极地海洋石油烃污染物的生物降解研究进展

随着南极考察活动的发展和北极地区的开发利用,极地海洋中的石油烃污染逐渐增多。由于这些地区常年处于低温状态,石油烃的自然降解非常缓慢。生物降解是修复污染的一个主要机制,具有经济、高效的特点。极地海洋环境中存在着大量烃降解菌,它们在清除当地石油烃污染中发挥了很大作用,并显现出了低温修复的潜力。本文从极地海洋环境中的石油烃降解菌、影响低温降解的因素、降解基因和低温生物修复四个方面介绍了国外对该领域的研究成果。     

产低温超氧化物歧化酶南极菌株的筛选、鉴定及其部分酶学性质

从421株南极细菌中筛选出产超氧化物歧化酶南极细菌NJ062、NJ379、NJ522和NJ548。它们的最适生长温度在10-15℃之间,在0℃均能生长,属于嗜冷菌。4株南极嗜冷菌均含有一种类型的SOD同工酶。菌株NJ062的超氧化物歧化酶为Mn-SOD;菌株NJ379,NJ522和NJ548的超氧化物歧化酶均为Fe-SOD。它们所产的超氧化物歧化酶最适酶活温度大约在40-50℃,在0℃仍有较高的活性,为最高活性的20%-35%,热稳定性较差,属低温酶。通过16S rDNA序列对4株产低温超氧化物歧化酶的南极嗜冷菌NJ062、NJ379、NJ522和NJ548进行鉴定。结果表明,它们均属于细菌域(Bacteria)中的紫细菌类群(Proteobacteria)中的γ-亚群。其中菌株NJ062属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonassp.);NJ379属于希瓦氏菌属(Shewanellasp.);NJ522和NJ548属于海单胞菌属(Marinomonassp.)。     

南极酵母Rhodotorula sp.NJ298的鉴定及其产虾青素的研究

本研究对产虾青素的南极菌株NJ298进行了鉴定,同时对影响虾青素产量的主要环境因子进行了测试。形态特征、生理生化特征及ITS序列的系统发育分析表明,南极菌株NJ298属于红酵母属(Rhodotorula);虾青素积累主要在NJ298生长的对数期和稳定期;乙酸钠、蛋白胨是合成虾青素的最佳碳、氮源;在0-15℃之间,南极酵母NJ298均可以生长,但是低温更有利于虾青素的积累;pH值在6-8范围内NJ298均可生长,最适pH值为7.5;该菌对盐度要求不严格。     

一株可利用二甲基巯基丙酸内盐生长的北极海洋细菌的分类鉴定及表型特征分析

二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)是一种主要由海洋浮游植物生成的含硫化合物,在海洋中含量丰富,同时也是海洋细菌的重要营养物之一。采用生长选择性培养基从北极王湾海水中分离到一株细菌DMSP-1。基于16S rRNA基因序列及基因组平均核苷酸一致性(Average Nucleotide Identity, ANI)分析,将该菌鉴定为乳酸假单胞菌。该菌细胞呈杆状,有极生鞭毛;具有耐冷(可在5℃较快生长,适宜生长温度范围为22～29℃,最高生长温度为38℃)、耐盐(适宜生长盐度范围为0～4%NaCl、最高生长盐度为8%NaCl)等特性,表明该菌能较好地适应其所处的北极近岸环境。碳源生长实验证实该菌能以DMSP为唯一碳源进行生长。该菌具有乳酸假单胞菌的许多生理生化特征,但也存在差异,如色氨酸脱氨酶与脲酶为阳性、不能利用鼠李糖产酸等。对假单胞菌DMSP-1开展进一步的研究,将推动人们对于海洋细菌降解DMSP的代谢机制及其在北极海洋环境中生态功能的深入认识。     

一株筛选自莫莫格湿地石油污染土壤中的十六烷烃降解细菌的分离鉴定及降解特性研究

原位筛选石油烃降解菌可以用于修复被石油污染的湿地土壤。从莫莫格湿地被石油污染的土壤中分离筛选烷烃降解菌,研究其降解特性,为湿地石油污染治理提供修复材料。以十六烷(C16)为唯一碳源,对采集自莫莫格湿地东部、嫩江西岸的哈尔挠区(45°50′N~46°18′N,123°55′E~124°4′E)的表层石油污染土壤中的烷烃降解菌进行富集,并筛选分离出一株对C16具有高效降解能力的细菌。通过形态学和16S r RNA基因序列分析,明确其系统发育进化地位;同时,利用气相色谱—质谱仪(GC-MS),测定培养物中C16的含量,研究不同温度、时间、培养基初始p H、C16初始浓度对菌株降解C16的影响。研究结果表明,成功筛选、分离得到一株能够降解C16的细菌菌株JLC1,该菌株属于铜绿假单胞菌,命名为Pseudomonas aeruginosa JLC1;Pseudomonas aeruginosa JLC1降解C16的适宜温度为35℃,适宜p H为6.5。此外,随着C16初始浓度升高;菌株JLC1对C16的降解率逐渐降低。对温度、p H、C16浓度适应范围较广的C16降解菌——Pseudomonas aeruginosa JLC1菌在油田污染湿地的生物修复中具有潜在的应用前景。     

低温β-半乳糖苷酶产生菌的筛选、鉴定、生长特性及酶学性质的初步研究

自北冰洋楚科奇海、加拿大海盆、格陵兰海和中国南极中山站近岸的海水、海冰和沉积物样品中分离的322株低温细菌中筛选出73株低温β-半乳糖苷酶产生菌,并对其中1株BCw006进行了研究。通过16S rDNA序列同源性分析表明,该菌株属于交替单胞菌属,定名为Alteromonas sp.BCw006。对该菌株研究表明:该菌最适生长和产酶温度为24℃;在pH6.0—8.0、含0%—6.O% NaCl的培养基条件下菌株能够较好地生长与产酶,其最适生长和产酶NaCl浓度分别为3%和1%,乳糖对β-半乳糖苷酶合成具有明显诱导作用,酵母粉和蛋白胨是菌株生长和产酶较适宜的氮源,酶的最适作用温度为35℃,0℃时能保持35℃下酶活的25%左右,表明其具有较好的适应低温特性。酶对热敏感,60℃时作用30min后酶活力下降了41%。     

石油污染湿地中长链烷烃的微生物降解研究进展

综合阐述了石油污染湿地长链烷烃的微生物降解研究的国内外进展。对长链烷烃的微生物降解机制、影响微生物降解长链烷烃的湿地环境要素、生物表面活性剂和群落结构及近十几年微生物降解长链烷烃的研究等进行了系统讨论。综述表明,从生理生化观察到分子生物学的引入,微生物降解长链烷烃有了突破性的进展;从分子角度来看,好氧微生物和厌氧微生物对长链烷烃不同的降解机制,决定于各自起关键作用的酶;随着长链烷烃降解酶基因序列的确定,基因工程菌成为长链烷烃降解微生物的研究热点;构建出环境适应性强且长链烷烃降解效率高的基因工程菌或者群落,可以有效地应用于石油污染湿地。针对不同石油污染湿地类型,提出相应的修复方案。在采用微生物修复法进行石油污染湿地修复时,应充分考虑湿地生态系统的环境特点和石油污染实际情况。目前,完善长链烷烃降解酶基因库仍是微生物降解长链烷烃的重要研究内容。     

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)根鞘暗色丝孢菌降解功能的初步探究

羽毛针禾（Stipagrostis pennata）因其特殊的根鞘结构而成为新疆北部古尔班通古特沙漠中流动和半流动沙丘上的先锋禾草和优良固沙植物。通过多种方法对5株供试暗色丝孢菌的降解功能进行初步探究,以期为高效降解真菌的选育工作提供理论依据。结果表明：（1）通过羧甲基纤维素钠（CMC-Na）水解圈测定法挑选产纤维素酶的菌株,据透明圈直径与菌落直径的比值判断其产酶能力的大小,除0103菌株外其余株菌均具分解纤维素的能力,0104菌株Dp值高达1.70,其余菌株依次为0304 > 0105 > 0204。（2）采用滤纸条降解法、失重法,对产纤维素酶的菌株进行降解纤维素功能的验证,其中0104菌株降解能力较为明显,其滤纸失重率高达55.72%。（3）在以聚乙烯为唯一碳源的琼脂培养基培养上述菌株,发现0103菌株具降解聚乙烯能力,光学显微镜下观测到被降解的单个聚乙烯膜片面积达3.75 mm²。由上可知,0104和0103菌株分别在降解纤维素及聚乙烯方面有潜在的应用价值,其研究结果也拓展了对根鞘微生物功能的认识,除细菌微生物菌肥之外,真菌资源的挖掘和利用也值得更进一步的关注。     

Fenton试剂氧化降解水体有机磷酸酯的动力学研究

通过Fenton试剂氧化降解水体有机磷酸酯(包括烷基磷酸酯TBP、卤代烷基磷酸酯TCEP)的一系列实验,探索其氧化降解过程及其动力学特征。结果表明:1)Fenton试剂氧化降解有机磷酸酯遵循一级反应动力学特征,且其降解率与H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比、有机磷酸酯初始浓度及反应体系初始pH有关;2)在室温条件下,TBP和TCEP的Fenton试剂最佳降解条件的初始条件pH0为3.0~4.0,[Fe~(2+)]0为40~120μmol·L~(-1),[H_2O_2]0为120~200μmol·L~(-1),该条件下反应10 min后的降解率分别达到96.8%和74.5%;3)TBP氧化降解过程伴随着酸性中间产物的产生使得反应体系pH值的下降并存在矿化过程;TCEP氧化降解过程伴随着脱氯过程。     

海洋细菌对DMSP的降解及其在极地低温海域的研究进展

DMSP(二甲基巯基丙酸内盐)是地球上最丰富的有机含硫化合物之一,同时也是海洋微生物的重要营养物。浮游植物是其主要的生产者。DMSP还是海洋中DMS(二甲基硫)的重要来源和前体,而DMS的排放与全球气候变化存在密切关联。细菌在DMSP的降解及DMS的生成方面扮演着重要角色。有关DMSP生物合成、代谢及其生态影响的研究已开展了近70年,但涉及高纬度极地低温海域的相关研究却为数甚少。本文在简要介绍DMSP生物合成与代谢,以及DMSP降解途径中的关键酶基因及其产生菌的基础上,结合笔者的工作实践,对近年来在极地低温海域的相关研究进行了介绍并展开了部分讨论。随着国内对微生物驱动水圈地球元素循环的重视,有关极地海域细菌参与DMSP/DMS代谢的研究工作将极大地增进人们对于微生物在极地海洋生态系统中生态地位的认识,也对评估极地海洋微生物群落对全球气候环境变化的响应与反馈具有重要的参考意义。     

Screening and molecular classification of low-temperature protease from Antarctic microorganism and its characterization

<正> 107 strains producing protease were screened from 260 strains of Ant-arctic psychrophilic bacteria,among which proteolytic activity of five strains wasmore than 45 U ml~(-1).The 16S rRNA gene sequences homology and phylogenet-ic analysis of five Antarctic psychrophilic bacteria showed that NJ276、NJ5-9、NJ16-70、NJ345 belonged to the described genus Pseudoalteromonas and NJ341belonged to the genus Colwellia.The growth and the protease characteristic offour Antarctic psychrophilic bacteria had been studied,and the result showedthat the optimal temperature for growth and protease-producing of four strainswas about 10℃.Their growth and protease-producing were still high during in-cubating 2-5 days.The maximum proteolytic activity occurred at pH 9 for fourAntarctic psychrophilic bacteria.The optimal temperature of protease action ofboth strains NJ276 and NJ5-9 was about 50℃,however,the optimal temperatureof protease action of both strains NJ341 and NJ345 was about 40℃,and theirproteolytic activity under 0℃ exhibited nearly 30% of the maximum activity,but their thermal stabilities were weaker.These results indicated that proteasesfrom NJ341 and NJ345 were low-temperature proteases.     

极地记录冰川和达尔克冰川流速的遥感监测研究

测定南极冰川的流速 ,对于研究南极冰雪物质平衡、南极环境变化及其对全球环境的影响有重大意义。本文论述了利用多时相卫星遥感影像监测冰川变化的原理和方法 ,通过对英格里特 .克里斯泰森海岸不同时期的遥感影像进行几何纠正和配准及叠加处理 ,测量和计算出极地记录冰川和达尔克冰川的平均流速 ,并对它们的变化特点进行了初步的分析和评价。     

地理信息系统在南极考察和研究中的应用

GIS在南极的应用包括空间数据采集和管理、测绘和制图、科学研究、环境保护、后勤管理和决策等各个方面。 SCAR的大地测量和地理信息工作组 (WG- GGI)每两年推出一批 GIS方面的国际合作项目 ,其中南极数字数据库 (ADD)、南极地理数据集成 (AGDI)、乔治王岛 GIS(KGIS)、空间数据标准等 GIS项目已取得显著成果 ,在南极研究领域产生了广泛的影响。本文介绍了国际上在南极开展的大量 GIS应用研究 ,为我国今后在该领域开展工作提供了参考与借鉴     

南极地区冰雪消失对全球大气环流和气候影响的数值模拟

本文利用全球大气环流模式通过数值模拟研究了北半球夏季南极地区冰雪覆盖的消失对大气环流和全球气候影响的过程。结果表明南极冰雪消失不仅影响南半球大气环流异常,而且通过引起热带环流异常如增强东亚季风环流和减弱Walker环流等引起北半球大气环流和我国夏季气候的异常。南极冰雪覆盖的消失将给全球气候带来严重后果。文中也对南极冰雪气候效应的动力学机制进行了讨论。     

基于DNA条形码对南极Yelcho站周边海域鱼类种类鉴定

南极鱼类是南极海洋生态系统的重要组成部分, 在食物网的物质循环和能量流动中起着重要的作 用。利用中国第32 次南极考察暨中智第2 次联合南极半岛综合科学考察采集Yelcho 站周边海域南极鱼类, 并基于形态学和DNA 条形码技术对其进行种类鉴定。序列相似性结果显示仅2 尾鱼类能准确鉴定到种, 剩 余6 尾属于模糊种; 结合GenBank 中的同源序列对其进行系统发育分析, 结果显示所有样品能明显分为4 个组群, 且各物种的最小种间遗传距离均高于该物种的最大种内遗传距离, 存在明显的条形码间隙, 证明 各物种鉴定结果的有效性。8 尾样品内存在3 个有效种, 南极鱼科7 尾, 裸南极鱼科1 尾, 在一定程度上反 映出Yelcho 站周边海域鱼类在物种组成和生物量上均以南极鱼科鱼类为主。     

5000L中国南极科学考察油囊设计与应用

油料保障是南极内陆科学考察的主要任务之一,随着考察用油量的增加,使用油桶运输效率低、转运劳动强度大、空桶回收困难等问题越来越突出,用油囊能有效地解决这些问题。本文介绍了5 000 L中国南极科学考察油囊设计,包括容量确定、结构设计、材料选择和加工成形等等,新研制的油囊应用于中国南极昆仑站考察,结果表明,能够较好地解决油桶存在的问题,同时能够满足南极内陆考察严酷环境的使用要求。     

澳大利亚南极政治浅析

澳大利亚非常重视南极政策研究,在充分认识其南极利益并明确了利益挑战的基础上,澳大利亚形成了较为完善的南极政策法律体系和管理制度。本文通过对澳大利亚南极利益及其行动目标的简要分析,结合澳大利亚在南极立法、南极管理及国际关系处理方面表现和相关活动,探讨了利益驱动下的澳大利亚南极活动图景,点明了其南极政策对维护其南极利益的重要作用。     

基于WebGIS的TB级南极遥感影像发布系统关键技术研究

我国已经完成南极地区多种类型高分辨率遥感影像的制图,其产品的数据量达到TB级,对这些影像进行网络共享有助于帮助人们更好地认识南极,也能提升我国在南极事务中的影响力.本文介绍了基于数据库以及WebGIS平台的TB级南极洲遥感影像图网络发布系统的设计与实现方法.以ArcGIS Server作为WebGIS平台,对各类遥感影...