西太平洋深海海水中乙醛降解菌多样性及群落结构研究

As a major aldehyde pollutant widely existing in industry and our daily life, acetaldehyde is more and more harmful to human health. As characteristic habitat niche, bacteria from deep sea environments are abundant and distinctive in heredity, physiology and ecological functions. Thus, the development of acetaldehyde-degrading bacteria from deep sea provides a new method to harness acetaldehyde pollutant. Firstly, in this study,acetaldehyde-degrading bacteria in the deep sea water of the West Pacific Ocean were enriched in situ and in the laboratory respectively, and then the diversity of uncultured bacteria was studied by using 16 S r RNA genes. Then acetaldehyde-degrading strains were isolated from two samples, including enrichment in situ and enrichment in laboratory samples of deep sea water from the West Pacific Ocean using acetaldehyde as the sole carbon source,and then the ability of acetaldehyde degradation was detected. Our results showed that the main uncultured bacteria of two samples with different enrichment approaches were similar, including Proteobacteria,Actinobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria, but the structure of bacterial community were significant different.Four subgroups, α, γ, δ and ε, were found in Proteobacteria group. The γ-Proteobacteria was dominant(63.5%clones in laboratory enriched sample, 75% clones in situ enriched sample). The species belonged to γ-Proteobacteria and their proportion was nearly identical between the two enrichment samples, and Vibrio was the predominant genus(45% in laboratory enriched sample, 48.5% in situ enriched sample), followed by Halomonas(9% in situ enriched sample) and Streptococcus(6% in laboratory enriched sample). A total of 12 acetaldehyde-degrading strains were isolated from the two samples, which belonged to Vibrio, Halomonas,Pseudoalteromonas, Pseudomonas and Bacillus of γ-Proteobacteria. Strains ACH-L-5, ACH-L-8 and ACH-S-12,belonging to Vibrio and Halomonas, have strong ability of acetaldehyde degradation, which could tolerate 1.5 g/L acetaldehyde and degrade 350 mg/L acetaldehyde within 24 hours. Our results indicated that bacteria of γ-Proteobacteria may play an important role in carbon cycle of deep sea environments, especial the bacteria belonging to Vibrio and Halomonas and these strains was suggested for their potentials in government of aldehyde pollutants.     

西北太平洋深海海山的一种蛇尾新记录

Ophioleila elegans是一种非常少见的蛇尾。2014年大洋35航次中利用“蛟龙”号载人潜器在西北太平洋麦哲伦海山链的采薇平定海山水深1660m处采集到2株该种标本。该种首次发现于夏威夷海山相似的生境当中,本次采集到的样品是继首次发现之后的再次公开报道。本文中对该种的形态学特征,如腕部骨骼等,进行了更加详细的研究,同时基于COI序列进行系统发育分析。形态和系统发育分析的结果都表明,Ophioleila属与辐蛇尾科更加接近。     

太平洋深海沉积物来源的菌株Tenacibaculum sp.HMG1对孔雀石绿降解特性的研究

本文在太平洋深海沉积物中分离得到一株孔雀石绿降解菌株,鉴定命名为Tenacibaculum sp.HMG1。通过菌株生长实验和高效液相色谱的研究表明, HMG1菌株可以在20 mg/L的孔雀石绿中维持较快的生长速率,并且在12 h内可降解98.8%的孔雀石绿,这证明该菌株具有很高的孔雀石绿耐受能力和降解活性。通过基因组测序在HMG1菌株发现一条过氧化物酶基因可能参与了孔雀石绿的降解,随后利用原核表达获得了相应的重组蛋白。实验表明,该重组过氧化物酶具有极强的活性,可在1000 mg/L的孔雀石绿中发挥降解功能。本文利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术对孔雀石绿的菌株降解产物和重组酶降解产物进行鉴定,并基于鉴定结果推测了两种降解途径。结果发现两种降解方式存在共同的降解途径。此外,孔雀石绿降解条件的实验结果证明重组过氧化物酶可以在低温（20℃）、复杂的pH值（6.0–9.0）、高盐度（100 mmol/L）、金属离子和EDTA等反应条件下依旧维持很高的孔雀石绿降解活性。以上实验结果表明,HMG1菌株和重组过氧化物酶均在孔雀石绿污染生物修复方面具有很大潜力。     

深海沉积物分类与命名的参数指标和主成分分析

对于南海中部(118个表层沉积物样,水深82~4 420 m)、东部(106个表层沉积物样,水深700~4 508 m)海域的表层沉积物的粒度资料按小于200 m,200~2 000 m,大于2 000 m水深段对水深、平均粒径、黏土含量进行统计分析,结果表明从陆架到陆坡再到深海,平均粒径和黏土含量随水深增加呈非常有规律的变化;把大于2 000 m水深区域再细分为大于2 500 m,大于3 000 m,大于3 500 m,结果表明平均粒径和黏土含量随水深增加几乎无变化,在南海中部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.39~3.54μm,黏土平均含量为54.91%~55.47%;在南海东部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.25~3.37μm,黏土平均含量为53.91%~54.56%。研究表明2 000 m水深具有划分深海沉积物的指示意义。南海中部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为55.19%,平均粒径为3.39μm;在南海东部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为53.91%,平均粒径为3.37μm;在南海中部、东部水深大于2 000 m海域平均粒径均小于4μm,黏土平均含量均大于50%,表明深海沉积物粒度特征是平均粒径小于4μm和黏土平均含量大于50%。黏土含量是非生物组分的代表和划分深海沉积物类型的一个独立参数,钙质生物和硅质生物组分是另外两个独立参数。南海东部海域表层沉积物中55种元素总含量为47.50%,硅、铝、钛、钠、钾、磷、钙、镁、铁、锰十种主元素含量为47.03%,其他45种元素含量为0.47%,虽然沉积物来源复杂、成因不同,但沉积物化学主成分并不复杂,主要由前10种主元素和氧元素组成。沉积物主元素铝、钙、硅分别富集于黏土、钙质沉积、硅质沉积中。通过建立沉积物生源组分与碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅的量化关系,可把碳酸钙、生物二氧化硅作为钙质生物和硅质生物的两个替代参数。     

一株深海耐嗜压菌的细胞毒活性次生代谢产物研究

通过CCK8法检测分离自深海一株深海耐压菌Shewanella piezotolerans WP3次生代谢产物的细胞毒活性,研究了温度、压力、噬菌体对WP3次生代谢产物细胞毒活性的影响.发现WP3次生代谢产物具有良好细胞毒活性.低温因素可提高其细胞毒活性,在100μg/cm^3的含量下,代谢产物对肿瘤细胞Bel7402、CNE2、A549、HT1080细胞毒活性均有提高,其中对A549细胞毒活性提高了1.3倍.在最适温度（20℃）情况下,高压可降低其细胞毒活性.20 MPa培养条件下,代谢产物对4株肿瘤细胞均未表现出明显活性,而常压培养条件下对SW 480具有93.3%的抑制率,对HT1080抑制率表现出87.5%,对CNE2抑制率是79.8%.在低温情况下,压力因素对其细胞毒活性无影响,噬菌体对细胞毒活性影响不大.HPLC指纹图谱分析发现不同温度条件下,其次生代谢产物指纹图谱有变化,结合细胞毒活性结果分析,为后期分离鉴定细胞毒活性化合物提供指导.     

考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析

研究海床土吸力对深海钢悬链线立管(SCR)与Spar平台整体波浪响应的影响。分别采用大挠度曲线梁模型、弹性地基梁模型模拟SCR的悬垂段和流线段,考虑SCR与Spar的动力耦合效应,提出整体分析法,并基于锚链/SCR分析程序Ca-ble3D开发V-Cable3D。考虑海床土吸力影响,时域动力响应分析获得一海况下SCR顶点和触地点的位移、张力、弯矩和应力时程。比较分析表明:SCR顶点和触地点附近分别存在波浪响应过程中的张力最大值和弯矩最大值,吸力对这两个特征量以及立管应力状态影响较大。提出的整体分析法为SCR波浪响应分析方法提供了新思路,对SCR与海床的相互作用分析有一定的参考意义。     

我国可燃冰深海探测技术——孔隙水原位采样取得突破

记者22日从国土资源部广州海洋地质调查局获悉,我国“海洋四号”科考船近日采用新研制的“气密性孔隙水原位采样系统”,首次在南海中央海盆4000多米深水水域海底成功获取孔隙水样品。这标志着我国对可燃冰的深海探测技术又取得了新的突破。“气密性孔隙水原位采样系统”由多个高强度抗腐蚀金属材料气密容器纵向排列,通过水下计算机实现对孔隙水采样的全自动监控和采集。该系统近日搭载于“海洋四号”科考船进行海上试验,其最大工作水深超过4000m,沉积物采样深度大于5m,可同时采集11个层位的孔隙水,系统仅在海底停留5分钟,每个层位采水量皆超过100mL,共采集孔隙水1198mL,     

西太平洋“暖池”深海沉积物中异化型亚硫酸盐还原酶基因多样性分析

提取西太平洋"暖池"区深海沉积物样品总DNA,利用异化型亚硫酸盐还原酶(DSR)和甲基辅酶M还原酶(MCR)基因的特异引物,采用PCR-RFLP方法对沉积物样品中这两类功能基因多样性进行研究.该沉积物中的dsrAB基因分别来源于δ-变形菌中的6个属,其中最多的是脱硫弧菌属和脱硫杆状菌属;mcrA基因均来源于产甲烷古菌,其中主要是甲烷微菌.这些基因在系统发育树上都处于相对独立的分支.此外,还有较多的dsrAB,mcrA基因来源于未知的新属或新种.这些结果表明该海区沉积物中由微生物参与的硫和甲烷循环比较活跃,而且其中可能存在多种新的代谢途径.     

晚中新世南海珍贝-黄岩海山岩浆活动及其演化:岩石地球化学和年代学证据

南海海盆15°N附近呈东西向展布的珍贝-黄岩海山被认为是32~17Ma前南海海盆的残留扩张中心.对采自黄岩海山的两个火山岩样品(9DG,9DG-2)进行了岩石学、地球化学和年代学研究.两个样品的SiO₂含量分别为60.3%和63.6%,Al₂O₃含量分别为17.56%和17.55%,TiO₂含量分别为0.48%和0.31%,碱度率分别为3.88和3.62.根据岩石学和岩石化学分类,样品属碱性系列的粗面岩.对稀土元素和微量元素分析表明岩石具有洋岛玄武岩(OIB)型配分型式,轻重稀土总量比(∑c(LREE)/∑c(HREE))和球粒陨石标准化镧镱比((La/Yb)N)分别高达17.22和27.23,并具有铕负异常和锶、磷、钛亏损的特点.样品9DG的锶-钕-铅同位素分析结果为锶-87的含量与锶-86的含量之比值为0.704183,钕-143的含量与钕-144的含量之比值为0.512827,铅-206的含量与铅-207的含量之比值为18.68668,铅-207的含量与铅-204的含量之值为15.67962,铅-208的含量与铅-204的含量之比值为39.00261,表明初始岩浆来自软流圈地幔,具有与珍贝海山玄武岩相似的同位素组成.经钾-氩法测年,粗面岩的年龄为(7.77±0.49)Ma,略晚于珍贝海山玄武岩的年龄[(9.1±1.29)~10.0±1.80Ma],属于南海扩张期后晚中新世火山活动的产物.对比珍贝海山玄武岩的地球化学和同位素特征,认为两者有相同的岩浆源区,但是它们经历了不同程度的结晶分异过程,在晚中新世期间珍贝-黄岩海山可能有地幔柱活动.     

深海大型沉积物波的研究现状与展望

20世纪60年代以来,随着深海钻探(DSDP)和大洋钻探项目(ODP)的成功实施,在现代深海海底发现了一种大面积分布的大型沉积物波,这从根本上改变了人们对波痕是浅水标志的认识.