海洋微生物抗肿瘤活性产物研究进展

海洋环境造就了海洋微生物有别于陆地微生物的代谢途径,使他们往往能代谢生产与陆地微生物不同的结构新颖、活性独特的抗肿瘤活性产物,从海洋微生物发酵产物中已发现了很多抗肿瘤活性新化合物。本文按化合物结构类型归纳介绍近十几年研究发现的几类较重要的部分海洋微生物抗肿瘤活性产物。     

雨生红球藻细胞转化、虾青素积累与光照强度的关系及不同品系间的差异性

于2004年利用3个品系的雨生红球藻(H0、H2和H3)和以去除营养物质的藻液为实验对象,探讨了光强对细胞转化和虾青素积累的影响。结果表明,光照强度对红球藻虾青素积累和细胞转化有显著影响,并在品系间存在一定差异性。其中:品系H0在光强≤25000lx时虾青素积累量随光强的增加而增加,光强在20000～35000lx时虾青素积累量处于较高水平,而光照强度>35000lx时,虾青素积累量随光强的升高而下降;H2品系在光强≤25000lx时虾青素积累量随光强的增加而增加,光强在25000lx左右时虾青素积累量较高,当光强≥35000lx时,虾青素积累大幅度下降;H3品系在≤35000lx时虾青素积累量随光强的升高而增加,20000~45000lx为虾青素积累较适宜的光强,高于45000lx时虾青素积累量则明显下降。进一步分析得出,弱光导致红球藻虾青素含量较低是光照强度不足、细胞内虾青素含量少的结果,而强光下虾青素含量下降则是细胞受到损伤、细胞数量减少导致的。对比研究发现:在较低光强下(20000~25000lx)H2单个细胞内虾青素积累量略低于H0,但其积累虾青素总量却最高,这是由于此时H2不动细胞增长速率比其它品系高造成的,不过适宜H2积累虾青素的光照范围最窄,它对高光强的耐受性也最差;而H3在较低光强下虾青素积累总量及单个细胞内的积累速率均最低,但是它的适宜光照范围最宽,即对高光强的耐受性最强,在较大的光强波动范围内都可以保证较高的安全转化量,这就使得它在较高的光强下虽然单个细胞积累虾青素的速率仍然最低,积累总量反而显著高于其它两个品系。     

基于地学信息图谱的河道、海岸线演变对黄河三角洲景观格局影响研究

本文利用1988、1998、2009和2016年四期遥感影像,运用GIS技术,将地学信息图谱的图形思维与景观生态学的定量思维相结合,以距今不同时期的亚三角洲和滨海湿地为研究区,从景观结构和景观演替两个方面探究黄河三角洲河道、海岸线演变对景观格局的影响。结果表明:(1)距今不同时间的河道对黄河三角洲景观结构的影响程度不同,距今时间越长的亚三角洲研究区内耕地占总面积的比例越大且耕地是亚三角洲研究区中的第一优势景观类型。在1855—1889亚三角洲研究区内,除耕地和建筑用地外,其他各类景观占总面积的比例都较小且随时间变化不明显;在1929—1934亚三角洲研究区内,盐田、养殖池占总面积的比例从2009年到2016年增加了近40%,涨幅明显;在1964—1976亚三角洲研究区内,各类景观占总面积的比例趋于平均;在2017至今的亚三角洲研究区内,耕地和光滩占总面积的比例较高,达到24%左右。(2)距今不同时间的海岸线对黄河三角洲景观结构的影响程度也不同,在1855滨海湿地研究区内,耕地占总面积比例为60%左右,而海域占总面积比例接近于0,极差较大;在1934和1974滨海湿地研究区内,光滩、柽柳、碱蓬群落、芦苇、白茅群落占总面积比例随时间变化几乎呈逐渐下降趋势,而建筑用地和盐田、养殖池则呈逐渐上升趋势;2009滨海湿地研究区,河流、人工水域占总面积比例在2009年和2016年均达到32%以上。(3)根据景观类型重心变化特征,分析河道、海岸线演变对景观演替的影响程度,将不同时期亚三角洲和滨海湿地研究区景观演替分为如下几类:亚三角洲人类活动主导型、废弃河道主导型、行水河道主导型、滨海湿地人类活动主导型、废弃海岸主导型、新海岸主导型。     

黑潮流域海温适应性观测敏感区诊断方法研究

敏感区诊断是适应性观测的关键问题,集合变换卡尔曼方法(EnsembleTransformKalmanFilter,ETKF)是目前主要的诊断方法之一。将集合变换卡尔曼方法应用于海洋环境适应性观测,根据ROMS海洋模式数据构建海表温度集合预报,以黑潮流域宫古海峡附近海域为验证区进行敏感区诊断计算,分析不同间隔时间条件下敏感区分布情况,结合模拟系统观测试验验证在敏感区进行适应性观测对预报质量的提升效果。结果表明,在诊断所得敏感区内添加观测能够提升预报质量;随时间间隔增大,敏感区向上游区域平移且预报质量提升效果减小;与在验证区整体添加观测相比,敏感区观测对预报质量提升效果基本相同并且观测成本明显减少。     

玉米素和水杨酸对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及虾青素积累的影响

虾青素是一种具有强抗氧化活性的类胡萝卜素,而雨生红球藻是天然虾青素的主要来源。本文以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究了植物激素玉米素和水杨酸对雨生红球藻的生长、虾青素含量及相关基因表达的影响。分别添加5种浓度的玉米素或水杨酸,结果发现0.05mg/L玉米素或25mg/L水杨酸处理5d后雨生红球藻虾青素积累最多。该浓度玉米素或水杨酸可显著提高光胁迫下藻细胞密度,最高分别达到3.4×10~5cell/mL和3.0×10~5cell/mL;同时玉米素与水杨酸组中虾青素含量显著上升,分别为1.7%和1.6%,比对照组分别增加29.2%和25.6%。玉米素缓解了高光逆境条件下光合作用基因——Rubisco大亚基(rbcL)及其活化酶(rca)、碳酸酐酶(ca)的下调表达,但对虾青素合成途径β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt)的表达量没有显著影响;而水杨酸则相反,在胁迫后期不能缓解光合作用相关基因的下调表达,但可使bkt基因显著上调,最高可达对照组的2.5倍。本研究首次比较了玉米素和水杨酸对雨生红球藻生长和虾青素积累的影响,发现玉米素比水杨酸具有更好的促进雨生红球藻中虾青素积累的效果。     

一套具有更高时空分辨率的全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集

认识海洋在全球碳循环中的作用及其对环境变化的响应,需要高时空分辨率的观测数据。由于轨道宽度、云雨天气、太阳耀斑等的影响,单一的水色传感器的观测能力十分有限,将多源海洋水色卫星进行融合是提高水色数据时空覆盖的一种有效途径。SeaWiFS和MERIS分别于2010年12月11日和2012年5月9日停止运行,在很大程度上降低了水色融合产品时空覆盖的提升。我们在融合过程中加入了FY-3 MERSI数据,生成了全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集。数据源包括SeaWiFS、MERIS、MODIS-Aqua、VIIRS和MERSI。结果表明：加入MERSI后,融合产品的日平均有效空间覆盖提高了9%;采样频率（同一区域一年中获取有效数据的次数）由57天/年提高到109天/年。利用实测数据和国外同类融合产品（ESA GlobColour和NASA MEaSUREs）对新的数据集进行了质量评价。与实测数据相比,加入MERSI的融合产品精度与未加入MERSI的融合产品基本一致;与国外同类融合产品的偏差小于10%。新数据集的时间序列特性与未加入MERSI的融合产品以及单传感器的一致。     

养殖裙带菜机械损伤防御应答的初步研究

以裙带菜(Undariapinnatifida(Harv.)Suringar)幼孢子体为材料,测定藻体对机械损伤的防御应答。结果显示:与对照组相比,机械损伤会诱导藻体内活性氧含量上升,以及抗氧化酶活性和抗氧化物含量的变化。当裙带菜受到机械损伤后,体内O2-和H2O2以及MDA等物质迅速积累,藻体的总抗氧化能力上升、CAT和POD活性在短时间内迅速升高、GSH和ASA迅速合成,从而在较短时间内控制活性氧以及MDA含量;与对照组相比,SOD活性仅在3h内高于对照组。该实验结果表明裙带菜幼孢子遭受机械损伤后的抗氧化系统会参与调节机体活性氧平衡,这种抗氧化机制的存在可以更快速、更节能、更有效地修复藻体所受损伤。     

基于分布式检测与决策融合的海底油气管线检漏

利用多传感器的信息融合思想,提出分布式检测与决策融合方法进行长距离海底管线泄漏监测。试验水管和天然气／凝析油管线现场数据分析表明此算法不仅降低了误报警概率,且对流体在输送过程中动态变化具有稳健性。     

大深度载人潜水器低速大漂角模糊滑模航向控制研究

通过模型试验测量大深度载人潜水器低速大漂角运动时所受到的非线性水动力。基于一种新的模糊滑模控制策略,为潜水器设计了鲁棒航向控制器。在不同的漂角子区间内分别设计局部镇定的滑模控制器,然后通过Takagi-Sugeno模糊推理系统将它们光滑连接,得到模糊滑模控制。仿真计算结果充分显示了该控制策略的有效性。