深海微生物研究进展

海洋占地球表面的70 %以上 ,虽然与陆地的某些生态环境相比 ,海水 ,尤其是深海 ,营养相对贫乏 ,微生物活动不是十分剧烈 ,但从海水表面到108600m深的海底淤泥中都存在着微生物。近年来 ,海洋微生物的研究日益被重视 ,对海洋微生物的生态调查、生理和遗传特征以及开发利用都有许多研究[1～3]。深海是一个特殊的生态环境 ,这里永久低温 (火山口除外)、高压、黑暗。对深海微生物的研究不仅有助于了解生命的起源 ,而且可以了解各种极端微生物的生活特性 ,有助于对深海微生物资源的开发利用。1深海生态环境的特征深海一般指1000m以下的海洋 ,占地…     

北极地区深海微生物研究进展及对策

对北极地区深海微生物研究进展进行了综述和展望分析,并提出强化我国北极深海微生物研究的对策,以期为相关研究和决策提供参考。综述表明北极深海微生物具有丰富的多样性,是数量巨大的遗传基因资源承载者,群落结构表现出显著的空间分布差异,在北极深海食物链中可能发挥着基础性作用。展望分析提出聚焦北极深海这一特殊的极端环境,开展微生物多样性和地理分布特征研究、新颖遗传生化功能挖掘以及多尺度生态系统下微生物与环境变化的研究具有重要意义和价值。建议我国顶层布局、构建北极深海微生物协同研究体系,提升专用配套仪器装备保障能力,全面推进相关研究工作。     

深海生物原位实验与生态监测研究进展

深海在黑暗、高静水压、低温(黑烟囱等热液系统除外)和寡营养的极端环境下形成了特殊的生境。对深海生物/微生物的研究,不仅可以揭示各种深海生物的生理代谢特性和动态变化规律,而且有助于深海生物资源的开发利用,特别是深海微生物碳循环机制的相关研究可为全球实现碳中和目标提供新的路线图。研究深海生物的首要条件是获得大量保持原位特性的样本,然而传统深海采样手段的局限可能导致深海相关研究结果无法反映深海环境下真实的生命过程,亟需发展满足深海生物原位研究的采样方法和生态监测技术。本文对深海生物研究现状,相关科学问题和原位组学研究进展,以及原位生态监测装备研发和应用进行综述,并对深海原位生物实验室进行了展望。     

微生物学向深海进军

论述全球的深海概念,包括深于1000m的各种海域,如大洋、远海、一些海湾、海峡、海沟、海槽、深渊、超深渊等。认为深海环境包括3个单元：深海海平面上的空气、海洋表层至海底间的深水体和表层沉积物／岩石及以下部分。在此环境繁衍了深海上空气微生物、深水微生物及深海地微生物,对这三者的研究构成了深海微生物学,而其中的嗜极微生物则十分重要。尤其关注深海地微生物学的研究现状并展望其研究前景。     

海山微生物多样性研究进展

随着深海海山区域生物多样性的发现,人们越来越关注深海微生物的研究。海山山脉火山活跃部分具有非常广泛的特殊微生物栖息环境,因此成为人们研究海山微生物多样性的热点。但从现有报道来看,我们对海山微生物的了解还很少。作者主要针对海山、尤其是西太平洋深海海山的类型及其微生物群落(包括对铁、硫循环起指示作用的特殊群落)的研究进展进行综述。在这些研究中,通过基于SSU rDNA克隆测序、T-RFLP、系统发育比较等培养与非培养分析手段发现,西太平洋深海火山活跃海山周围具有比较高的环境多样性与特殊微生物类群多样性,其中ζ变形菌纲(ζ-proteobacteria)和/或ε变形菌纲(ε-proteobacteria)微生物是最普遍的类别。这些研究对于进一步开展其他海山的地质形成过程及微生物栖息环境与类群研究具有较大的指导意义。     

深海多金属结核开采系统中的计算机系统

深海多金属结核开采系统中的计算机系统华克强，朱齐丹，赵连惠（哈尔滨工程大学）１深海多金属结核开采系统介绍深海矿产资源的开发是人类利用海洋资源的一个重要部分，世界大洋底沉积着极为丰富的多金属结核，其中含有几十种元素，尤以铜、铁、钴、锰含量最高，也是最有...     

北极深海沉积物中细菌和古菌群落结构研究

在北极深海沉积物生态系统中,微生物的群落结构由有机质输入、能量的可用性及其他环境因素决定.然而,全球气候变暖及其导致的冰盖提前融化正在影响微生物的多样性.为描述北极深海沉积物中的微生物群落结构及其与环境因素的相关性,我们利用罗氏454对北极深海沉积物样品的16S rDNA扩增子进行了测序,对细菌和古菌群落的丰富度、成分、结构及其系统发育分类地位进行了描述.硫还原和化能有机营养类是细菌群落中的主要类群;而古细菌群落主要是由微生物的关系最为密切的氨氧化奇古菌门(96.66%)和产甲烷古生菌界(3.21%).这项研究描述了北极极点附近深海沉积物(> 3500米)中的微生物多样性,将为以后研究类似环境中微生物代谢过程和途径等功能分析奠定基础.     

深海极端环境深部生物圈微生物学研究综述

20世纪下半叶是人类进行自然探索最为活跃的一段时期。新发现、新技术和新概念层出不穷，大大拓展了人们对宇宙和生命的视野和认识。在海洋学领域，深海热液喷口化能自养(chemolithoautotrophy)系统的发现大大激发了人们对洋底生物多样性及生命形式、过程、起源和进化的兴趣和热情(Baross et al.，1985)。最近30年相继开展的国际深海钻探计划(deep sea drilling project，DSDP)和大洋钻探计划(ocean drilling program，ODP)为我们揭示了一个以前未曾想象到的埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的海底深部生物圈(subseafloor deep biosphere)微生物世界。近期研究表明， 深海热液系统中的嗜热和极端嗜热古菌据推测就来源于海底深部生物圈(Delaney et al.，1998;Summit et al.，2001)，由此推断，生命的真正起源就发生在地球深部生物圈内。巨大的深度和广度，使得海底深部生物圈容纳了大量的微生物生物量和新颖独特的代谢潜力(Whitman et al.，1998)。由于洋壳板块运动而产生的海底地质构造和过程的异质性、洋壳地球化学过程的复杂性，以及在漫长地质年代中的气候变迁和海洋真光层颗粒物沉降输出的历史和地理差异性，埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的生命赖以维持和繁衍的能量供给形式具有高度的多样性， 海底深部生物圈蕴育着丰富多样的代谢形式和新颖的生理生化机制(IPSC，2001)。海洋深部生物圈内的古菌群落将作为特定地质微生物标志(geomicrobiological signature)，用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境变迁(inagaki et al.，2001)。海洋微生物生态学研究在最近的20年中取得了一些重要进展，与全球海洋地质历史、地质事件、地质过程和地质作用相关的深海微生物生态学研究，已发展成为一门具有独特魅力的新兴学科，即海洋“地质微生物学”(geomicrobiology)。在46亿年的地球历史中，地圈和生物圈的协同进化过程主要是在微生物的作用下完成的，微生物在海洋沉积物和洋壳中的生物地球化学作用，既是微生物的生态学，又是沉积地质过程和洋壳蚀变的动力学，许多原来以为“无机” 的地质过程，其实都是生命活动的结果(汪品先，2003)。在过去的10年中，分子、遗传、生化和基因组学等现代生物技术被引入地质微生物学的研究中，不但揭示了许多地质环境的微生物多样性，而且阐明了微生物在生物地球化学过程中所发挥的独特作用及环境和生态功能(Newman et al.，2002)。海洋深部生物圈微生物的研究已成为新世纪海洋领域中地学和生物学交叉互补、综合研究前沿的一个新热点和生长点，被列入刚刚启动的国际综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)研究项目的首选(IPSC，2001；中国大洋钻探学术委员会，2003)。尽管这一领域的研究才刚刚起步，却已显示了旺盛的生命力和发展应用前景。     

深海沉积物宏基因组文库构建及淀粉酶筛选

深海环境通常具有高盐,高压,高/低温,无光照等特点,使得海洋微生物存在一套独特的生理代谢机制和分子细胞结构,然而迄今绝大部分深海微生物不能在实验室条件下被分离培养,深海微生物资源开发遇到很大挑战。本研究通过不依赖培养的方法研究海洋微生物的基因资源,构建了南海深海沉积物fosmid宏基因组文库,共获得约39 600个克隆,插入片段范围在24~45 kb之间,平均插入片段大小为33 kb,克隆片段的总库容达到1 320 Mb。通过功能筛选获得3个具有淀粉酶活性的克隆子,选取其中最适温度较低的amy7作为进一步研究对象。构建amy7插入片段的重组质粒文库,获得一个同样有淀粉酶活性的克隆子amy7-6。经测序,克隆子amy7-6含有3 291 bp插入片段,序列比对分析后发现其中一个大小为1 920 bp的ORF,其编码的蛋白质序列(AmyS)与各种来源的糖苷酶有着较高的相似性。     

深海高技术发展现状及趋势

深海高技术是海洋开发和海洋技术发展的最前沿和制高点,是国家综合实力的集中表现,也是目前世界高科技发展的方向之一。深海高技术是综合性的技术,主要包括:深海环境监测技术,深水油气、矿产、生物及其基因资源勘查和开发技术,深海运载平台和作业技术。文章综合了国外深海高技术发展的最新动态,研究了国外深海高技术的研究现状,分析了深海高技术的发展趋势,对了解认识我国与世界先进水平之间的差距,深入开展我国深海高技术的发展具有重要的意义。     

深海热液活动区的微生物作用

深海(约2600m深)热液活动区的微生物作用是非常重要的,在此区域发现许多动物食物链的基础是由微生物作用提供,如氧化硫细菌。它的化学作用是以氧化无机化合物为能源,被认为是深海热液活动区——非学合区的初级生产力。同时深海热液活动区的微生物作用可能揭示生命起源的奥秘。因此自20世纪70年代在深海发现热液活动后不久,Alongi,D.M.1990年,Jannasch,H.W.等1985年就注意到了在此区域的微生物,并通过各种方法观察研究。其中包括:(1)用落射式荧光显微镜和核苷酸测定法证实在热液活动区有相当数量的细菌存在。(2)在热液活动区的沉积物上发…     

海中取药

世界的海洋约占地球表面的70％。据估计在海洋里有20万种无脊椎动物和海藻,而且过去25年研究表明,海洋植物、无脊椎动物和微生物是具有各种特别化学结构天然产品的最好来源,因此,世界大洋药物开发资源潜势,是显而易见的。 海洋不断地为海洋药物的新发现提供机会。深海勘探工具的不断完善,使得取样生境得以扩展,而且大大增加了发现新代谢物的机     

南海深海生物多样性国际研究态势与热点分析

南海是西太平洋边缘海,有陆架、陆坡、岛礁、深海平原、海山、冷泉等多种生境,近10年来南海逐渐成为世界深海研究的热点。南海是中国海洋生物多样性最高的区域,与作为海洋生物多样性中心的印太珊瑚大三角区具有一定的环境与生物连通性,对南海的深海生物探测研究可丰富对西太平洋及印太交汇区生物多样性及地理分布格局的认知。目前有关南海的生物多样性研究主要集中在北部陆架浅海及岛礁,对于深海生物多样性认知明显不足。本研究梳理了全球深海生物多样性的主要国际战略布局,并对南海深海生物多样性SCIE论文发表情况进行了综合分析,探讨了南海深海生物多样性研究态势,对未来南海深海生物多样性调查与研究提出了研究展望和建议。     

高通量深海海水原位采样及分级过滤系统

深海悬浮颗粒物((含浮游微生物)的研究具有重要意义,但深海大洋中多数海域悬浮物的丰度很低,其研究需要较多水样(一次过滤水样超过200L,甚至达到1000L以上),传统方法用采水器采水后甲板过滤费时费力。基于此,本文研制了一种高通量深海海水采样及分级过滤装置,装置包括总成深海泵、过滤装置、数据采集与控制装置,以及支撑架体、供电部件、连接机构和流量计等辅助部件。过滤装置分三级过滤(分别放置0.22、1和5μm孔径的滤膜,并可根据需要更换组合),控制装置采用深度触发和时间触发两种工作模式,并可配套安装CTD、荧光计等海洋环境参数测量设备。针对调查站点,将若干套(如3套)高通量深海海水采样及分级过滤系统分一定间隔悬挂于深海绞车缆线上,可以同步进行相应水层的海水原位过滤,从而形成多水层同步高通量原位多级过滤,以获取浮游微生物等悬浮颗粒物样品。该原位取样系统具有多层同步高通量过滤和分级采样的特点,现已被应用于海洋科考航次中,为深海悬浮颗粒物(含浮游微生物等)的研究提供了一种简约高效的样品获取方法。     

日本加强对深海微生物研究

日本科技厅已决定从今年起加强对深海微生物的考察和基因解析,以研究它们在特殊条件下形成的有用功能,并设法将其应用于工业生产。《日刊工业新闻》报道说,在深海的极冷及高压     

走去4000米深海旅游

深海海域，一直是大自然探险家们实现海底旅游探险的朦胧世界。如今，随着科学技术的日新月异，深海探险时代已经到来，富有冒险和猎奇心理的探险者可以大显身手了。     

海洋孔隙水的硫酸盐剖面在底层气体水合物甲烷通量中的指示

海洋孔隙水的硫酸盐剖面在底层气体水合物甲烷通量中的指示ＷａｌｔｅｒＳ．Ｂｏｒｏｗｓｋｉ等微生物硫酸盐的减少，微生物沼气的产量，和气体水合物的形成与深海、大陆边缘沉积物中出现的成岩作用紧密联系（Ｐａｕｌｌ等，１９９４）．气体水合物是由水和低分子量气体（...     

潜水器在深海生物多样性研究中的应用进展

简要介绍了世界主要海洋国家潜水器的建设情况,并重点分析了潜水器在深海不同生境生物多样性研究中的应用,包括热液系统、冷泉、海山、峡谷和海沟等,以及深海生物多样性保护等几个方面。旨在为我国深海生物多样性研究提供参考,并推动我国潜水器在深海科学考察中的应用。     

现代海底热液硫化物矿体微生物风化的几个重要研究方向

与现代海底热液系统所伴生的金属硫化矿床是人类未来矿产资源的可靠储备。热液硫化物矿体形成后,在相对漫长的后期改造过程中,金属硫化物成为深海微生物群落可靠而稳定的能量来源,并遭受着微生物的风化蚀变作用。而这种微生物与矿物之间的相互作用,已经逐渐成为目前地球科学与生命科学交叉研究的重要方向之一。简述了现代海底硫化物堆积体的微生物风化过程研究现状,从当前现存待解决的问题出发,展望了未来几个重要的研究方向:包括矿体尺度上微生物因素对风化作用的贡献程度及矿物蚀变次序、细胞尺度上的微观成矿机理、氧化蚀变过程中元素迁移富集及同位素分馏规律,以及涉及到蚀变作用中的微生物种属与有机生物标志物的特征等几个方面,以期加深人们对深海热液环境中微生物与矿物相互作用的理解,同时,为陆地环境中类似矿体的演化规律的研究提供现代视角上的有益思考。     

深海拖曳系统水下控制技术研究

深海拖曳系统是人类开发利用海洋的一项重要手段。在众多深海探测装备中，深海拖曳系统以探测面积广、作业效率高、操控性能好等优势而得到了广泛应用。针对深海拖曳系统水下控制技术，从控制手段和控制策略2个方面对其发展历程、国内外研究现状等进行梳理，分析对比不同控制手段的优缺点，并对深海拖曳系统水下控制技术未来的研究方向进行展望，以期为深海拖曳系统的应用与发展提供参考。