物链传递，将对人类健康和生命安全直接构成威胁(Sorum et al.，2002)。一些海产生物病原菌本身也是人类病原菌，如一些海洋弧菌(French et al.，1989；Wong et al.，2000)，这些水陆两栖人畜共患病原菌耐药性的获得及这种病害的发生和流行将会给人类带来灾难性的后果。另外，由于大多耐药因子的可传播性，海水养殖环境中正常菌群的耐药性同样是一个不可忽视的严峻问题(Sorum et al.，2002)。大多数抗性决定子(耐药基因)是在可移动和传递的遗传载体，如质粒或接合转座子上，可在不同菌株甚至是不同种属细菌间相互传递(Ferber，1998；OBrien，2002)。再加上养殖水体的半封闭性(池养中的定期或不定期的换水)或全开放性(滩涂或近海的网箱或筏式养殖)，耐药细菌有可能被潮汐和海流带入近岸的非养殖区及海滨旅游区，通过菌间遗传物质的传递，耐药基因有可能被传入环境中的人体病原菌，大大增加了人体耐药病原菌病害发生和流行的可能性及危害程度(Miranda et al.，2001；Thayumanavan et al.，2003)。大量抗生素的使用还改变了养殖海域及临近自然海区细菌群落的结构及种类和功能多样性，破坏了生态平衡和海洋正常的生命过程(Chelossi et al.，2003)。养殖水域作为可能的抗药因子的孳生地、储藏库和扩散源(Miranda et al.，2002；Rhodes et al.，2000)，已引起了全球性的关注。世界上一些水产养殖国家相继开展了养殖水体耐药细菌的调查研究，并有一些国家已对养殖中抗生素的种类、使用方法、使用剂量、残存量及检测标准进行了行政化的规范和管理(李爱华，2002)。目前我国对海水养殖水体细菌耐药危害的认识明显不足，许多需要进行的研究尚未开展，为更有效地防治耐药细菌病害，避免耐药基因在海洋环境中的广泛传播扩散，保护海洋生态环境及资源，提高养殖产品卫生质量，保护海滨旅游环境及人民群众身体健康，在我国开展海水养殖环境耐药细菌及其抗性机理的调查研究已是刻不容缓，这项工作的重点应在于查清耐药因子的源及其传播途径和动态，并在此基础上寻找治理的科学办法，以达到防患于未然的目的。20世纪滥采乱捕导致的近海渔业资源的严重衰竭是一个非常深刻的教训，希望这种急功近利、涸泽而渔的状况不会再度在海产养殖业中出现。我们应该把海洋细菌耐药性的研究提升到直接关系到人类生存和发展的环境和资源问题的高度来对待，避免海洋成为耐药因子孳生、繁衍、传播和扩散的潘多拉魔盒。     

MALBAC技术扩增微生物群落基因组的效率评估

环境样品的低生物量是微生物宏基因组学研究面临的首要挑战,通过基因组扩增技术来满足高通量测序对DNA样品量的需求是最常用的解决策略。MALBAC(Multiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles)基因组扩增试剂盒最初为扩增和研究哺乳动物的单细胞基因组而研发。本文中,我们通过人工构建的微生物群落来检测该试剂盒在微生物宏基因组扩增方面的效率和应用可行性。结果表明,每个标准反应中,10 pg的DNA模板量足以满足MALBAC试剂盒对样品扩增的需要。每个标准反应DNA模板用量为10和100 pg时,所扩增DNA样品的基因组覆盖度与原始未扩增样品表现出高度的一致性,证明MALBAC试剂盒扩增效果的高度稳定性和一致性。常用的GenomePlex全基因组扩增试剂盒使我们可以在每个标准反应DNA模板量为100 pg的条件下扩增获得足够的DNA样品,但是结果表明该参照试剂盒无法有效的实现对群落中低丰度细菌菌株基因组的线性扩增。对于MALBAC试剂盒和参照试剂盒而言,在扩增高GC含量的微生物物种基因组DNA方面效率低下。我们的实验结果表明MALBAC试剂盒在高效扩增环境样品宏基因组DNA方面的可行性,但对该试剂盒在扩增环境样品中高GC含量微生物物种方面的适用性存在疑虑。     

让口腔细菌“自我毁灭”

细菌通过分解牙齿中的糖类并释放酸性物质而导致蛀牙，其自身对这些酸性物质有较高的耐受性。目前。研究者已经找到了与细菌这种特性相关的基因和蛋白，并有望破坏口腔细菌对酸的耐受能力，从而使它在口腔的酸性环境中无法生存。     

大连湾石油污染沉积物中细菌群落结构分析

大连新港"7.16"输油管道爆炸溢油事故发生后,为探究石油污染与细菌群落结构变化之间的关系及在石油生物降解过程中起重要作用的细菌菌群,本研究对大连湾表层沉积物中石油烃含量和细菌宏基因组16SrDNA V3区进行分析。结果表明:溢油初期2010年8月DLW01站位表层沉积物石油烃含量高达1 492mg/kg,符合第三类沉积物质量标准,随着时间推移,2011年4月、2011年7月、2011年12月航次各站位沉积物中石油烃含量基本呈下降趋势,且均符合第一类沉积物质量标准;16S rDNA PCR-DGGE方法分析表明,石油烃含量高的区域优势细菌种类少,反之则较丰富;海洋环境中同一地点的细菌群落能保持一定稳定性;大连湾石油污染沉积物中变形菌门γ-变形菌纲和拟杆菌门一直保持较高的优势度,是在石油生物降解过程中起重要作用的细菌菌群,而厚壁菌门只在石油烃含量低的区域出现;此外,出现的对污染物敏感的嗜冷杆菌可作为石油污染指示生物进行深入研究。     

锰细菌对锰、铁金属离子的转移作用

本文报道了锰细菌对锰的氧化和铁的氧化还原作用的实验结果.在好氧的条件下锰细菌能使可溶性的Mn2+氧化为Mn4+.在锰细菌的生长繁殖过程中其环境的pH不断升高,更有利于锰的氧化;环境的温度升高可加快细菌对锰的氧化速度.锰细菌在含低价铁的培养液中可以较快地把Fe2+氧化为Fe3+,它的氧化速度要比锰的氧化速度快;在厌氧的培养条件下,锰细菌可将溶液中的高价铁还原为低价铁,而且使其环境的pH明显下降.     

太平洋深海细菌多样性研究进展

深海是指深度在1,000m以下的大洋,从打破深海中没有生命的定论开始,在具有低温、高压、永久黑暗、营养贫乏等特征的深海环境中含有的大量细菌一直以来都是研究的重点对象之一。太平洋作为地球上最大的大洋,人们对其深海细菌的研究从起初的菌种多样性逐步延伸到功能多样性,包括在生态环境中参与的物质循环和能量流动以及代谢产物的功能应用性研究。深海中丰富的菌种资源不仅被应用到生态环境的防治与保护,同时也是酶制剂和药物来源的巨大宝库。太平洋地区的马里亚纳海沟作为地球的最深处,对此区域的研究,不仅可以丰富菌种多样性,更能开发新的菌种应用资源。本文就以上几个方面进行综述,深度整合目前太平洋深海细菌多样性的研究现状。     

趋磁细菌基因组和磁小体成链机制研究进展

趋磁细菌能够形成纳米级的磁小体,磁小体排列成链作为生物磁针使细菌沿氧化还原梯度在地磁线上移动。磁小体独特的晶体和磁性特征使其在生物技术、医药和地质生物学应用等领域有巨大的潜力,磁小体的细胞生物学特征也使其成为原核生物细胞器研究的理想模型。本文介绍了近年来在趋磁细菌基因组和磁小体链形成机制方面的研究进展。     

不同类型改性粘土去除米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)后絮体中细菌变化特点

改性粘土能通过絮凝作用去除水体中的赤潮生物,大量的微藻在短时间沉降到底层,对底层环境中细菌群落组成及其功能产生的影响尚未见报道。本研究采用16S rDNA高通量测序技术,分析了两种类型改性粘土——聚合氯化铝改性粘土（MCⅠ）和硫酸铝改性粘土（MCⅡ）处理后的米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）絮体中细菌群落随时间的变化情况。实验结果显示,两种改性粘土对米氏凯伦藻的絮凝去除过程基本在3 h内完成,并且絮体中细菌密度均随时间的推移不断增长。但不同类型改性粘土对细菌群落结构与功能产生不同的影响,MCⅠ组主要以Stenotrophomonas为主,MCⅡ组中Celeribacter占比较高。进一步分析发现两个实验组的细菌功能均以化能异养为主,但MCⅠ组中,与硝酸盐还原、硝酸盐呼吸以及固氮等功能相关的细菌有较高丰度;在MCⅡ组中,具有硫和硫化合物氧化、以及亚硫酸盐氧化等与硫转化功能有关的细菌占比较高。另外,还初步分析了改性粘土治理后底层絮体中细菌群落的变化特征与有机质含量及营养盐变化的关系,研究结果既能完善改性粘土技术的生态环境效应研究,也将为粘土的生物改性提供理论支持。     

细菌对锰的氧化和聚集作用

细菌是锰矿床生物沉积过程中的主要营力。通过总结生物与锰的关系,重点评述了细菌对锰的氧化和聚集作用,并探讨了锰的微生物氧化机制;同时,分析和总结了锰结核和锰的生物沉积特征。最后得出细菌在锰的地球化学循环中起着重要作用。     

Can light intensity cause shifts in natural product and bacterial profiles of the sponge Aplysina aerophoba?

The potential role of microbial consortia on sponge chemistry is well known. However, how environmental factors affect microbial and chemical profiles and how these shifts affect the sponge holobiont are far from being understood. This study experimentally investigated the effect of light on both the concentration of secondary metabolites and the bacterial assemblages of the sponge Aplysina aerophoba. We quantified major brominated alkaloids (BAs) using a high‐performance liquid chromatography system coupled with a UV‐detector and analysed sponge‐associated bacteria using denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA gene amplicons. We identified distinct chemical and bacterial profiles between the ectosome and the choanosome of A. aerophoba. The abundance of most secondary metabolites increased regardless of the illumination regime. We found that the probability of occurrence of three microbial phylotypes (operational taxonomic units 84, 86 and 87) was strongly associated with increasing concentrations of three brominated compounds (aerophobin‐1, aplysinamisin‐1 and isofistularin‐3). Although the role of these bacteria remains uninvestigated, these associations between natural products and specific microbial phylotypes outline further hypotheses that will improve our understanding of the organization and functioning of these complex host–symbiont interactions.     

水产养殖环境常见四环素类抗生素抗性基因tet（M）的演化及传播的初步分析

利用分子系统学方法分析了20 条水产养殖环境中常见的四环素抗性tet（M）基因的序列特点、多态性及系统发育, 并对其细菌寄主分类、环境介质来源作相关性分析。结果表明, 20 条基因序列有4种单倍型, 其中tet（M）-b 和d 是两种远缘基因型, 而a 和c 则是二者之间的序列变异。系统发育树分成三大分支, tet（M...     

我国海岸带环境蠕变问题的若干事实及其适应性研究

综述了我国海岸带环境蠕变问题的若干事实,如海平面上升、海水入侵、海岸侵蚀及风暴潮等灾害加剧,海洋污染,赤潮频发,渔业资源衰退,红树林遭受破坏,珊瑚礁生态环境退化,海草床生态环境退化以及滨海湿地锐减等。探讨了我国海岸带环境蠕变问题适应性研究体系的建立及未来亟待开展的研究工作。     

海洋环境适应性保障技术研究进展

原位观测是海洋环境观监测与安全保障的基础手段,对提升海洋环境时空变化规律的认识和数值预报水平起着至关重要的作用。但是实施基于原位观测的海洋环境保障措施存在覆盖范围有限、观测成本高昂,以及非常时期实施困难等问题。随着海洋强国战略的深入推进,未来国家海洋利益空间将不断拓展,海洋环境保障的立体性、复杂性、未知性将不断增强,这对系统化、信息化、智能化的海洋环境保障提出了更高要求。当前有效解决方案之一是通过实施环境适应性保障对有限的原位观测资源布局进行优化设计,最大化海洋环境观测网建设效益。本文系统介绍了美国海军在海洋环境适应性保障建设方面的成果与经验,通过海上试验展现了实施海洋环境适应性保障措施的必要性和优越性,随后梳理了高分辨率海洋水文环境数值模拟技术、海洋水文环境适应性观测敏感区诊断技术、无人移动平台协同组网观测技术及无人移动平台观测资料同化技术等海洋环境适应性保障建设涉及的关键技术及其发展现状,最后总结了我国在海洋环境适应性保障建设方面的研究进展。作为一项复杂的系统工程,海洋环境适应性保障将有助于颠覆传统海洋环境保障模式,牵引我国海洋环境保障装备发展,推动相关研究领域理论和技术进步,对我国海洋环境保障体系建设产生深远影响。     

北冰洋楚科奇海浮游细菌丰度和生产力及其分布特征

2012年夏季中国第5次北极科学考察期间,对北冰洋楚科奇海及其北部边缘海浮游细菌丰度和生产力进行了测定,并将其与环境因子进行了相关性分析。结果显示,楚科奇海浮游细菌丰度的变化范围为0.56×108~6.41×108 cells/dm3,平均为2.25×108 cells/dm3;细菌生产力介于0.042~1.92mg/(m3·d)(以碳计)之间,平均为0.54mg/(m3·d)(以碳计),与已有研究结果基本相当。陆架区细菌丰度和生产力要明显高于北部边缘区,但前者的单位细菌生产力则较低。与环境因子的相关性分析显示,细菌丰度与温度和叶绿素a浓度存在显著正相关(p0.01),表明北极变暖导致的海水升温及浮游植物生物量的增加均会促进细菌的生长,从而进一步提高细菌在海洋生态系统和碳循环中的作用。但陆架区的细菌生产力与环境参数均没有显著相关性,表明其影响因素较为复杂;生产力在北部边缘区则仅与叶绿素a存在显著正相关(p0.01),表明浮游植物生长过程产生的溶解有机碳(DOC)是细菌生长最为主要的碳源,碳源的单一可能制约细菌的生产从而导致该海域无冰状态下细菌丰度的增加不如预期,但融冰过程带来的大量DOC将促进细菌活性的增加。     

国际组织选择和聘用咨询顾问程序及其指南的比较研究

本文比较研究了国际组织和地区性开发机构,如世界银行、亚洲开发银行、欧盟等在国际工程中选择咨询顾问所采用的一般程序;并在此基础上对这些国际组织选择咨询机构的作业文件——选择咨询服务的指南进行了比较研究。这种比较研究可以使我们深入地了解国际组织聘用和选择咨询顾问的运作步骤,及其细微的区别,以正确的更具针对性的策略参与国际项目竞争。同时随着我国招投标法的即将实施,本文也为如何参照国际惯例制定相关领域的具体政策和操作程序提出了有价值的建议。     

Environmental problem solving in coastal ecosystems: A paradigm shift to sustainability

The human ecological footprint now extends to the entire globe, and human impacts are the dominant feature of many ecosystems, resulting in our current era being coined the ‘anthropocene’. This is particularly apparent in coastal ecosystems as human populations are increasing rapidly in coastal cities and the ecosystem services in these areas are rapidly being compromised. Science has historically progressed as a series of paradigm shifts and this paper reviews this history of paradigm shifts and makes the case that the next major paradigm shift will be directed at sustainability, resulting in a shift in scientific focus on solving rather than just studying our current environmental problems. Traditionally, science has been extremely effective at data acquisition and then successively less effective at translating this into information, knowledge and finally environmental problem solving. The currently required paradigm shift is to focus on environmental problem solving, filling gaps in knowledge, information and data only as required to solve a particular problem. A key element in turning this process around is better science communication between scientists, key stakeholders and the community. This will require more ‘science communicators’ who can use credibility, tenacity, creativity and virtue to effect solutions.     

致病性副溶血弧菌生物膜形成特性研究

采用改良的微孔板法测定了12株弧菌的形成生物膜的效果,选择形成生物膜效果最好的副溶血弧菌ND-02,进一步研究了环境因子对其生物膜形成的影响。实验结果显示副溶血弧菌ND-02菌株在静置培养24～36 h后形成成熟的生物膜,在起始菌浓度为107～108CFU/mL形成生物膜的量最大;在30℃,NaCl浓度为3%～5%,pH偏弱碱性时的生物膜OD590值最大;C 2a+促进副溶血弧菌生物膜的形成,而M 2g+抑制生物膜的形成;副溶血弧菌在分别经大黄鱼表皮黏液、肠黏液和肝脏提取液包被的的基质上形成生物膜的作用明显,鳃黏液和脾脏提取液中次之,肌肉提取液包被后生物膜形成量最低。以上结果表明,副溶血弧菌ND-02菌株能形成稳定而明显的生物膜,而且生物膜的形成受温度、NaCl浓度、pH值等环境因子的影响。     

青岛市经济增长引发环境污染的冲击响应模式分析

经济的不断发展造成了极大的环境污染,需要人们用科学的手段对经济发展和造成的环境污染之间的关系进行客观判断。采用主成分分析法、格兰杰因果检验以及基于VAR的脉冲响应函数对青岛市的经济发展与环境污染二者间关系进行分析,结果发现由于环境承载力的存在,经济增长造成环境污染在很大程度上受到时滞的影响,经济增长引发环境问题是渐进的、长期的,所以在发展经济时不能只顾眼前利益而忽视对环境的长期影响,要注重可持续发展。     

南海西沙海槽沉积物柱MD05-2902细菌多样性

A sediment core MD05-2902 was collected from the deep-sea basin of the Xisha Trough. The vertical distribution and diversity of bacteria in the core was investigated through ten sub-sampling with an interval of 1 m using bacterial 16 S rRNA gene as a phylogenetic bio-marker. Eighteen phylogenetic groups were identified from 16 S rRNA gene clone libraries. The dominant bacterial groups were JS1, Planctomycetes and Chloroflexi, which accounted for 30.6%, 16.6%, and 15.6% of bacterial clones in the libraries, respectively. In order to reveal the relationship between biotic and abiotic data, a nonmetric multidimensional scaling analysis was performed. The result revealed that the δ15N, δ13C, total organic carbon and total organic nitrogen possibly influenced the bacterial community structure. This study expanded our knowledge of the biogeochemical cycling in the Xisha Trough sediment.