东太平洋海隆深海热液区沉积物古菌多样性分析

采用PCR-RFLP方法对东太平洋海隆深海热液区3个站位沉积物中的古菌多样性进行了初步研究.结果显示,从古菌16S rRNA基因文库中随机挑取的296个阳性克隆分属奇古菌门（Thaumarchaeota,47.64%）、广古菌门（Euryarchaeota,44.93%）、泉古菌门（Crenarchaeota,6.77%）和未分类古菌（0.68%）,其中优势菌群为奇古菌门的亚硝化侏儒菌属（Nitrosopumilus,35.47%）和广古菌门的热原体纲（Thermoplasmata,27.03%）,DHVE3、DHVE5、DHVE6、MBGB和MBGE类群在沉积物样品中也均有发现.另外,3个站位沉积物中古菌类群组成存在差异,S5-TVG1站位样品文库的97个古菌克隆分属奇古菌门（49.48%）、广古菌门（49.48%）和泉古菌门（1.03%）,S14-TVG10站位样品文库的103个古菌克隆由奇古菌门（84.47%）和广古菌门（15.53%）组成,S16-TVG12站位样品文库的96个古菌克隆包括广古菌门（71.88%）、泉古菌门（19.79%）、奇古菌门（6.25%）和未分类古菌（2.08%）.研究结果表明,东太平洋海隆深海热液区沉积物中古菌多样性丰富,存在着许多新的古菌菌群;不同站位古菌菌群结构以及多样性存在差异,这与其所处环境的热液活动密切相关.     

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.     

东太平洋海隆热液区嗜热深海偏顶蛤 （Bathymodiolus thermophilus）的形态和分布特征

在2009-2010年的中国大洋第21航次环球科学考察中,"大洋一号"考察船对东太平洋海隆1.2°N周边新发现的"宝石山"热液区进行了综合调查,并利用我国自主研发的电视抓斗采集到了贻贝类样品,经形态学研究鉴定为嗜热深海偏顶蛤Bathymodiolus thermophilus,Kenk&Wilson,1985,这是此物种在该区域分布的新纪录。文章对样品进行了详细描述,并与其它海区发现的B.thermophilus进行了形态学上的比较和讨论。     

深海细菌太平洋火色杆菌中α-淀粉酶基因amy608的克隆表达及其酶学性质研究

从来自深海沉积物的太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica)的基因组中发现了一个全长为1 875 bp的α-淀粉酶基因amy608.该基因在数据库中找不到具有同源性的序列,而所编码的Amy608蛋白与已注册蛋白的氨基酸序列相似性最高仅为56%,但具有α-淀粉酶水解活性所必需的保守基序DXEXD.进化树分析表明其属于糖苷水解酶13(GH13)家族第二亚家族.构建了p ColdΙ-amy608表达载体,在大肠杆菌中进行重组Amy608蛋白的异源表达,并采用镍离子亲和层析柱对重组蛋白进行了纯化.酶学性质分析表明,重组酶Amy608的最适作用温度为40℃,在40℃保温4 d后,仍保留70%以上的酶活,显示出良好的中温热稳定性;最适p H值为7.0,p H值范围在6~9时仍保留60%以上的酶活力,表明该酶具有较宽的p H值作用范围.Ca2+、Na+、K+对α-淀粉酶Amy608有激活作用,尤其是Ca2+可使酶活显著提高40%.薄层色谱分析结果显示该酶水解可溶性淀粉的最终产物以葡萄糖为主,表明该酶是一个糖化型淀粉水解内切酶.这些结果表明Amy608为GH13家族第二亚家族中一个新型的α-淀粉酶.     

热球菌HJ21高温α-淀粉酶基因克隆、表达及性质研究

通过简并引物扩增热球菌(Thermococcus siculi)HJ21高温α-淀粉酶保守区域之间的序列,再利用Site-finding技术获得两端未知序列.构建了在N端添加了His6标签的表达载体pEt-28a-His6-THJA后转化E.coli,在IPTG诱导下表达.进一步纯化后SDS-PAGE电泳检测达到电泳纯...     

超嗜热古菌耐热酸性α-淀粉酶的发酵条件和酶学性质研究

对一株分离自深海热液口的超嗜热古菌(Thermococcus sp.HJ21)菌株进行了α-淀粉酶发酵条件的优化和酶学性质的研究.该菌株发酵9h后到达产酶高峰,产酶温度范围为60-90℃,其最适产酶温度为80℃.产酶pH范围为5.0-9.0,最适产酶pH为7.5.产酶NaCl浓度范围为0.5-4.0%,2.5%为最适宜NaCI浓度.糖原、淀粉、麦芽糖、酵母膏和蛋白胨促进产酶.该菌株产生的α-淀粉酶的分子量为51.4 kDa,酶的最适作用温度为95℃,在100℃仍有60%的酶活力.酶在90℃的半衰期为5 h,在100℃ 2 h仍有40%的残余酶活,酶的热稳定性不依赖Ca2+.酶的最适作用pH为5.0,pH 4.5仍有80%的酶活力,pH在5.5-7.0较稳定(80℃ 4 h).金属离子1 mmol/L的Mg2+、Co2+、Sr2+、Ba2+、K+、Na+对酶有激活作用,Cu2+、Pb2+、Hg2+、zn2+、Al3+对该酶均有抑制作用.     

深海嗜冷希瓦氏菌Shewanella psychrophila WP2的基因组学分析

嗜冷希瓦氏菌Shewanella psychrophila WP2分离自深海沉积物,其拥有目前希瓦氏菌属(Shewanella)中最大的基因组,为6. 4 Mb。通过对S. psychrophila WP2的完整基因组进行系统发育和代谢潜能分析,并与相近菌株进行比较,探究WP2拥有较大基因组的生理和生态意义,深化对Shewanella菌在环境适应性方面的认识。基于串联保守蛋白对WP2基因组进行系统发育分析,根据注释结果对WP2进行代谢通路重建。系统发育进化树显示,WP2属于Group 1分支,和其它嗜冷嗜压Shewanella菌相同,非嗜冷嗜压Shewanella菌株都属于Group 2分支。WP2基因组中与DNA修复、次级代谢产物合成、转运分泌相关的基因数明显多于Shewanella piezotolerans WP3。WP2拥有较多水平转移来源的基因组岛(17个),岛内包含了与嘌呤代谢、氨基糖代谢、运动趋化、群体感应等功能相关的基因。结果表明,通过潜在的水平基因转移,WP2获得了大量的辅助功能基因,增强了它的氮源利用能力、运动和趋化能力,以及应对复杂环境的群体感应能力和抗生素合成功能,从而更加适应生活在寡营养和复杂极端的深海环境。本研究针对S. psychrophila WP2的代谢潜力进行了深入的探索和研究,为将来关于Shewanella菌和微生物的环境适应机制的研究提供了更多数据参考和理论基础。     

铁还原过程对栖热腔菌Thermosipho ferrireducens JL129W03T的厌氧发酵代谢影响

本研究以分离自西北印度洋深海热液硫化物的铁还原栖热腔菌(Thermosipho ferrireducens) JL129W03T为研究对象,在以四方纤铁矿(β FeOOH)为电子受体条件下,测定了不同培养时间的细胞生长量和主要的代谢产物,并结合其基因组信息预测了主要代谢途径。结果表明,厌氧糖酵解是该菌的主要代谢途径,发酵代谢产物包括乙醇、乙酸、乳酸、丁酸和CO2。同时,该菌含有\[Fe Fe\]型氢酶,可以利用厌氧发酵过程产生的还原态铁氧还蛋白获得电子产生H2。在培养基中添加四方纤铁矿后,促进了菌株的最大细胞生长量(3.17×107 cells/mL至2.19×108 cells/mL),也促进了菌株对淀粉和纤维素的利用率(分别提高了100%和34%)。同时,培养基中添加四方纤铁矿后,菌株JL129W03的乙醇产量增加了76%,而丁酸的产量却降低了73%,对H2、乙酸、乳酸的产生影响较小。本研究对了解Thermosipho ferrireducens JL129W03T的生理代谢特点和进一步应用开发清洁能源(H2、乙醇等)奠定了基础。     

东南太平洋热液区硫化物样品富集培养物中Fe3＋还原细菌的多样性分析

采集了东南太平洋热液区DYl15-20V一$35一TVGl7站位的沉积物硫化物样品,其含有76．717％（m／m）强还原性的磁性良好的黄铁矿．以乳酸钠为电子供体,不溶性的氢氧化铁为电子受体,对该样品进行Fe¨还原细菌的定向富集培养．通过构建该茵群的16SrDNA基因文库,随机挑选82个阳性克隆子进行群落结构多样性分析．研究结果表明：82个克隆代表的6种基因型分别属于4个主要类群,其中ε一变形杆菌占有绝对优势,达到55．2％．此外其还包括厚壁菌门、β一变形杆菌和仅．变形杆菌,克隆子比例依次为27．6％、10．3％、6．9％．在富集产物中还原氢氧化铁的功能菌群主要是具有硫还原作用的ε一变形菌中的硫还原菌．     

深海嗜热异化铁还原菌Caloranaerobacter ferrireducens DY22619T对不同铁氧化物的铁还原特性

异化铁还原微生物在铁元素的地球化学循环中具有重要意义。深海热液活动是大洋铁元素的重要来源,目前深海热液环境中铁代谢相关微生物研究很少。本文对一株分离自深海热液区的嗜热异化铁还原菌新种Caloranaerobacter ferrireducens DY22619T的铁还原特性进行分析,比较了该菌对无定形羟基氧化铁、无定形铁氧化物和针铁矿3种不同铁氧化物的铁还原速率;并利用透射电镜对矿化产物进行矿物形貌、组成元素和晶型的分析。研究发现该菌生长在指数期至稳定期时,铁还原速率最快,其中对无定形羟基氧化铁和无定形铁氧化物的还原速率较高,达2.82 μmol/h和2.15 μmol/h;透射电镜结果表明,该菌可将3种不同胞外铁氧化物均还原矿化形成颗粒状磁铁矿,由针铁矿矿化形成的磁铁矿少但粒径最大,而由无定形铁氧化物形成的磁铁矿晶面不同于另外两种铁氧化物。结果表明,该菌有很强的铁还原和矿化能力,能厌氧呼吸还原三价铁氧化物,但是铁氧化物的性质对该菌胞外铁还原能力和矿化形成的磁铁矿的性质有重要影响。本研究为认识深海热液环境中异化铁还原菌在铁元素的地球化学循环和生物成矿过程提供了参考。     

深海来源芳烃类降解菌筛选与盐单胞菌芘降解能力测定

海洋来源的菌株在高盐污水类修复处理中有重要的应用前景,而烃类物质是污水中的重要组成部分,其中含有多个苯环的芳香烃族化合物,对人类和环境具有较大的毒性,而目前关于多环芳烃(PAHs)厌氧代谢的相关报道相对较少。本研究以PAHs(萘、菲和芘等)为唯一碳源和能源,通过厌氧富集对太平洋深海沉积物中的PAHs降解菌展开研究。富集物细菌菌群分析结果表明,盐单胞菌属(Halomonas)、海旋菌属(Thalassospira)、海杆菌属(Marinobacter)、海洋杆菌属(Oceanobacter)和食烷菌属(Alcanivorax)等是主要的功能类群;其中盐单胞菌属是最主要的功能类群。通过筛选分离获得一高效烃降解盐单胞菌株,鉴定并命名为泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae) PA16-9,该菌与模式菌株Halomonas titanicae BH1^T的16S rRNA相似性为99.52%。基于16S rRNA基因序列比对搜寻NCBI数据库,发现Halomonas titanicae广泛存在于废水、活性污泥、油田、湿地等有机质复杂区域,生态位分布极广,可...     

深圳杨梅坑海域造礁石珊瑚共生藻分类和遗传多样性研究

通过核糖体ITS(Internal Transcribed Spacer)的核苷酸序列研究了深圳杨梅坑海域20种47个造礁石珊瑚样本的共生藻。通过ITS序列分析,与GenBank上的4种不同的共生藻构建Neighbor-Joining聚类树,进行石珊瑚共生藻分类和遗传多样性分析。结果表明,该海域的造礁石珊瑚共生藻属于2种不同的种类(亚系群),19个样品属于C1亚系群共生藻,1个样品属于C15亚系群共生藻,C1和C15两个亚系群共生藻之间的遗传距离为0. 01。将深圳杨梅坑海域得到的ITS序列与NCBI数据库上的福建东山海域、广东徐闻地区的C1系共生藻进行比对,只有深圳杨梅坑海域藻类样本平均(A+T)碱基含量为49. 4%,(A+T)含量小于(G+C)含量。构建Neighbor-Joining聚类树表明,深圳杨梅坑海域石珊瑚共生藻与福建东山海域的亲缘关系较近,而与广东徐闻地区的亲缘关系较远,地理隔离是主要的因素。     

南海深海氮循环微生物的原位培养与多样性分析

目的：探讨中焦宣痹汤对痛风性关节炎患者血清及关节滑膜液炎性因子水平的影响。方法：将90例痛风性关节炎患者随机分为2组,每组各45例。对照组采用依托考昔片治疗,治疗组在对照组治疗基础上加中焦宣痹汤治疗。对比2组综合疗效及血清、关节滑膜液炎性因子水平。结果：总有效率治疗组为95.56%,对照组为60.00%,组间比较,差异有统计学意义（P<0.05）;2组血清及关节组织滑膜液中各项炎性因子水平治疗前后组内比较及治疗后组间比较,差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：中焦宣痹汤治疗痛风性关节炎可有效改善患者临床症状,降低血清及关节滑膜液炎性因子水平。     

Reproductive success of Calanus pacificus during diatom blooms in Dabob Bay, Washington

While numerous laboratory studies in the last decade have shown that diatoms can induce reproductive failure in copepods, field evidence for a negative diatom effect is equivocal. To unambiguously elucidate the effects diatoms have on copepod reproduction in situ, we undertook a study of the abundance, distribution, grazing rates, and reproductive success of Calanus pacificus in Dabob Bay, Washington, USA, during two spring bloom periods. We simultaneously measured the phytoplankton composition, abundance, and distribution. Here we present results for the reproductive success of C. pacificus using four measurements: egg production rate, clutch size, egg hatching success, and naupliar survival (to the first feeding stage). Egg production rate was positively correlated with chlorophyll a concentration, and egg hatching success and naupliar survival were usually greater than 80%. However, in February 2002 and 2003 – during blooms of diatoms of the genus Thalassiosira – either egg hatching success, naupliar survival, or both were significantly depressed compared to other times in spring and summer. These effects, combined with evidence that C. pacificus was grazing aldehyde-producing Thalassiosira at the time of their blooms, indicate that diatoms can negatively affect copepod reproduction in the field, albeit only under specific circumstances and for brief periods.     

抑制黄曲霉毒素的深海环状芽胞杆菌发酵条件优化

环状芽胞杆菌(Bacillus circulans)菌株FA13在M2培养基中的发酵无细胞上清液对寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)突变菌株NFRI-95菌丝生长和黄曲霉毒素的产生表现出明显的抑制作用。为了最大限度地提高活性物质的产量,本研究对从南大西洋深海沉积物中分离到的环状芽胞杆菌菌株FA13的发酵条件进行了均匀设计发酵优化。优化后,菌株FA13的发酵液10倍稀释液对寄生曲霉突变菌株NFRI-95的菌丝生长抑制率从10.98%提高到70.57%,黄曲霉毒素产生抑制率从41.43%提高到100.00%;对应的发酵条件为发酵温度38.70℃,接种量6.00%,海水体积占比0.00%,培养基pH 8.71,培养时间6 d。     

红毛菜与坛紫菜光合作用和品质的比较分析

为研究两种经济红藻红毛菜(Bangia fucscopurpurea)和坛紫菜(Pyropia haitanensis)的光合作用和品质差异,选取一株野生型红毛菜CY和一株野生型坛紫菜NSD35作为实验材料,分别测定二者在相同培养条件下的关键光合参数和营养成分指标。结果显示：红毛菜的最大电子传递速率、净光合速率、藻红蛋白含量分别比坛紫菜高29.6%、96.8%、60.5%;必需矿质元素钾、钙、镁、铁、锌的含量分别比坛紫菜高59.5%、39.5%、34.1%、86.2%、68.4%;红毛菜的必需氨基酸和风味氨基酸含量都高于坛紫菜。此外,二者的呼吸速率、最大光量子产率、叶绿素a、总糖、总蛋白和碘含量没有显著差异。研究结果表明,与坛紫菜NSD35相比,红毛菜CY的光合速率更快,矿质元素积累能力更强,必需氨基酸和风味氨基酸含量更高。研究结果有助于了解红毛菜和坛紫菜的光合作用和品质特点,为开发红毛菜种质资源提供数据参考。     

Copepod grazing during spring blooms: Does Calanus pacificus avoid harmful diatoms?

During late winter and spring of 2002 and 2003, 24, 2–3 day cruises were conducted to Dabob Bay, Washington State, USA, to examine the grazing, egg production, and hatching success rates of adult female Calanus pacificus and Pseudocalanus newmani. The results of the copepod grazing experiments for C. pacificus are discussed here. Each week, copepod grazing incubation experiments from two different depth layers were conducted. Grazing was measured by both changes in chlorophyll concentration and cell counts. In 2002, there was one moderate bloom consisting mainly of Thalassiosira spp. in early February, and a larger bloom in April comprised of two Chaetoceros species and Phaeocystis sp. Similarly, in 2003, there were two blooms, an early one dominated by Thalassiosira spp., and a later one consisting of Chaetoceros spp. and Thalassiosira spp. Clearance rates on individual prey species, as calculated by cell counts, showed that C. pacificus are highly selective in their feeding, and may have much higher clearance rates on individual taxa than rates calculated from bulk chlorophyll disappearance. During weeks of high phytoplankton concentration, the copepods generally ate phytoplankton. However, they often rejected the most abundant phytoplankton species, particularly certain Thalassiosira spp., even though the rejected prey were often of the same genus and similar size to the preferred prey. It is speculated that this avoidance may be related to the possible deleterious effects that certain of these diatom species have on the reproductive success of these copepods. During weeks of medium to low phytoplankton concentration, the copepods selectively ate certain species of phytoplankton, and often had high electivity for microzooplankton. The selection mechanism must consist of active particle rejection most likely based on detection of surface chemical properties, since the diatoms that were selected were of the same genus, nearly the same size, and at lower numerical abundance than those cells that were avoided. The grazing choices made by these copepods may have important consequences for the overall ecosystem function within coastal and estuarine systems through changes in the transfer efficiency of energy to higher trophic levels.