嗜极微生物的多样性

嗜极微生物(extremophilicmicrobes)指的是极端条件下生存及繁衍的微生物,也称极端环境微生物。这个微生物世界的成员,有的能培养,从中获得培养物;有的则否,但它是客观存在的,通过间接的方法推断其存在。这些年来,人们较为熟悉的嗜极微生物有嗜碱微生物、嗜酸微生物、嗜高温微生物、嗜冷微生物、嗜盐微生物、嗜高压微生物;还有把抗辐射微生物、耐干旱微生物列为嗜极微生物。这充分表明,嗜极微生物生存于地球、宇宙间的多样性。就那些嗜盐微生物而言,也有它的多样性,丰富多彩。在美国,研究人员发现结晶盐中存在着微生物世界,也就是说,在大块…     

微生物对低温极端环境适应性的研究进展

嗜冷微生物是地球寒冷环境中最主要的生物类群,并且是驱动全球生物地球化学循环的关键环节。嗜冷微生物在适应策略上显示出应对多种极端环境因素的巨大潜力,研究其适应和进化机制有助于更好地理解微生物与环境之间相互作用过程,并有效利用极端环境微生物资源。近年来,随着分子生物学和基因组学技术的高速发展,对微生物适应寒冷环境的机制及嗜冷微生物在指示气候变化和工农业应用方面均有一系列的突破。在此,本文将从基因组的GC含量、蛋白质稳定性、转录翻译调控、细胞膜流动性、渗透压调节、抗氧化损失和基因组适应性进化等方面总结当前在微生物适应低温环境机制上所取得的进展,并展望低温环境微生物在指示气候变化和工农业应用中的前景。     

深海微生物多样性

海洋面积约占地球总面积的70％,平均深度3,800 m,海底平均压力38 MPa,海水以下更是包含有物理化学性质迥异的多种地质结构,例如海洋沉积物、洋壳、热液口以及冷泉等.这些性质迥异的地质结构环境造就了丰富的生物多样性,构成了地球上最大的微生物生态系统.深海海水中最主要的微生物类群是α-,γ-变形菌(Alpha-&Gammaproteobacteria),以及海洋古菌群I(Marine Group I).深海沉积物中微生物含量与有机物含量和距离大陆板块的距离相关,以异养微生物为主.深海冷泉区富集了厌氧甲烷氧化古菌ANME和硫酸盐还原菌(Deltaproteobacteria);深海热液区由于具有化学物质的多样性和快速的动态变化而导致形成微生物的高度多样性.洋壳主要由基性、超基性岩构成,含有丰富的矿物,其中不乏参与铁、锰、硫等关键代谢反应的化能自养微生物.同时,由于环境中99％以上的微生物没有已培养的亲缘种,因此对深海微生物的多样性、生理功能特性以及生物地球化学作用的理解和研究仍然存在巨大的挑战.本文将尝试从不同的深海环境分区来综述深海海水、沉积物、洋壳,以及冷泉区和热液口等特殊生态环境中微生物的分布和多样性.     

嗜热真菌的分类研究概况

1嗜热真菌的概念作为环境中基本的、限制性的物理因素之一,温度对生物在地球表面的生存及分布起着非常重要的、甚至是决定性的作用。真菌象其它微生物种群一样,在其数千万年的进化历程中,对不同的温度范围有 了各自的适应,大体可分为嗜冷真菌、嗜温真菌和嗜热真菌。嗜热真菌thermophilic fungi是一类最低生长温度为20℃或20℃以上,最高生长温度为50＂C或50℃以上的特殊真菌类群;     

深海微生物高压适应与生物地球化学循环

深海是典型的高压环境,嗜压微生物是深海生态系统中的重要类群.随着深海采样技术的发展及高压微生物特殊培养设备的开发,已从深海环境中分离到一系列嗜压微生物,包括一些常压环境不能生长的严格嗜压菌.对这些嗜压菌的研究,不仅对微生物适应极端高压环境的机制有一定了解,而且发现了一些特殊的代谢产物.研究微生物高压嗜压机理,还有助于探索地球生命的温度压力极限及生命起源和演化等科学问题.从深海嗜压微生物多样性、深海微生物高压环境适应机理及深海微生物在生物地球化学循环中的作用等方面对嗜压微生物的研究进展进行综述.     

生命的本质和特例——“极端微生物专刊”序言

<正>所谓极端微生物(extremophile)是站在人类的角度,对栖居于地球上所有"非宜居"空间中的微生物的统称。这些微生物包括嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜盐、嗜压,以及仍然有待发现的其他嗜"极"微生物。沧海桑田,大千世界,微生物一直在地球和生命的协同演化过程中扮演着重要角色。随着我们对地球深部和宇宙深部探测能力的     

极端微生物及其适应机理的研究进展

极端微生物是生物对极端环境适应的特殊种类 ,研究极端微生物的特性对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。从嗜热微生物、嗜冷菌和耐冷菌、极端嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物等方面总结了极端微生物及其适应机理的多样性以及其研究进展 ,旨在为极端微生物的开发利用提供一定的参考依据。     

嗜热微生物

嗜热微生物任红妍（华中农业大学植保系武汉４３００７０）嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物,如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。近３０年来,这一类微生物越来越广泛地引起了科学家们的重视和兴趣。特别是在水的沸点和沸点以上温度条件下能生...     

嗜盐微生物的工业应用研究及进展

嗜盐微生物是一类生长于高盐环境的微生物,在新型生物化工产业及生物修复领域具有突出的应用潜力。本文简要介绍了嗜盐微生物的种类、生理特性,着重阐述了嗜盐微生物产生的活性物质在工业生产上的应用价值和开发前景,总结了近年来国内外在嗜盐微生物工业应用上的研究进展,对嗜盐微生物的应用研究做了概括。     

极瑞环境下的生命

极端微生物是依赖于一种或多种极端物化因子的特殊生命形式，在100℃以上或0℃以下、近饱和的盐度、pH〉10或PH〈2等极端环境下，具有极端的生命世界，已发现的极端生命形式包括嗜热菌、嗜冷菌、嗜碱菌、嗜酸菌、嗜盐菌、嗜压菌等，统称为极端微生物，它们构成了地球生命形式的独特风景线，其存在的原理与意义为更好地认知生命现象、发展生物技术提供了宝贵的知识源泉。     

微生物治理有机污染物

这些年来,微生物科学工作对利用微生物治理环境中有害、有毒有机污染物的研究取得重要进展。利用微生物对各类不同的有机污染物进行降解和转化有着巨大潜力,这同微生物所具备的几方面的特点密切相关：(1)个体微小,比表面积大．代谢速度快;(2)种类繁多(含未培养的微生物),分布广(含地球以外的生命体),代谢类型多样;(3)繁殖快、易变异、适应性强(含各类嗜极微生物);     

中度嗜盐菌的研究进展

地球上存在着多种多样的盐域环境,这类环境中有自然形成的,如死海,美国的大盐湖等水环境,还有盐土环境;人工形成的如盐场、盐池等;另外,还有很多盐腌制的食品。自然界的高盐环境由于形成过程和所处地质情况的不同其离子组成和盐浓度有很大差异。生活在这些高盐环境中的动、植物物种较为有限,而以处于不同类群的微生物,如绿藻、嗜盐古菌及嗜盐和耐盐的细菌等为主要生命形式。根据微生物对盐浓度的反应可分为不同的种(如表1[1])。     

极端微生物蛋白质组学的研究现状

本文概述了近年来蛋白质组学技术在极端微生物研究领域中存在的关键问题、解决途径和研究现状。迄今为止,虽然蛋白质组学技术快速发展,但极端微生物的蛋白质组学的研究仍然存在很多困难。由于极端微生物的蛋白质-蛋白质复合物解离不彻底,而嗜中温微生物的蛋白质解离和变性条件不适用于极端微生物合成的大多数蛋白质等特殊问题,致使蛋白质组学技术还没有广泛应用于嗜盐、嗜热/冷、嗜酸/碱等微生物的研究中。当然,蛋白质组学技术应用的潜能和前景吸引人们积极尝试各种各样的方法。目前,通过研究已经有效地解决了嗜盐蛋白质的分离、嵌合膜蛋白的鉴定和新蛋白质的功能推测,证实了基因组预测的一些结论,并揭示基因组不能充分解析的某些特性和新蛋白质。极端微生物蛋白质组学的研究表明,全面展示蛋白质表达谱需要不止一种蛋白质组学方法。此外,蛋白质组学和基因组学的互相印证和结合,将加速极端微生物的研究进程,深入全面地揭示微生物适应极端环境的特殊机制,进而阐明极端微生物生存的机理,为改善胁迫因素导致的伤害提供新的研究方向。     

嗜热微生物及其降解剩余污泥的机理

活性污泥法已经被广泛应用于污水处理中.剩余污泥是此过程的副产物,其处理费用约占污水处理系统总成本的25%～60%,处理不当则会带来严重的二次污染,成为目前污泥处理研究的难点之一.利用嗜热微生物降解污泥操作方便、经济性较好且易于管理,具有良好的应用前景.本文对污泥降解中的嗜热微生物、嗜热微生物污泥降解机理以及污泥降解过程中起重要作用的嗜热蛋白酶和脂肪酶的最新研究进展进行综述,归纳总结了影响嗜热微生物降解污泥的主要影响因素,并对嗜热微生物在污泥消化方面的应用研究进行展望.     

极端嗜酸微生物

一般认为,极端嗜酸微生物指那些生长ｐＨ上限为３．０最适生长ｐＨ在１．０～２．５之间的微生物。它们一般分布于金属硫矿床酸性矿水、生物滤沥堆、煤矿床酸性矿水以及合硫温泉和土壤中,包括原核和真核两大类。其中原核嗜酸微生物依生长的温度范围不同又可划分成常温型、中温型和高温型３个类群。由于嗜酸微生物在低品位矿生物滤沥及煤的脱硫等方面有重要应用前景,因此受到广泛重视。１极端嗜酸微生物的多样性及主要类群在极端酸性环境中的真核生命几乎完全限于微生物。在黄石公园的温泉水体中已分离到光合作用的藻类。从其它一些地方金…     

安徽定远盐矿可培养嗜盐微生物多样性

【背景】嗜盐微生物多生活于高盐环境,具有独特的生理代谢特征,是一类重要的极端环境微生物资源。【目的】为更好地认识我国陆相盐矿的嗜盐微生物多样性组成,更好地开发利用嗜盐微生物资源积累丰富的微生物菌种。【方法】对安徽定远盐矿盐芯样品进行嗜盐微生物的纯培养分离,并对所分离菌株进行基于16SrRNA基因的测序和序列相似性分析,并对所分离菌株进行物种多样性分析。在此基础上,对代表菌株进行菌落形态和耐盐度及酶活测定。【结果】通过纯培养共分离获得了嗜盐微生物264株,其中嗜盐古菌150株,占56.8%;嗜盐细菌114株,占43.2%。嗜盐古菌物种分别来自于Halorubrum、 Halopenitus、 Haloterrigena、 Natrinema、 Natronoarchaeum和Natronomonas等6个属;嗜盐细菌物种分别来自于Pseudomonas、Aliifodinibius、Halobacillus、Halomonas和Halospina等5个属。通过代表菌株的酶活平板检测,发现产胞外蛋白酶菌株1株,酯酶1株,淀粉酶2株;能液化明胶菌株2株。在物种多样性组成方面,发现嗜盐古菌的物种多样性指数高于嗜盐细菌。【结论】本研究对我国安徽定远陆相盐矿的可培养嗜盐微生物多样性进行探究,积累了丰富的嗜盐微生物菌株资源。     

嗜盐微生物在生物医药领域的应用研究进展

近年来抗生素耐药性问题日趋严重,患癌人数也在逐年增加,亟需开发新型药物。嗜盐微生物作为一类特殊的极端环境微生物,具有代谢多样性丰富、营养需求较低和能适应恶劣条件等特点,是发现新型药物的希望。目前,国内外学者已从嗜盐微生物中分离出了多种代谢产物和酶,具有明显的抗菌和/或抗肿瘤等活性。文中综述了嗜盐微生物及其相关产物在抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、生物医学材料以及药物载体等生物医学方面的作用,尤其对近年来在嗜盐微生物中发现的新型抗菌和抗肿瘤物质以及嗜盐微生物特有的代谢产物四氢嘧啶等进行了总结,并对其后续在生物医药领域的开发和产业化应用进行了展望。     

微生物“暗物质”研究曙光

微生物是地球上生命的主体之一,拥有极为丰富多彩的代谢途径,在很大程度上塑造了使人类宜居的地球。由于绝大部分环境中的微生物无法被分离和培养,微生物被喻为生命物质中的"暗物质"。近年来,迅猛发展的基因组学技术有力地推动了微生物"暗物质"的研究,使我国微生物生态学科发展从"诞生期"和"启蒙期"跨越式发展到"暴发期",乐观预测未来可能进入一个具有鲜明特色的"领航期"。     

嗜盐放线菌的研究进展

嗜盐放线菌是极端微生物的重要组成部分 ,也是一类极具应用前景的微生物资源。就嗜盐菌的分类标准、嗜盐放线菌的分离、分布及系统学研究的历史、现状及其发展趋势、应用前景进行了概述。同时还讨论了嗜盐放线菌的分离及其生理学、分类学研究中存在的问题及困难     

微生物高盐渗透适应策略及其耐盐强化研究进展

高盐废水因具有硬度高、可生化性差、水质成分复杂等特点,是较难处理的工业废水之一。现有物化处理技术存在运行成本高、处理效率低、二次污染重等诸多瓶颈。耐盐/嗜盐微生物可在高盐环境下进行正常生理代谢,因此,开发经济、高效、可靠的高盐废水生物处理技术有望成为高盐废水处理的主流方向之一。本文系统综述了耐盐/嗜盐微生物盐溶、胞内小分子相容溶质积累、蛋白质稳定和细胞表面稳定等高渗透压适应策略。由于嗜盐微生物存在生长条件苛刻、功能微生物种类稀缺等问题,因此,耐盐微生物在高盐废水处理的未来应用空间更大。最新研究发现强化调控技术(电、光、磁)可提升微生物的高渗透压适应能力,其中电调控技术或是未来高盐废水生物处理的重点研究方向。