趋磁细菌基因组和磁小体成链机制研究进展

趋磁细菌能够形成纳米级的磁小体,磁小体排列成链作为生物磁针使细菌沿氧化还原梯度在地磁线上移动。磁小体独特的晶体和磁性特征使其在生物技术、医药和地质生物学应用等领域有巨大的潜力,磁小体的细胞生物学特征也使其成为原核生物细胞器研究的理想模型。本文介绍了近年来在趋磁细菌基因组和磁小体链形成机制方面的研究进展。     

三亚天涯海角潮间带趋磁细菌特性

在三亚天涯海角潮间带沉积物中发现了一定量的海洋趋磁细菌,最大丰度可达100个/cm3。透射电子显微镜(TEM)观察发现该区域趋磁细菌绝大多数为趋磁球菌。磁小体形状单一,皆为棱柱形;磁小体排列方式多样,以链状排列为主,包括单链、双链,也有少数成簇排列。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)与X-射线能谱仪(EDXS)结果表明,磁小体成分为Fe3O4。趋磁细菌的铁含量平均为2.05%(0.70%~7.53%)。通过16S r RNA基因文库的构建与测序,在78个阳性克隆中得到了16个趋磁细菌序列,分属9个OTU。系统发育分析结果表明,其中8个OTU属于α-变形菌纲,1个OTU属于γ-变形菌纲。在全部9个OTU中,有8个OTU与已知趋磁细菌序列的相似性低于97%,有5个OTU与已知趋磁细菌序列的相似性低于93%,说明该区域存在可观的趋磁细菌资源。     

青岛海洋趋磁球菌QH-3 的鞭毛特征

趋磁细菌(magnetotactic bacteria,MTB)是一类能够沿着磁力线运动的特殊细菌。MTB在胞内磁小体的导向下借助自身鞭毛进行趋磁趋氧运动,以到达适宜的生境。本研究在青岛潮间带沉积物中发现大量的趋磁球菌,通过光镜与透射电镜对其运动方式与显微结构进行观察。结果显示优势趋磁细菌为卵球形,大小为2.5μm×2.1μm,宽长比为0.85,将其命名为QH-3。QH-3为趋北型(North-seeking)MTB,运动速度88μm/s,细胞内两侧各有一条由棱柱形颗粒组成的磁小体链。QH-3在菌体同一侧有两个由直径62 nm±9 nm的鞘包裹7根鞭毛组成的鞭毛束。这种特殊的鞭毛结构与已报道的致病菌的不同,而与法国地中海趋磁球菌MO-1的相似。     

Magnetospira sp. QH-2 MamK蛋白的结构和系统进化分析

Magnetospira sp.QH-2是一株分离自黄海潮间带的海洋趋磁螺菌,该菌磁小体排列不整齐,并且磁小体链内某些区域排列疏松,推测与其磁小体岛上的mam K编码的Mam K蛋白相关。mam K开放阅读框大小为1086 bp,编码361个氨基酸,Mam K蛋白属于NBD_sugar-kinase_HSP70_actin超家族,为非跨膜蛋白;此外,还利用生物信息学工具预测Mam K蛋白二级和三级结构。系统进化分析显示Mam K蛋白的系统进化和16S r RNA基因的系统进化有一定差异,推测磁小体岛的获得可能与菌种的进化是独立的两个过程;淡水与海水中的趋磁螺菌虽然形态相似,但系统进化地位有一定差异,可能是两者不同生境下适应性演化的结果。     

基于高通量测序方法分析荣成月湖潮间带趋磁细菌多样性

荣成月湖是一个典型天然潟湖,潮间带沉积物中存在多种形态趋磁细菌。通过Roche454高通量测序平台,对沉积物样品(B_S)和磁收样品(B_M)进行16SrRNA基因高通量测序,认识荣成潮间带沉积物的细菌群落结构,并了解趋磁细菌多样性及系统进化地位。研究结果表明沉积物样品中主要的细菌类群为δ-变形菌纲,占总细菌数的26.4%,其次是γ-变形菌纲和α-变形菌纲;而磁收样品中细菌多样性和种类明显降低,以α-变形菌纲占绝对优势,相对比例达72.6%。在磁收样品和沉积物样品分别发现了1 612条和186条reads与趋磁细菌相关,分别占细菌总数的5.76%和0.85%,磁收样品中趋磁细菌数是沉积物样品的6.8倍。对两个样品中获得的趋磁细菌序列进行系统进化分析,发现这些序列多数属于变形菌门的α-变形菌纲,以趋磁球菌占绝对优势,少数属于δ-变形菌纲,与多细胞趋磁原核生物亲缘关系最近。海洋趋磁螺菌属仅在B_M样品中检出,趋磁弧菌属在B_M样品优势度高于B_S样品,而多细胞趋磁原核生物和趋磁螺菌属在B_S样品中优势度更高。通过分析样品间的差异OTUs,认为荣成潮间带沉积物中可能存在大量未知的趋磁细菌新类群。研究结果为下一步培养和开发趋磁细菌这一功能菌群,发现趋磁细菌新类群及趋磁细菌生态功能提供了基础资料。     

高磁性与无磁性趋磁细菌的获得及磁小体释放技术研究

利用特殊的磁富集传代法获得高磁性和无磁性AMB-1菌株.通过透射电子显微镜(TEM)观察和Cmag值测定,对这两种菌株进行了验证.优选了条件,使高磁性AMB-1菌株在培养192 h后出现自溶现象,磁小体从细胞内释放出来.     

近江牡蛎鳃细胞的原代培养

采用改良的DMEM(HG)培养基,建立了近江牡蛎(Crassostrea hongkongensis)鳃细胞体外培养技术,包括鳃组织块培养法和胰酶消化培养法。结果表明,组织块培养法接种6 h后,细胞开始从组织块中迁出,细胞形态较小,呈圆形、椭圆形或多边形,直径3～6μm。培养至3 d时,细胞在组织块周围形成生长晕。培养至6 d时可进行细胞传代,本次实验细胞已传至第6代。胰酶消化法接种约2 h后,细胞逐渐贴壁,从形态上主要分为两类,一类为小型细胞,形态为圆形、椭圆形或多边形,直径3～6μm,数量多,增殖速度较快;另一类为大型细胞,形态为圆形、椭圆形或多边形,直径10～20μm,部分细胞内部含有颗粒,数量较少,增殖速度较慢。培养至2 d时可进行细胞传代,传代培养物中的优势细胞皆为小型细胞。本次实验细胞已传至第6代。     

海鞘血细胞培养和细菌污染控制

以海鞘(Ciona savignyi)为研究对象,考察了海鞘血细胞原代培养方法及培养中细菌污染的鉴定和控制.血细胞在培养1 h后贴壁,细胞基本以圆形细胞为主,变形细胞一般呈不规则形.变形细胞存活时间较短,而圆形细胞存活时间较长.对于培养过程中的细菌污染,通过细菌分离、培养和纯培养发现两类菌株检出率较高,均为革兰氏阴性菌.经PCR扩增16S rDNA基因序列片断,结果显示这两类菌株分别属于弧菌属(Vibrio)和施万氏菌属(Shewanella).药敏试验结果显示,弧菌属对氯霉素和环丙沙星等具有较强的敏感性;对施万氏菌属较敏感的药物依次为亚胺培南和氯霉素等.最后比较了几种抗生素组合控制血细胞培养中细菌污染的使用效果,其中氯霉素、亚胺培南加双抗的组合有较好的抑菌效果并对培养细胞的贴壁和生长没有影响.     

厦门近岸水域海洋附着细菌的群落结构及其动态变化

为研究海洋附着细菌的群落结构及动态变化,在厦门近岸海区进行挂板实验.将无菌玻璃板浸没于海水中,连续放置14 d.分别于放置1 h和7、14 d后取玻璃板上附着生物样品.用细菌通用引物构建16S rRNA基因克隆文库,每个克隆文库随机挑选约40个克隆子测序,序列同源性分析和系统进化分析结果表明,所有的克隆子可分为六大类群:γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和真核硅藻类叶绿体,各类群分别占42.0%、4.5%、2.2%、2.2%、1.1%和45.0%.γ-变形菌纲变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans)为优势附着细菌,占测序克隆子的31.5%.这类细菌在1 h样品中的比例超过一半,说明变形斑沙雷氏菌在生物膜形成初期发挥着重要作用.随着挂板时间延长,检测到的细菌类群有所增加:附着7 d后检测到拟杆菌门细菌,附着14 d后检测到厚壁菌门细菌.γ-变形菌纲细菌所占比例随挂板时间的延长而逐渐降低,从挂板1 h的81%降至7 d的21%,14 d的18%.另外,在各阶段的附着样品中,都检测到较多的真核克隆子序列,约占16%～64%.本研究为进一步阐明海洋附着细菌的附着动态及其在生物膜形成过程中的作用奠定了基础.     

黄海繁茂膜海绵细胞培养中抗生素的使用

以黄海海域的繁茂膜海绵(Hymeniacidon perleve)为研究对象,考察了海绵细胞培养中细胞团的形成过程。细胞在培养24h后贴壁聚集,有类似胶原物质分泌。培养第5天形成的细胞团,中心致密,边缘有平滑的表皮结构。为控制培养中的微生物污染,比较了6种抗生素的使用效果,其中庆大霉素有较好的抑菌效果且不影响细胞成团,而两性霉素B对细胞的贴壁和成团有不利影响。     

台湾附近海域黑潮表层流轴位置季节变异的探讨

起源于台湾东南和非律宾东北海域的黑潮,在沿台湾东岸北上的过程中,其表层流轴的位置有着明显的季节变异。本文根据所搜集到的资料(主要是GEK资料),粗略分析了台湾以东及东海南部海域黑潮表层流轴的季节变异,并对引起变异的原因作了初步探讨,认为季风和海底地形的共同作用,形成了该海域中黑潮特有的路径特征,而季风是引起黑潮表层流轴季节变异的主要原因。     

集合成员个数对集合预报技巧影响的试验分析

利用全球中期预报模式T63L9,选取2004年6月4日至13日10d作为试验个例进行了集合预报试验,分析了不同集合成员个数对于预报结果的影响。结果表明,集合预报的技巧都明显高于单个控制预报。在集合成员较少时,随集合成员教的增加,集合预报的技巧提高明显,当集合成员数多于11个时,集合预报的效果提高缓慢。在中期预报时段内。集合成员数11为集合预报效果随集合成员教趋于饱和的临界值,如果继续增加成员数.预报效果提高较少,但计算量却大大的增加。本文只是单个试验个例的分析结果。为验证结论的普适性,还需要进行更多的试验。     

黃海冷水团的水温变化以及环流特征的初步分析

夏季潜居于黄海深底层的冷水团(“黄海冷水团”),是我国近海水文特征中一个突出而重要的现象。有关这一冷水团的调查工作,日本学者早在1921年春就开始了;在北黄海的个别断面上,迄今已累积了一定数量而比较系统的资料。但就整个黄海而论,特别是南黄海,系统性的资料还很缺乏。     

长江下荆江裁弯对东 南洞庭湖区的淤积分析

本文分析了下荆江系统裁弯前后入湖和出湖水、沙量的变化规律:分析了东、南洞庭湖淤积量的变化和淤积部位的变化,以及东、南洞庭湖的淤积趋势。     

桶形基础负压沉贯特性分析

介绍了桶形基础负压沉贯的室内试验,中间现场试验,应用有限元法对负压沉贯的渗流场分析,负压对桶形基础沉贯阻力的影响,对土壤特性的影响,负压大小对桶形基础沉深,沉速的影响,研究了桶形基础在海上的可行性。     

海州湾岸线变化特征

海州湾位于黄海南部,除北端岚山头,南端连云港一带为基岩海岸外,其余为淤泥质平原海岸。 因区域构造差异,南北岸线变化表现不一,湾顶临洪口是过渡地段。本文着重探讨海州湾全新世特别是近一千年来海面变化特征及     

中太平洋北部海盆沉积物中钙质超微化石溶解相与地层年代

本文通过对中太平洋北部海盆表层和柱状沉积物中钙质超微化石的分析鉴定,讨论了该调查区处在溶跃面以下表层沉积物中钙质超微化石的种数与水深变化的关系,推测出本调查区中Ⅰ区的碳酸盐补偿深度约5300米。根据地层中出现的标准化石,对柱状岩芯M_(14)进行了地层年代划分。最上部地层年代约为27万年前,向下1米处年代约为44万年前,3.66米处年代约为122万年前。     

青岛小涧西垃圾场桥梁桩位偏移分析验算及处理方案

桥梁钻孔灌柱桩偏位后,使原系梁受力趋于复杂;通过M法求最大弯矩,按偏心受压柱计算出配筋量,将系梁加强,做成承台连接其下三根桩共同工作。     

加速南四湖大水面开发的途径

本文就加速南四湖大水域开发利用的必要性、紧迫性和现状做了分析,并提出今后发展应以大湖增、养殖为主,增、养、捕相结合的对策。利用湖区自然优势,充分发挥湖泊的生态效益、经济效益和社会效益。     

黄河口滨海区潮流速度铅直分布及其粗糙度参量的初步研究

在我校与美国俄勒岗大学等单位联合黄河口调查期间,作者用简易方法对该区潮流铅直分布进行了专门观测。将获得的资料与一种浅海理论公式计算值进行了比较。首次计算了该区粗糙度参量Z_0值的分布。提出了最大潮流速铅直分布与相对粗糙度参量的关系。