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…     

长江口极微型和微微型浮游生物的垂向变化与周日波动

2006年6月12日至22日“东方红2号”考察船夏季航次期间,在长江口3个连续观测站位进行了水样采集,应用流式细胞仪分析了水样中的极微型浮游生物（Femtoplankton）和微微型浮游生物（Picoplankton）。结果显示,原绿球藻（Prochlorococcus）在所有样品中均未检测到;检测到的聚球藻（Synechococcus）和微微型真核浮游植物（Picoeukaryotes）平均丰度达数量级10^5～10^6个／L,异养细菌（Heterotrophic bacteria）和病毒（Viruses）平均丰度达数量级10^8～10^9个／L。在浑浊的长江口水域,极微型和微微型浮游生物的垂向分布特征不同,主要与各站位特有的水动力条件密切相关：浊度是调控微微型真核浮游植物、异养细菌和病毒周日变化的关键因子之一;微微型真核浮游植物成为微微型浮游植物中最重要的组成部分,与异养细菌具有显著的正相关关系。     

湖光岩拮抗菌的研究

采用涂布法、划线分离法以及形态学和生理生化特性分析,对湛江湖光岩微生物进行了分离纯化及部分性质研究;同时用平板菌落计数法对其异养细菌、真菌和弧菌等的数量进行初步统计。采用牛津杯法,对拮抗细菌进行筛选和培养特性研究。结果表明,微生物数量与种类在水平分布上具有显著差异。底泥异养菌总量为（1．3—8．6）×10^8 cfu／g,真菌总量为（0．1—5．7）×10^7 cfu／g。而水体细菌总量为（0．5—6．7）×10^5 cfu／ml,真菌总量为（0．4-1．1）×10^3 cfu／ml。共分离纯化到148株细菌,经筛选发现16株细菌对溶藻弧菌（Vibrio alginolyticus）具有明显的抑制作用,占细菌总数的10．8％,其中菌株DH078和DH113对溶藻弧菌的拈抗作用最明显。结果还表明,细菌DH078在营养肉汤中培养4d抑菌活性最强,其产生抗菌活性物质的最佳条件是稀释2倍的营养肉汤、蛋白胨0．6％、牛肉膏0．6％、酵母膏0．2％、盐度0和pH7．0。可见湖光岩微生物资源较为丰富,本研究可为保护和充分开发利用湖光岩微生物提供科学依据。     

南海深海氮循环微生物的原位培养与多样性分析

借助自主研发的深海水体原位定植培养系统,在南海3 300 m的深海水体中进行了氮循环微生物的原位培养.通过向富集仓中投加缓释肥(铵盐、硝酸盐和尿素)进行了为期17个月的原位富集.结合高通量测序技术和分离培养的方法,对深海原位富集物及实验室二次富集物进行了微生物多样性分析. 16S rRNA基因高通量测序结果表明,在南海原位富集样品中,细菌以变形菌门丰度最高,富集仓内脱脂棉附着介质和仓内水样中的最优势属分别为希瓦氏菌属(Shewanella)和科韦尔氏菌属(Colwellia);古菌以奇古菌门为主,其中氨氧化古菌(AOA)所占比例很高.通过平板培养分离到17株细菌,主要包括盐单胞菌属(Halomonas)、海杆菌属(Marinobacter)和亚硫酸盐杆菌属(Sulfitobacter)等.通过不同起始氮源(氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐)和培养温度(28℃和10℃),对原位富集样品进行实验室二次富集,获得了5个富集菌群.分析发现,它们均具有较好的脱氮效果,可以产生N_2O或N_2;这些菌群均以盐单胞菌属占绝对优势,其次为海源菌属(Idiomarina)或海杆菌属,其中盐单胞菌和海源菌成功获得分离.单菌功能验证表明,分离获得的盐单胞菌具有好氧反硝化能力,其在原位环境下反硝化活性尚有待确认.     

东太平洋结核区可培养细菌的多样性研究

东太平洋结核区位于东北太平洋,在深海海底含有丰富的多金属结核,而微生物在多金属结核的形成过程中发挥着重要的作用。本研究通过DY29航次获得了该区域多个实验样品,包括结核、结核覆盖的沉积物、无结核覆盖的沉积物和底层海水,并对这些样品进行了细菌的分离培养和活性检测。结果表明,东太平洋结核区拥有丰富的微生物资源,共分离保藏细菌1 200株,其中402株细菌完成16SrRNA基因测序,分属于4个门,65个属和135个种。4个门分别为变形菌门(Proteobacteria,占81.59%)、放线菌门(Actinobacteria,占8.21%)、厚壁菌门(Firmicutes,占8.21%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,占1.99%);优势属为盐单胞菌属(Halomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、亚硫酸盐杆菌属(Sulfitobacter)等。两种沉积物样品中可培养放线菌门和厚壁菌门的细菌丰度较高,结核中分离得到的细菌包含较高比例的α-变形菌纲,4种样品类型中γ-变形菌纲的细菌均占最大比例。对结核样品分离得到的细菌进行酶学性质检测发现具有过氧化氢酶及酯酶(吐温20和吐温40)活性的菌株所占比例较高,并首次筛选出一些未报道的具有锰氧化能力的菌株。综合以上结果,东太平洋结核区不同样品的可培养细菌多样性较高,微生物资源丰富,而具有锰氧化能力菌株的分离鉴定对研究深海多金属结核的形成及深海矿产资源的开发都具有重要的意义。     

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。     

东太平洋海隆深海热液区沉积物微生物多样性的研究

提取东太平洋海隆区深海热液系统沉积物样品的总DNA,构建沉积物中的细菌16S rDNA 克隆文库,通过PCR-RFLP分析与序列测定,对沉积物中的微生物类群及其与环境的关系进行了分析.结果表明,该海区沉积物中的36个克隆代表的22种基因型分别属于7个主要类群,其中变形菌(Proteobacteria)的γ-亚群为优势菌群,α-和β-亚群也均有分布;而硫氧化相关共生菌的属(sulfur-oxidizing symbionts)为优势种属.系统发育分析表明,在该沉积物中细菌主要是跟共生有关、跟C、S代谢相关,大多还能在无氧和高温环境的条件下生存,说明采样点具有典型的深海热液生态系统的特点,甲烷代谢和硫代谢在该区域的深海物质能量循环中占据着重要地位.另外大量新的极端微生物的存在,预示着该区域的微生物资源有着非常大的开发潜力.     

Epsilon-变形菌趋化信号通路中偶联蛋白CheV与趋化受体蛋白的CZB结构域的功能研究

细菌通过趋化系统感知和响应外界环境变化并进行趋利避害, 因此很多细菌进化出了非常复杂多样的趋化系统以适应不同的生态位。Epsilon-变形菌广泛存在于自然界中, 能适应不同的生态环境, 特别是深海Epsilon-变形菌能适应深海热液口和冷泉等极端环境, 其趋化系统可能有其独特之处。通过BlastP和MIST数据库分析, 我们发现大部分深海Epsilon-变形菌拥有F3类型趋化系统且具有单拷贝的双功能域融合蛋白CheV。此外, 一种特殊结构域CZB (C-terminal Zinc-Binding) 存在于深海Epsilon-变形菌的趋化受体蛋白中, 而且在部分深海Epsilon-变形菌的趋化受体中还发现并鉴定了一种新的结构域CZB-like结构域。文章以Epsilon-变形菌的模式菌株空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni 81-176)为研究对象, 用细菌双杂交试验证实了CheV能与所有含MA结构域的趋化受体相互作用。用电感耦合等离子体质谱(ICP-Mass)技术证实了CZB-like结构域不能结合Zn离子, 但细菌双杂交试验证实它能介导趋化受体Tlp9与CheV的互作。     

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.     

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。