白令海和楚科奇海表层沉积物中多环芳烃降解微生物多样性

为了研究白令海(海盆及陆架)至楚科奇海陆架表层沉积物中多环芳烃(PAHs)降解菌的多样性,并获得新的PAHs降解菌资源。在GC-MS分析沉积物中PAHs种类和含量的基础上,以萘、菲和芘的混合物为唯一碳源和能源对表层沉积物样品进行富集,通过平板分离鉴定可培养菌株,并验证其降解能力;同时利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和Illumina高通量测序技术分析降解菌群结构。GC-MS测定结果表明,14个表层沉积物中PAHs总干质量介于32.99~276.97ng/g。富集菌群中共分离获得51株可培养细菌,平板纯培养、PCR-DGGE及Illumina测序结果均表明,菌群中优势的降解菌是γ-proteobacteria的Marinobacter,Pseudoalteromonas,Pseudomonas和Actinobacteria门的Dietzia菌。此外,Illumina测序结果还表明14个降解菌群在菌群结构组成上,可分为海盆区和陆架区两种类群;同时检测到一些低丰度的海洋专属PAHs降解菌,如Cycloclasticus,Alteromonas和Neptunomonas等。本文结果将加深对白令海及楚科奇海表层沉积物中PAHs降解菌资源与生物多样性的认识。     

近海沉积物与水体中天然大分子聚合物降解菌的原位富集与多样性分析

本研究选取5种海洋动植物大分子高聚物或其天然组织,包括虾壳、鱼鳞、海带叶片、几丁质和壳聚糖,分别在海水表层和沉积物环境中进行富集,定期取样,通过高通量测序分析菌群多样性。结果发现,不同有机物原位富集的细菌多样性存在较大的差异,而且同种底物在海水表层与沉积物中的降解菌菌群差异较大。从物种多样性看,在海水表层环境中富集的鱼鳞样品种群最丰富,而沉积物环境中富集的海带叶片样品菌群多样性最低,除其优势菌群为热袍菌门外,其他所有富集物中优势菌均为变形菌门。其中脱硫杆菌科、黄杆菌科、脱硫弧菌科和弧菌科占有较大比例,脱硫杆菌科在所有样品中优势较大,黄杆菌科在海水表层环境样品中为优势菌群,弧菌科在沉积物样品几丁质和壳聚糖样品中占比较高。本研究通过对同种海洋环境中不同富集样品之间以及同种底物不同环境中富集菌群之间的比较,分析结果得到了原位条件下参与大分子聚合物降解的菌群种类,但有待于在更多不同的海域富集物中进行验证。     

南沙深海沉积物中石油降解菌的分离鉴定和多样性分析

为了解我国南沙海域中石油降解菌的多样性,认识其在环境自净中作用并获得用于石油污染生物修复的菌种资源,以不同链长烷烃及支链烷烃对南沙深海沉积物样品进行富集与烃降解菌的分离鉴定,并结合16S rRNA基因文库和DGGE技术对降解菌群的结构进行了分析.结果表明：通过16S rRNA基因文库构建及PCR-DGGE分析发现,不同链长烷烃富集后的菌群中,食烷菌（Alcanivorax）在各降解菌群中都是绝对优势菌;另外,除烃海杆菌（Marinobacter hydrocarbonoclasticus）、海绵假单胞菌（Pseudomonas pachastrellae）,以及Idiomarina与Kangiella属的细菌也是菌群中较重要的优势菌.此外,通过2种平板培养基从烷烃富集的降解菌群中分离获得了8个不同属的细菌.本研究还首次发现Kangiella属（食烷菌科）的细菌可能参与了烷烃降解.南沙沉积物烷烃降解菌多为γ-Proteobacteria;其中,食烷菌科（Alcanivoraceae）（Alcanivorax与Kangiella属）的细菌在降解菌群中是绝对优势菌,假单胞菌与海杆菌在烷烃降解过程中也起着重要作用.     

潮间带沉积物厌氧烃降解细菌的多样性及Desulfovibrio subterraneus ND17的分离鉴定

潮间带作为海陆交界处,易受到来自海洋的石油污染,且各类石油烃进入沉积物后的降解过程尚不清楚。前人在各类生境中对好氧微生物烃降解方面已有较多研究,但对近海潮间带环境中的厌氧烃降解鲜有报道。本研究对青岛女岛湾潮间带沉积物深层样品以混合烃（中长链烷烃、多环芳烃）为碳源,硫酸盐作为电子受体进行厌氧富集培养。富集菌群的细菌多样性表明在混合烃作为碳源的作用下,优势菌群转变为脱硫叠球菌科（Desulfosarcinaceae）、脱硫杆菌科（Desulfobacteraceae）等具有石油烃降解潜力的硫酸盐还原菌。经分离纯化得到一株厌氧烃降解菌ND17,与地下脱硫弧菌属模式种Desulfovibrio subterraneus HN2T 16S rRNA基因序列的相似度为99.93%。进一步实验表明,菌株ND17在厌氧条件下对二十四烷和菲的降解率可分别达到53.9%和35.7%。这也是首次对脱硫弧菌属单菌在厌氧条件下进行石油烃降解的研究。脱硫弧菌作为一种广泛分布在厌氧环境的细菌,本研究为进一步认识其在海洋石油污染环境中的修复潜力提供了支撑。     

胶州湾沉积物中石油降解菌的降解能力及多样性研究

2013年青岛输油管道爆炸,大量石油污染了附近海岸。课题组采集了污染的沉积物样品,以原油为唯一碳源和能源,富集了四个石油降解菌群。生物多样性和群落分析表明,Luteibacter、Parvibaculum 和属于食烷菌科的一个属是降解菌群的主要优势菌,都属于变形菌门。从石油降解菌群中分离筛选,获得了9株具有不同16S rRNA基因序列的降解菌,分别属于8个属。重量法测定降解菌的石油降解率,其中5株的石油降解率大于30%。GC-MS分析结果表明,石油降解菌多倾向于降解烷烃,对多环芳烃的降解能力较差,其中5株细菌的烷烃降解率较大,仅1株菌D2对多环芳烃的降解率较大,其降解率在34.9%到77.5%。通过对高通量数据的分析,表明食烷菌属是菌群A和菌群E的主要降解菌群,其中筛选获得的菌株E4可能是菌群E的一株优势降解菌。本研究所筛选菌株证明了其石油降解潜力,为油污染海滩生物修复提供了菌株资源。     

深海沉积物中龙须菜降解菌群的筛选与鉴定及多样性分析

以龙须菜为唯一的营养源对深海沉积物进行富集和筛选,获得一个可降解龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)、紫菜(Porphyra umbilicalis)和海带(Laminaria japonica)产生还原性寡糖的菌群.通过16S rRNA序列及16S rRNA-RFLP分析对该菌群中的细菌多样性进行了研究.结果表明,降解菌群中的细菌组成主要为弧菌属(Vibrio,8株)、火色杆菌属(Flammeovirga,7株)和希瓦氏菌属(Shewanella,5株),其中希瓦氏菌属和火色杆菌属的细菌在菌群中的丰度较高.采用龙须菜为唯一营养源的筛选培养基对菌群中的细菌进行分离,获得4株具有琼胶酶活力的细菌,包括2株火色杆菌属和2株希瓦氏菌属细菌.培养和未培养的结果均表明火色杆菌和希瓦氏菌这2个属为所研究的深海沉积物主要的龙须菜降解菌.对原始降解菌群和所分离的关键菌株进行了龙须菜酶解产糖能力的比较,结果发现菌群中的弧菌属菌株虽然自身没有酶解龙须菜的能力,但可能可以协助关键菌株,提高菌群对龙须菜的降解效率.因此本研究中所获得的菌群和菌株有望在琼胶寡糖的绿色生产中得到广泛应用.     

菲降解菌的分离鉴定及其降解性研究

采用微生物富集培养分离法对南洋油田不同油样中的菲降解菌进行了分离鉴定。分离得到2株以菲作为唯一碳源和能源的细菌菌株S17和S28,经革兰氏染色及显微镜形态观察,发现两者都是具有极生单鞭毛的革兰氏阴性、无芽孢杆菌。根据生理生化特性分析,以及16S rDNA序列同源性分析,两者属于假单胞菌属的不同种。菌株S17与食树脂假单孢菌(Pseudomonas resinovorans)序列同源性为97%;菌株S28则为高温假单胞菌(Pseudomonas thermaerum),其序列同源性达到100%。在以菲为唯一底物的条件下,菌株S28的生长速度是S17的2倍多,第4天即达到最大生长量,但是对于菲的降解而言,两者都在第10天达到最大,降解率分别为88.86%和82.02%,但是二者在起始的两天内对菲的降解效率最高,分别达到70.21%和72.74%,因此可用于菲污染的快速治理领域。     

南极罗斯海区域可培养微生物分离鉴定及产低温酶能力初步筛选

为了利用南极微生物资源、探索南极罗斯海区域可培养微生物多样性,利用传统平板培养法对中国第33次南极科学考察采自南极罗斯海6个站位的海洋沉积物样品进行了细菌、真菌的分离培养。经细菌16S rRNA、真菌ITS基因序列检测及系统发育分析,共获得5个属的36株细菌和6个属的29株真菌。其中嗜冷杆菌属为优势细菌类群,枝孢属为优势真菌类群。该结果表明南极罗斯海区域具有丰富的微生物多样性。细菌API 20 NE生理生化及真菌产胞外酶活性实验显示,分离得到的细菌和真菌绝大多数都有低温酶活性。研究结果为南极罗斯海区域可培养微生物的多样性认识和低温酶产生菌资源获取与开发利用提供了支撑。     

环境污染物萘、蒽、菲、芘的好氧微生物降解

多环芳烃（PAHs）是环境污染物，具有致癌性和致突变性。选取香港米埔红树林淤泥富集微生物，研究红树林微生物对PAHs的好氧降解。试验观察到，萘、蒽、菲、芘在液体培养条件下均有较强的挥发性。多底物培养液中的菌群浓度明显高于单底物系统。多次连续转接使培养液中的细菌生长能力增强。初始底物浓度可影响细菌生长速率，底物浓度过低或过高均不利于细菌生长。从分离得到的降解菌中选取豚鼠气单胞菌Aeromonascaviae WⅡ和斑点气单胞菌Aeromonas punctata TⅡ进行单菌降解试验，结果表明，豚鼠气单胞菌WⅡ能够高效降解4种底物，而斑点气单胞菌TⅡ能够高效降解萘、蒽和芘3种底物。另外还发现斑点气单胞菌TⅡ能够明显降低水中菲的挥发速度。     

青岛近海样品中聚丙烯微塑料降解微生物的富集培养及活性研究

本文以PP为唯一碳源对青岛近海海水和沉积物样品中的微生物进行实验室富集培养,对不同富集时间的富集水样及微塑料附着细菌的群落结构进行分析并对富集40 d的PP附着细菌进行分离、鉴定及PP降解活性检测。通过16S rRNA基因高通量测序及分析,发现PP附着细菌出现明显的群落演替,群落多样性随富集时间的延长而增大。PP附着细菌在富集过程中,γ-变形菌纲假单胞菌属(Pseudomonas)和不动杆菌属(Acinetobacter)细菌占绝对优势,其次为α-变形菌纲扎瓦尔金氏菌属(Zavarzinia)及拟杆菌纲(Bacteroidia)细菌。富集培养获得的铜绿假单胞菌LXI681(Pseudomonas aeruginosa)和反硝化无色杆菌LXI668(Achromobacter denitrificans)对PP具有降解活性。本研究为缓解PP微塑料污染提供了潜在的微生物菌种资源。     

南、北极海洋不同种类细菌分离株中DMSP-依赖型脱甲基酶基因dmdA的系统发育多样性

Dimethylsulfoniopropionate(DMSP) is mainly produced by marine phytoplankton as an osmolyte, antioxidant,predator deterrent, or cryoprotectant. DMSP is also an important carbon and sulfur source for marine bacteria.Bacteria may metabolize DMSP via the demethylation pathway involving the DMSP demethylase gene(dmdA) or the cleavage pathway involving several different DMSP lyase genes. Most DMSP released into seawater is degraded by bacteria via demethylation. To test a hypothesis that the high gene frequency of dmdA among major marine taxa results in part from horizontal gene transfer(HGT) events, a total of thirty-one bacterial strains were isolated from Arctic Kongsfjorden seawater in this study. Analysis of 16S rRNA gene sequences showed that,except for strains BSw22118, BSw22131 and BSw22132 belonging to the genera Colwellia, Pseudomonas and Glaciecola, respectively, all bacteria fell into the genus Pseudoalteromonas. DmdA genes were detected in five distantly related bacterial strains, including four Arctic strains(Pseudoalteromonas sp. BSw22112, Colwellia sp.BSw22118, Pseudomonas sp. BSw22131 and Glaciecola sp. BSw22132) and one Antarctic strain(Roseicitreum antarcticum ZS2–28). Their dmdA genes showed significant similarities(97.7%–98.3%) to that of Ruegeria pomeroyi DSS–3, which was originally isolated from temperate coastal seawater. In addition, the sequence of the gene transfer agent(GTA) capsid protein gene(g5) detected in Antarctic strain ZS2–28 exhibited a genetically closely related to that of Ruegeria pomeroyi DSS–3. Among the five tested strains, only Pseudomonas sp. BSw22131 could grow using DMSP as the sole carbon source. The results of this study support the hypothesis of HGT for dmdA among taxonomically heterogeneous bacterioplankton, and suggest a wide distribution of functional gene(i.e., dmdA) in global marine environments.     

2株南极海洋寡营养细菌（Alteromonas stellipolaris）脂多糖对三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）非特异性免疫活性的影响

从2株南极海洋寡营养细菌（Alteromonas stellipolaris,菌株AT82和AT52）中提取脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）,分不同处理组免疫注射三疣梭子蟹,在免疫后第3、6、9、12天分别检测梭子蟹血清的抗菌活力、溶菌酶活力、超氧化物歧化酶活力、酚氧化酶活力和过氧化物酶活力等非特...     

CO2加富培养对鼠尾藻克制赤潮异弯藻效果的影响

采用实验生态学的方法,研究了大型海藻鼠尾藻(Sargassum thunbergii)对赤潮微藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的克生效应及其对 CO2加富的响应变化.结果表明,正常培养的鼠尾藻新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液能够导致中肋骨条藻的细胞密度显著降低(P<0.05), CO2加富培养的鼠尾藻新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液能够更加明显地抑制中肋骨条藻种群生长(P<0.01).实验结果证实鼠尾藻对中肋骨条藻具有克生效应,而 CO2加富培养引起了鼠尾藻对中肋骨条藻克生效应的变化,使其对中肋骨条藻生长的抑制作用显著加强.正常培养的鼠尾藻培养水过滤液能够显著抑制中肋骨条藻的生长(P<0.05),而 CO2加富培养的鼠尾藻培养水过滤液对中肋骨条藻的生长没有表现出明显的影响(P>0.05),因此推测 CO2加富培养可能改变了鼠尾藻对中肋骨条藻克生作用的方式,作用方式由分泌克生物质转变为细胞直接接触转递.     

大菱鲆家系选育二代7种免疫因子的分析

为选育高成活率的大菱鲆(Scophthalmus maximus)抗鳗弧菌(Vibrio anguillarum)群体,对30个大菱鲆选育二代家系(F2)和1个普通养殖群体进行鳗弧菌攻毒实验(周期为14 d),统计分析死亡率。选取死亡率不同的6个选育家系和普通养殖群体构成7个实验组,采用半定量-聚合酶链反应(semi-quantitative polymerase Chain reaction,RT-PCR)技术对它们肝脏、脾脏、头肾的相关免疫因子——溶菌酶(Lysozyme)、抗菌肽(Hepcidin)、热激蛋白70(HSP70)、热激蛋白90(HSP90)、免疫球蛋白(Ig M)、C-型凝集素(C-type lectin)、Lily-型凝集素(Lily-type lectin)的表达量开展研究,并应用SPSS 16.0软件对攻毒前后各免疫因子的表达量与攻毒后存活率之间的相关性进行分析。研究结果表明:攻毒前后选育家系幼鱼肝脏、脾脏、头肾中7个免疫因子的表达量普遍高于普通养殖幼鱼,且在7个实验组中,攻毒后的表达量相较攻毒前均呈现下降趋势;攻毒前,肝脏中lysozyme、Ig M的表达量与存活率为极显著性正相关(P0.01),HSP70、HSP90、C-type lectin、Lily-type lectin的表达量与存活率为显著性正相关(P0.05);脾脏中,Hepcidin、HSP70和HSP90的表达量与存活率为极显著性正相关(P0.01);头肾中,HSP70的表达量与存活率为显著正相关(P0.05)。综上,可以推断选育家系相对于普通养殖群体大菱鲆抗鳗弧菌性能更强,且7种免疫因子在鳗弧菌感染鱼体的过程中发挥重要的抗感染作用;从F2中获得一个抗鳗弧菌性能较强的家系(23号),可用于今后大菱鲆抗鳗弧菌品系的选育指导工作,为大菱鲆高成活率群体的选育提供参考资料和理论依据。     

南、北极近岸海水中好氧不产氧光合基因pufM的多样性

好氧不产氧光合(AAP)细菌因其具有利用溶解性有机物及光能的能力,在海洋碳循环及能量流动中发挥着重要的作用。该类细菌广泛分布在海洋环境中,其在不同生境中的多样性已被调查。但到目前为止,人们对于高纬度地区好氧不产氧光合细菌的认识还较为缺乏。有鉴于此,本研究基于编码光反应复合物上一个色素结合蛋白亚基的pufM基因,对北极王湾及南极乔治王岛近岸水体中夏季好氧不产氧光合细菌的多样性进行了检测。针对2个王湾站位和2个南极麦克斯维尔湾站位构建了4个pufM基因克隆文库,获得674个阳性克隆子。北极克隆子全部由α-变形细菌组成,而南极克隆子则包括α-变形细菌及β-变形细菌。来源于类似红细菌科的pufM基因在所有样品中皆占据优势。此外,与一株滴状亚硫酸盐杆菌中质粒编码的pufM基因存在亲缘关系的序列,在南、北极样品中均占优势。结果表明海洋环境中的pufM基因存在跨极甚至是环球分布。与此同时,南、北极序列之间的差异,也表明了极地地方种的存在。这些结果显示,作为好氧不产氧光合细菌的红细菌科在两极的近岸水体中具有重要的地位。     

水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响

滨海湿地因受河流和海水的交互作用,其土壤氧化还原电位及营养元素等条件复杂且处于不断变化之中,为了阐明此种环境下不同水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响,尤其是对铁还原菌群落结构的影响,作者以黄河三角洲滨海湿地为对象,研究了淹水和非淹水芦苇湿地表层(0~30 cm)土壤理化特性、微生物多样性(采用T-RFLP技术)和培养条件下湿地土壤微生物的Fe(III)还原能力的变化。结果表明,淹水芦苇湿地土壤有机碳、全氮、盐度、Fe(II)含量和pH值显著(P0.05)高于非淹水芦苇湿地土壤,而淹水芦苇湿地土壤铵态氮含量显著(P0.05)低于非淹水芦苇湿地。淹水芦苇湿地土壤主要优势细菌和古菌分别为铬还原菌属(Alishewanella)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina);而纤维单胞菌属、食酸菌属(Acidovorax)、地杆菌属(Geobacter)、硫杆菌属(Thiobacillus)和甲烷八叠球菌属分别为非淹水芦苇湿地土壤主要优势细菌和古菌。淹水芦苇湿地土壤主要优势铁还原菌为副球菌属(Paracoccus)、地杆菌属、铬还原菌属和硫单胞菌属(Thiomonas),而非淹水芦苇湿地土壤为地杆菌属和固氮螺菌属(Azospira)。说明淹水能增加芦苇湿地土壤细菌、古菌和铁还原菌的多样性。培养条件下,淹水芦苇湿地土壤铁还原菌的还原Fe(III)能力在培养后期(25d后)低于非淹水芦苇湿地,说明淹水条件在一定程度上抑制了芦苇湿地土壤铁还原菌的铁还原能力。     

中国近海洄游日本鳗鲡(Anguilla japonica)玻璃鳗肠道微生物菌群分析

为研究长江口日本鳗鲡玻璃鳗肠道菌群的结构与多样性特征,初步探究野生鳗鲡仔鱼的营养需求,分别采集浙江台州市、舟山市以及江苏盐城市邻近海域的玻璃鳗样品,利用16S rDNA扩增子测序技术,分析三个采样点玻璃鳗肠道优势菌群及营养代谢相关的功能差异。结果显示,三个采样点的玻璃鳗肠道菌群均以变形菌门(Proteobacteria, 68.7%～82.0%)和放线菌门(Actinobacteria,4.2%～19.0%)为主要优势菌门。在属分类水平上,不动杆菌属(Acinetobacter, 12.4%～17.3%)和假单胞菌属(Pseudomonas, 8.07%～13.03%)丰度较高,属固定优势菌属。此外,每个采样点样本中都含有丰富的独特细菌群,包括台州市的气单胞菌属(Aeromonas)、舟山市的内生单胞属(Endozoicomonas)和丙酸杆菌属(Cutibacterium)以及盐城市的嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和稳杆菌属(Empedobacter),推测是受采样点不同水环境因素影响。不动杆菌、假单胞菌、内生单胞菌等菌属在多种鱼类肠道中有着消化蛋白质的功能,气单胞菌虽属于...     

Spatial and temporal patterns in bacterial abundance, production and viral infection in a temporarily open/closed southern African estuary

The spatial and temporal patterns in bacterial abundance, biomass, production, nanoflagellate abundance and the loss of bacterial production due to viral lysis were investigated in a temporarily open/closed estuary along the eastern seaboard of southern Africa over the period May 2006 to April 2007. Bacterial abundance, biomass and production ranged between 1.00 × 10⁹ and 4.93 × 10⁹ cells l⁻¹, 32.43 and 108.59 μg C l⁻¹ and 0.01 and 1.99 μg C l⁻¹ h⁻¹, respectively. With a few exceptions there were no significant spatial patterns in the values (P > 0.05). Bacterial abundance, biomass and production, however, demonstrated a distinct temporal pattern with the lowest values consistently recorded during the winter months. Bacterial dynamics showed no effect of mouth opening events. Nanoflagellate and bacterial abundances were significantly correlated to one another (P < 0.05) suggesting a strong predator-prey relationship. The frequency of visibly infected bacterial cells and the number of virus particles within each bacterial cell during the study demonstrated no significant temporal or spatial pattern (P > 0.05) and ranged from 0.5 to 6.1% and 12.0 to 37.5 virus particles per bacterium, respectively. Viral infection and lysis was thus a constant source of bacterial mortality throughout the year. The estimated percentage of bacterial production removed by viral lysis ranged between 7.8 and 88.9% (mean = 30.3%) of the total which suggests that viral lysis represents a very important source of bacterial mortality during the study.     

不同碳源富集的石油烃降解菌群结构的分析

以原油和正十六烷为唯一碳源,从长期受石油污染的环境中富集和分离具有不同功能的石油烃降解菌,并利用平板法和PCR-DGGE法时不同碳源富集到的菌群结构进行分析.结果表明,利用2216E平板从以原油和正十六烷为碳源的富集液中各得到两株菌,分另11为TJ-1、TJ-2和TJL-1和TJL-2,分子生物学方法鉴定结果表明,这4株菌分别为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、威尼斯不动杆菌(Acinetobacter venetianus)、Oceanobacillus picturaeP和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus).PCR-DGGE分析结果表明,以原油和正十六烷为碳源的富集液中优势菌分别有5种和2种,且2种富集液中的优势菌明显不同.对比PCR-DGGE和平板法分析结果,可以看出PCR-DGGE法能够提供更全面的菌群结构信息.