南极微生物低温酶的研究进展

南极微生物 ,包括细菌、酵母及丝状真菌等 ,不但在南极的生态系统及物质的生物地球化学循环中扮演了重要角色 ,在基础研究和开发应用方面也具有广阔的前景。由于南极独特的地理位置及气候特征 ,形成了一个干燥、酷寒、强辐射的自然环境 ,生存于其中的微生物必然具备了相应独特的分子生物学和生理生化特性 ,如嗜盐和耐盐、嗜冷和适冷等特性。南极生物学研究的重点多侧重于生态和环境方面 ,即使进入２０世纪９０年代后期仍是如此 ,但随着ＥＡＳＩＺ（南极海冰区生态学研究）计划和ＣＳ ＥＡＳＩＺ（南极海冰区近岸和陆架系统生态学研究）计划…     

南极产低温几丁质酶菌株的筛选及分子鉴定

从南极普里兹湾深海底泥样品中分离得到一批嗜冷细菌,对这些嗜冷细菌进行了产几丁质酶菌株的筛选,对其中一株具有较高产酶活性的菌株AC167所分泌的几丁质酶进行了性质分析,并通过16S rDNA序列分析进行了菌株的分子鉴定。该菌株最适生长温度为10℃,最高生长温度为25℃,是典型的嗜冷菌,经16S rDNA序列比较及系统发育分析鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas)。该菌株只在低于25℃的条件下分泌几丁质酶,酶的最适反应温度为30°C,属于低温酶。     

南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性及理化性质鉴定

为了探索南极可培养土壤微生物的多样性,本研究对中国第31次南极科学考察采集自南极菲尔德斯半岛的5份土壤样品进行了细菌、真菌的分离培养。选择形态差异较大的细菌和真菌进行了16S rDNA和ITS鉴定及系统发育分析。最终共鉴定得到20个属的33株细菌和6个属的8株真菌,其中8株细菌,10株真菌序列相似性较低,可能是新种。该结果表明南极菲尔德斯半岛地区具有丰富的微生物多样性,其中假单胞菌属的细菌居多。对分离得到的细菌和真菌分别进行理化性质和胞外酶活性鉴定,实验结果显示,分离获得的细菌和真菌绝大多数可产生水解酶类并同化多种碳源。初步认定这些微生物在参与南极物质代谢、适应南极极端环境方面发挥作用。本研究丰富了对南极菲尔德斯半岛可培养土壤微生物多样性的认识,并筛选获得了一些产低温酶特性的菌株,这为极地微生物资源的利用研究奠定了基础。     

产过氧化氢酶菌株CE-1 的筛选与鉴定

经过含H2O2的平板初筛和摇瓶发酵复筛,从保存的水样中筛选到一株过氧化氢酶高产菌株CE-1,其所产过氧化氢酶活性和比活分别为1 356.2 U/mL和3 401 U/mg。菌株CE-1为革兰氏阴性杆状细菌,根据其形态特征、16S rRNA基因序列系统进化树分析和生理生化特性,以及属内不同种间性状差异等因素的综合分析,将菌株CE-1鉴定为气单胞属(Aeromonas)细菌。     

南极海洋低温萘降解菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

对从南极地区采集的嗜冷菌NJ41和NJ289的对萘降解特性进行初步研究.确定其最适的培养条件,并在最适培养条件下测定菌株的生长曲线和萘降解曲线.经分子鉴定,NJ41属于动球菌属(Planococcus sp.)、NJ289属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas sp.).实验表明:这2株嗜冷菌均可在以萘等芳香烃为唯一碳源的无机盐培养基中生长,并能够在低温环境(0～10℃)中高效地降解芳香烃;10℃,120 r/min,10 d时,NJ41对于萘的降解能力最高达48.8%,NJ289可达43.5%;温度对降解能力有很大的影响,NJ41和NJ289均在10℃时,具有最高的降解能力,温度升高降解能力下降,NJ41在超过25℃时则基本不具有降解能力,而NJ289在超过20℃时就不具备降解能力.     

南极菲尔德斯半岛潮间带沉积物细菌的多样性及分离菌产酶测定

摘要:南极菲尔德斯半岛具有多种不同特征的生态地理微环境,如长城科考站、企鹅岛、生物湾与黄金湾流域、半岛南部、碧玉滩等。这些区域因水文地质、动植物分布、人类活动程度等不同而具有明显的生态地理差异。本研究从这些微环境海岸潮间带采集了7份代表性沉积物样品,采用16S rRNA基因高通量测序方法,对其细菌类群的多样性以及环境理化因子的影响进行了比较分析;同时采用常规可培养鉴定方法,对样品的分离菌株产酶状况进行了初步测定。结果表明：整体上看,所有样品的细菌类群主要分布在45门、104纲、442属当中,表现出比较高的多样性。其中,优势菌门Proteobacteria主要分布在半岛南部、碧玉滩和生物湾潮间带沉积物物中,优势菌门Bacteroidetes主要分布在企鹅岛两侧和黄金湾潮间带沉积物,长城站潮间带沉积物的优势门为Firmicutes。相似生态微环境的潮间带沉积物具有不同的优势菌门和纲;而不同生态微环境潮间带沉积物却具相同的优势菌门和纲。有机氮（TON）、NH4+-N、NO3--N、PO43--P、NO2--N含量与企鹅岛两侧、生物湾、黄金湾潮间带沉积物的菌群多样性具有相关性,其中TON对生物湾样品的影响最大,而有机碳（TOC）对所有样品的影响较小。分离菌株的产酶实验表明：在企鹅岛、生物湾、黄金湾等动物频繁出没的潮间带样品中,蕴藏着一批产淀粉酶、酪蛋白酶、脂肪酶、七叶苷酶、过氧化氢酶能力较强菌株,这为今后进一步的应用开发提供了宝贵的低温产酶菌株来源。 关键词: 菲尔德斯半岛; 潮间带沉积物; 细菌类群多样性; 产酶菌株     

南极微生物对低温生活污水处理效果的初步研究

为了提高低温废水处理效果,筛选：和鉴定具有显著低温生活污水降解作用的南极微生物,并对其低温生活污水的处理效果进行了初步研究。实验结果表明,在0～5℃时。南极低温酋群对有机物的降解率显著高于中温菌的去除率,南极耐冷菌对NH3-N及TP均有一定的去除率。从南极低温茼群中筛选到5株蛋白质降解功能菌,4株脂肪降解功能菌,1株淀粉降解功能菌,2株烷烃降解功能菌和1株芳香烃降解菌,并通过16SrDNA序列对它们进行了鉴定,明确其菌属。这为寻求解决低温环境中废水处理的有效方法奠定了基础。     

南极低温降解菌的筛选、鉴定与低温降解适应性分析

以南极海洋细菌为研究对象,采用2216E和MMC液体培养基结合的方法,从菌种库里筛选南极低温降解菌,进行石油烃降解率测定、表型特征确定和16SrRNA分子鉴定,构建系统发育树,并对南极低温降解菌NJ49的低温降解适应性进行了初步研究。结果表明,3株南极海洋细菌NJ41、NJ49和NJ289可以在以柴油为惟一碳源和能源的培养基中生长,被视为南极低温降解菌;16SrRNA分子鉴定结果表明,南极低温降解菌NJ41、NJ49和NJ289分别属于Planococcus、Shewanella和Pseudoalteromonas属;NJ49通过改变脂肪酸组分的膜修饰方式适应低温降解。     

我国近海中度嗜盐菌的分离筛选及其产酶多样性分析

为了解我国近海中度嗜盐菌系统发育多样性及产酶特性,从天津、山东、江苏、福建、海南等地近海采集样品为研究对象,分离筛选得到108株中度嗜盐菌,其中有26株至少产一种酶。通过对其形态特征、生理生化、16SrRNA基因序列及系统进化树进行分析,将26株菌鉴定为细菌域的Halomonas、Idiomarina、Virgibacillus、Pontibacillus、Oceanobacillus、Halobacillus和Marinilactibacillus属的菌株。它们与相应属的模式菌株16SrRNA基因序列相似性在97%~100%不等,其中有些菌株可能代表不同的分类单元。底物特异性试验表明,分离的26株中度嗜盐菌13株产蛋白酶,19株产淀粉酶,13株产酯酶,4株产纤维素酶。其中6株产3种酶,11株产2种酶。研究结果表明中度嗜盐菌具有系统发育和产酶多样性,同时蕴藏着较多新的微生物类群,为嗜盐微生物资源应用开发提供了参考。     

浙江镇海潮间带沉积物中可培养微生物初步研究

针对浙江镇海潮间带沉积物样 品,采用纯培养法分离培养海洋微生物,并基于16S rRNA基因序列,开展系统发育学研究,分析沉积物细菌群落结构及多样性。分离获得细菌39株,16S rRNA基因序列分析表明,这些菌株分别属于厚壁菌门Firmicutes(51. 3%)、变形杆菌门Proteobacteria(30.8%)、拟杆菌门Bacteroidetes(15. 4%)和放线菌门Actinobacteria(2. 6%)4个类群。厚壁菌门和变形杆菌门的菌株主要归属于芽孢杆菌纲Bacilli和a-变形杆菌纲Alphaproteobacteria,它们可能在近海海洋生态系统的元素地球化学循环中发挥了重要作用。此外,部分菌株16S rRNA基因序列与已报道物种的相似性较低,可能代表了新的分类单元。研究丰富了浙江近海微生物种质资源,并拓展了对浙江近海可培养细菌多样性的认识,为今后开发利用海洋微生物资源积累了资料。     

北极海洋沉积物中可培养细菌及其多样性分析

利用Zobell 2216E培养基和涂布平板法对北极海洋沉积物中可培养细菌进行分离纯化,并利用16SrRNA基因进行分子鉴定与系统发育分析。根据菌落形态学特征,从59个站点的沉积物样品中共分离纯化获得570株细菌;基于16SrRNA基因的分子鉴定与系统发育分析表明,分离到的可培养细菌分别属于细菌域的4个门,5个纲,12个目,23个科,47个属,102个种,其中γ-Proteobactria占绝大多数;有14株菌株与模式菌株的16SrRNA基因序列相似性小于97%,为6个潜在的新种。北极海域的海洋沉积物中存在着丰富的微生物种质资源,为开发新型生物活性物质和特殊功能基因打下了基础。     

南极罗斯海氧化还原敏感元素沉积地球化学特征及其古海洋意义

大洋深部氧化还原环境与深部水体流通状况以及表层水体生产力密切相关。表层生产力与深部流通性变化影响着有机碳-呼吸CO2的转化及其在海洋-大气中的转移,最终与大气CO2分压(pCO2)变化密切相关。故探明大洋深部氧化还原环境的变化对于解决大气pCO2冰期旋回机制具有重要意义。本次研究以中国第31和32次南极科考获得的南极罗斯海柱状岩心ANT31-R23及表层样为研究材料。通过元素钙、钛,以及氧化还原敏感元素(RSE)锰、钼、镍、钴、镉的测试分析,以表层样中RSE与Ti的比值作为判断ANT31-R23孔中相应RSE富集程度的背景值。结果显示,Mn在沉积期均表现出富集,表明罗斯海深部在该孔沉积期为氧化环境。根据Mn在不同层位出现的富集峰识别出4次强氧化脉冲事件,可能由南大洋底层水流通性增强和/或生产力降低导致。4次氧化脉冲事件层位中Mo、Ni、Co的明显富集,是由于锰(氢)氧化物对其捕获或吸附所致。此外,推测分析认为罗斯海对冰期大气pCO2降低似乎没有明显贡献,但很可能对冰消期大气pCO2迅速升高起重要作用。然而这些有关南极罗斯海深部氧化还原环境与大气pCO2变化之间关联的推测,有待后续该孔精确年代模式的构建,方可进一步验证。     

南极罗斯海柱样沉积物中有机碳和氮元素地球化学特征及其来源

南极周边海域沉积物中的有机碳和氮元素地球化学特征对于深入研究全球碳循环和海洋生态环境演变具有重要意义。本文对取自南极罗斯海的RBA08C柱状样沉积物进行了有机碳和氮元素地球化学特征分析。结果表明：RBA08C柱样中TOC含量在顶部0~12cm呈现随柱深增加而降低的趋势, 自12cm以深含量总体相对稳定; TN总体具有与TOC相同的变化趋势, 两者含量变化呈现较强正相关性, 说明可能具有相同来源; 沉积物TOC/TN比值和δ13C值揭示RBA08C柱样有机质主要为海洋生源沉积, 其含量变化应主要受控于上层水体生产力、沉积速率和氧化还原环境等因素的共同作用; RBA08C柱样的TOC埋藏率约为50%, 与位于普里兹湾埃默里冰架边缘的IS-4站柱样相同, 加之较为相近的TOC和TN含量及变化趋势, 表明两者可能具有相近的沉积速率, 其所在的海区是南极海域较重要的碳循环和碳储区。     

Microalgal Communities of the Sea Ice, Ice-Covered and Ice-Free Waters of Wood Bay (Ross Sea, Antarctica) During the Austral Summer 1993 – 94

Abstract. During the austral summer 1993 – 94, microalgal density and biomass were investigated in the sea ice, in the underlying water column, in the melt water and during the formation of the sea ice. Of the 96 taxa identified, 59 were diatoms and 32 were dinoflagellates. Among the remaining five species, Pseudopleurochloris antarctica  was very abundant both in the sea ice and in the ice-free waters. Cell densities and biomass of microalgae were higher in the bottom of the sea ice and during the formation of the ice than in the seawater, and diatoms were the dominant group at higher microalgal biomass. Among these, Entomoneis kufferathii , Chaetoceros dichaeta and Fragilariopsis species were the most common taxa.     

南极罗斯海重力场特征及莫霍面深度反演

本文基于中国南极考察第30航次、第32航次所获得的实测重力资料,结合NGDC资料,开展12个航次重力场数据的平差融合工作,全部386个交点平差后标准差减小为±1.53×10^-5 m/s²,与卫星重力差值平均值为1.49×10^-5 m/s²,均方差为±3.81×10^-5 m/s²,并在此基础上采用频率域界面反演法计算莫霍面深度。研究发现,与沉积盆地对应重力异常低值相悖,在罗斯海北部盆地、维多利亚地盆地、中央海槽、东部盆地4个主要盆地腹地却表现为重力异常高值,跨度达100 km以上。莫霍面深度分布整体呈南深北浅之势,范围为10～28 km。伴随着罗斯海西部盆地的多次拉张及岩浆活动,该区域的地壳厚度和莫霍面深度高值和低值相间分布,并表现出越来越大的差异性。综合剖面结果表明,罗斯海重力异常值的长波长变化与莫霍面的起伏呈正相关关系,但是反演的莫霍面深度与区域重力场特征并非完全对应,所以岩浆底侵和地壳侵入仍不足以导致罗斯海盆地的重力异常或盆地几何形状。     

晚更新世以来南极罗斯海陆坡沉积物岩芯常量元素地球化学特征及其古环境意义

基于中国第32次南极科学考察在罗斯海外陆坡扇区获取的ANT32-RA05C岩芯,开展常量元素地球化学研究,探讨地球化学特征及其古环境意义。结果表明,ANT32-RA05C岩芯以分选差的混合冰海沉积物为主,含有大量的冰筏碎屑（平均29.76%）,并含有一定量生物硅（平均4.81%）。化学元素定量测试表明,沉积物常量元素配分模式为SiO2＞Al2O3＞Fe2O3＞Na2O＞K2O＞MgO＞CaO＞TiO2＞P2O5＞MnO,其中含量最高的常量元素为Si,主要来源于陆源碎屑（石英）和硅质生物沉积（生物硅）。对比XRF元素连续扫描与定量测试结果发现,Si、Ca等相关性较高,可用作高分辨率环境研究。结合环境指标研究发现,晚更新世MIS 7末期以来,常量元素含量变化与南极气候具有良好的对应关系,主要反映了气候对物源和环境的控制,气候转暖通常对应于冰山和初级生产力输入增强,气候转冷对应于冰山和初级生产力输入受限。该岩芯对重建罗斯海古气候演变,深化对罗斯海古环境认识有重要意义。     

南极普里兹湾外海沉降颗粒物通量、组成变化及其与罗斯海对比研究

在南极普里兹湾外开阔海域布放时间系列沉积物捕获器,研究沉降颗粒物中生源组分(生物硅、有机质、碳酸钙)通量、组成、来源及元素的摩尔比值的生物地球化学意义,结果表明Ⅲ-1+站在1000m处颗粒物总通量的变化为13.00~334.59mg/(d·m2),颗粒物中以生物硅为主,占总通量的80%以上;各组分通量呈现明显的季节性变化.结合罗斯海沉降颗粒物通量和元素的摩尔比值的对比研究表明,研究海域1000m深的沉降颗粒物中生物硅与有机碳元素摩尔比值、无机碳与有机碳的元素摩尔比值较高,表明研究海域生物硅与有机碳生物地球化学循环过程是非耦合的,生物活动有效地将CO₂由表层水中移出.     

Distrubution of Dissolved and Particulate Iron, copper and Manganese in the Shelf waters of the Ross sea (Antarctica)

Abstract. During the austral summer 1997–98, within the framework of the activities of the Climatic Long-term Interaction for the Massbalance in Antarctica (CLIMA) Project of the Italian National Program for Antarctic Research (PNRA) in the Ross Sea, measurements were conducted to focus on the role of dissolved iron, copper and manganese as micronutrients, and on their distribution in suspended particulate matter in different water masses. Sampling was carried out in two selected shelf areas, both important for formation and mixing processes of the water bodies.
Metal data were evaluated together with physical measurements and classical chemical parameters such as oxygen and nutrients.
In both the studied areas, the distribution of dissolved metals along the waste column confirmed their micronutrient behaviour, showing depletion where phytoplanktonic activities occurred.
The trend of particulate metals underlined the scavenging phenomena along the water column and presented an interesting correlation at intermediate depths with the amount and origin of suspended matter.