锥状斯氏藻藻华期间群体感应信号菌株的动态变化

群体感应信号(quorum sensing, QS)是细菌的一种特殊交流方式, 它具有调节种群密度、生物膜形成、毒素产生以及色素的形成等多种功能。藻菌关系是藻华过程中重要的一环, 为了探求藻华过程中信号微生物的动态变化, 我们以深圳大鹏湾的锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)藻华中的QS 菌株为研究对象, 应用报告菌株和环境微生物宏基因组方法, 监测了藻华爆发期间信号微生物的动态变化过程, 并构建了藻类、QS 微生物与其它微生物的相关性关系。结果表明:在筛选的QS 菌株中经去冗余和重复后成功鉴定了7 种不同的细菌, 分别是冷杆菌Psychrobacter cryohalolentis、普罗维登斯菌Providencia sneebia、假单胞菌Pseudomonas stutzeri、微小杆菌Exiguobacterium sp. AT1b、产酸克雷伯菌Klebsiellaoxytoca、球形赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus sphaericus 和鲍氏不动杆菌Acinetobacter baumannii。相关性分析发现P.sneebia 的丰度与藻类数量变化呈正相关, 而L. sphaericus 和P. stutzeri 的丰度与藻类数量变化呈负相关, 其它QS 微生物中未见显著相关性。综合实验的结果来看, QS 微生物在藻际微生物的群体结构中扮演着一定的生态作用, 它帮助我们从一个新的视角了解藻华过程中QS 微生物的丰度变化和网络关系, 为认识藻菌关系提供了新的思路。     

生物标志物（Biomarkers）在海洋环境监测中的研究与进展

污染物的存在给海洋环境和生态健康带来了巨大的压力,如何监测这些污染物并对其毒性进行科学的评价,成为当今环境科学关心的热点问题。生物标志物（Biomarkers）是毒理学研究的重要工具,它能对污染事件进行早期预警,并能在一定程度上评估生态风险。对近十多年来生物标志物的研究与应用进行了回顾,总结了不同水平（分子、细胞、个体、系统）生物标志物的种类、特征、检测方法和应用特点,并对现存挑战和未来发展趋向进行了展望,旨在系统的认识生物标志物,并为其在海洋环境监测中的合理应用提供理论借鉴。     

微生物的交流信号

多年来微生物一直被认为是相对孤立的个体,在环境中独立地生存,但近些年的研究使人们认识到微生物也使用复杂多样的方式进行种内、种间,甚至与其他生物间的跨界信息交流。这些交流由特定的信号分子来完成,称之为微生物语言。借助这些交流语言使微生物在特定的生态位中与其相邻个体或种群建立了多样的互动关系,包括合作、竞争与资源共享等,通过协调群体行为,共同应对多变的环境。随着现代分子科学对自然微生物群落的不断深入研究,人们对微生物交流也逐渐有了更为清晰的认知。本综述总结了原核和真核微生物所使用的主要信号物质(如群体感应、群体猝灭、抗生素等)和交流方式,讨论了这些通讯语言在种内(同种微生物)、种间(异种微生物),以及跨界(微生物与宿主)交流上的表现。旨在更为深入地解读这一有趣的多学科交叉研究领域,更好地理解微生物交流语言的形式、机制和目的,为微生物行为的解读和生态事件的解析获取基于化学生态学的新思路。     

虹鳟肿瘤坏死因子(TNFα)基因体外表达与纯化的研究

将虹鳟两种肿瘤坏死因子TNFα和TNFα2基因的成熟肽编码区域,用带有BamHI和HindⅢ酶切位点的基因特异性引物进行：PCR扩增。扩增片段用限制性内切酶消化并连接到pQE30表达载体上,连接产物转化到大肠杆菌JM109感受态细菌中。转化子经PCR筛选,质粒测序,完成了虹鳟两种TNFα基因重组子的构建。重组子经体外培养和诱导后,获得了高效表达的TNFα重组蛋白。高效表达的重组TNFα不受诱导剂IPTG的影响,并且由于重组子高效表达而形成了包涵体;重组蛋白产量约占菌体蛋白总量的25％—30％。应用Ni-NTA和固定金属亲和层析(IM-PC)技术,在变性条件下获得了高度纯化的重组蛋白,纯化重组蛋白的产量约为0．5—1mg／L。     

天然及人工红树林土壤微生物群落结构分析

应用高通量测序和OTU 分析法比较了红树植物人工修复区(Transplant-, TP)与天然区(Natural-, NA)土壤微生物的群落结构差异。结果显示: 从群落组成来看, 细菌在天然林和人工林主要由27 个门类的菌群组成, 优势菌群包括变形杆菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)、绿弯菌(Chloroflexi)、酸杆菌(Acidobacteria)、浮霉菌(Planctomycetales)。古菌的组成在纲的水平上主要以盐杆菌(Halobacteria)、热原体(Thermoplasmata)和甲烷菌(甲烷微菌Methanomicrobia、甲烷杆菌Methanobacteria、甲烷球菌Methanococci)为主, 其中盐杆菌占的比重最大(约19%-37%)。从结构来看, 多样性指数(H)和丰富度指数(Schao)表明: 天然林和人工林细菌的多样性和丰度均高于古菌, 天然林多样性及丰度均高于人工林(NA>TP)。此外, 对采集的样本进行主成分分析(PCA)显示细菌聚成两大类: 源自外周土壤的菌群聚成一类, 源自根际土壤的菌群聚成另一类; 古菌则按生境聚成三类: 分别是天然林、人工林和采自非红树区的基围鱼塘。对细菌来说, 经长时间修复的人工林与天然林的外周土壤群落结构差异不大, 显示出了趋同性; 但同一环境下的根际与外周土壤群落结构差异较大, 体现了明显的根际效应。古菌结构受根际效应的影响较小, 受环境因素影响较大。     

深圳大鹏湾海域锥状斯氏藻赤潮期间细菌群落结构变化研究

目的:近年来,赤潮在我国的发生呈增加的趋势,并造成了极大的经济损失。过去研究赤潮发生的机理主要集中在理化因素的影响,而越来越多的证据表明仅凭借营养盐等环境因素并不能解释大部分赤潮现象,藻际微生物可能发挥着重要作用。本文跟踪观测了2010年7月深圳大鹏湾海域爆发的锥状斯氏藻赤潮生消过程中细菌群落丰度种类的变化,从微生物与赤潮藻相互作用的角度探讨了赤潮的生消过程,讨论了不同时期不同关键菌群的特殊作用,为解释赤潮爆发和消亡提供了新的视角,为赤潮的监控和防治新方法的建立奠定了理论基础。方法:本文按时间顺序共采集该赤潮9次样本,利用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等分子生物学方法,通过主成分分析、克隆文库的构建,研究了微生物群落的变化过程,并探讨了特定种属的微生物在赤潮发生、发展和消亡过程中的作用。结果:从浮游细菌丰度来看,随着锥状斯氏藻细胞数量的波动,浮游细菌总数也随之呈现相应的变化。从浮游细菌的种类来看,它们主要属于变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。从浮游细菌的动态变化过程来看,赤潮生消过程中,浮游细菌群落呈现出一定的演替现象,特别是在赤潮后期,群落主成分变化尤为显著。从关键菌群的作用来看,属于γ变形杆菌门的Alteromonas sp.一直占有较高的丰度,赤潮中后期受到菌群相互作用导致比例下降,而赤潮后期其他关键菌群的丰度的增高可能是导致赤潮消亡的重要原因。结论:本文利用T-RFLP这一DNA指纹技术分析微生物群落结构和多样性特征,通过研究赤潮生消过程中藻际浮游细菌群落的动态变化,发现随着赤潮的发展,浮游细菌群落发生着相应的变化。结果说明赤潮藻体丰度数量的改变影响着浮游细菌群落的组成。相对地,细菌群落的适应调整迅速造成赤潮藻体局部生长环境的改变,从而影响赤潮的发展过程。     

微生物在珊瑚礁生态系统中的作用与功能

珊瑚礁是由珊瑚、鱼类、底栖生物、藻类以及微生物等多种生命形式组成的聚集体,代表着一类典型的海洋生态系统.珊瑚礁存在于热带和亚热带的寡营养环境,拥有极高的初级生产力和生产效率,被誉为“海底热带雨林”.微生物在珊瑚礁生态系统的生物地球化学循环、物质转化以及健康维护上具有重要作用.随着分子生态学的发展,微生物在珊瑚中的作用和功能日益凸显.本文总结了微生物生态学的研究现状,包括珊瑚生态系统中微生物的定植方式,共生微生物的特性(专一性、可塑性、协同进化),共生微生物与珊瑚疾病的关系与信号调节,以及微生物应对全球变化(气温升高、海水酸化、富营养化)的响应.从“珊瑚 微生物”共生体的发生、共生微生物的特性与生态功能,以及全球环境变化下微生物的衍生效应来梳理最新理论与成果,明确珊瑚微生物生态学机制,为更好地保护珊瑚资源、维护海洋生物多样性提供理论借鉴.     

珊瑚共生体中“细菌-虫黄藻-宿主”三角关系的通讯交流

“细菌-虫黄藻-珊瑚”是生态系统中一对经典的三角关系,其中包含着复杂的物质流、信息流和能量流,三者的平衡与稳定是维护珊瑚礁生态系统健康的重要保障。过去20年里针对共生体交互关系进行了大量研究,并取得了一些重要成果,明确了“细菌-虫黄藻-宿主”三者之间的物质代谢、营养交换以及与环境的交互关系。然而,基于共生系统的复杂性,一些现象背后的机制仍然未被充分揭示,尤其是共生体之间的通讯交流。信号分子介导的相互作用是珊瑚共生体稳态维持和高效运转的内在驱动力。本文以珊瑚共生体系中化学信号为重点,尝试梳理最新的研究进展,包括细菌与细菌、细菌与珊瑚、细菌与虫黄藻以及虫黄藻与珊瑚之间的通讯方式,重点关注了群体感应信号(QS)、二甲基巯基丙酸盐(DMSP)、糖类信号、脂类信号以及非编码RNA。选择性例举了QS信号介导的微生物协作和竞争、DMSP调节下的细菌和宿主的相互作用,以及环境胁迫下珊瑚和虫黄藻对非编码RNA的响应过程,强调了它们在共生体中的作用模式和生态意义。并对今后的研究重点和可能方向进行了提炼,包括研究维度的扩充、新技术-新方法的应用以及生态模型的构建等,旨在提升对三角关系互作方式的认识,增进对珊瑚共生体的理解,探索基于通讯语言的操纵方式为珊瑚礁生态系统的恢复和保护提供新思路。     

紫红笛鲷MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ多克隆抗体的制备

目的：制备紫红笛鲷主要组织相溶性复合体MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ多克隆抗体,为蛋白水平研究紫红笛鲷MHC II分子提供理论和实践依据。方法：从已有的紫红笛鲷cDNA文库菌中分别克隆其MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ分子的部分开放阅读框,与PQE-30构建表达载体,转入大肠杆菌E.coli M15以IPTG诱导表达;纯化得到的重组蛋白与弗氏佐剂混合乳化后注射新西兰大白兔制备多克隆抗体,再以酶联免疫吸附（ELISA）和免疫印迹（Western blot）检测所获抗血清的效价及效果。结果：①重组表达和纯化得到紫红笛鲷MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ部分肽链。②制备的紫红笛鲷MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ兔抗血清效价都大于1：25600,达到预期水平。③以获得的紫红笛鲷MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ兔抗血清分别与紫红笛鲷头肾巨噬细胞蛋白进行免疫印迹,显示两种抗血清能分别杂合出各自的目标蛋白,说明制备的多克隆抗体实际应用效果良好。结论：紫红笛鲷MHC Ⅱα和MHC Ⅱβ多克隆抗血清制备成功。     

浮游植物孢囊的研究进展与生态意义

浮游植物具有复杂的生活史。与陆生植物的休眠细胞类似,孢囊是浮游植物生命过程中重要的一环,它在抵抗外界压力、应对不良环境、维持生理稳态、维护物种繁衍等方面具有重要意义。在一些生态事件中,更有人提出孢囊是藻类周期性暴发的种子库。然而,相比于成熟细胞,孢囊的生态生理学研究还相对缺乏。为了加深对孢囊生命过程和生态意义的认识,我们以近20年的文献为重点梳理了浮游植物孢囊研究的最新进展。概述了典型浮游植物甲藻、硅藻孢囊(休眠孢囊、游动孢囊、成熟孢囊)的类型及形成因素,总结了孢囊的形成机制、生理特征和萌发要素,并阐释了孢囊在藻类进化和海洋碳循环中的意义。本文旨在总结孢囊的适应性和可塑性,加深对藻类生存策略的生态学机制的认识。