不同季节使用微生态制剂后养殖海水细菌群落特征

细菌是维持养殖水体稳定的重要类群,可以反映出水质情况,微生态制剂作为一种可以去除有害物质的生物方法,目前被广泛应用。了解微生态制剂在投入养殖海水后细菌群落结构和多样性变化,探讨不同季节的水质环境因子对细菌群落的影响。通过高通量测序技术对细菌16S rRNA V3、V4区进行扩增,分析冬、春、夏3个季节下使用完商品型菌剂后,养殖海水中细菌群落分布规律及其多样性,采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)探讨不同季节的水质指标与细菌群落之间的关系。养殖海水中细菌多样性丰富,3个季节主要的优势菌门为变形菌门和拟杆菌门,其中Tenacibaculum(38.28%),卓贝尔氏菌属(Zobellella,30.78%)、盐单胞菌属(Halomonas,13.55%)为冬季优势属;Glycocaulis(34.00%)、盐单胞菌属(11.36%)、Planktosalinus(9.67%)为春季优势属;Pseudofulvimonas(28.94%)、Zobellella(17.51%)、Planktosalinus(15.86%)、海杆菌属(Marinobacter,12.30%)为夏季优势属,不同时期细菌属水平发生显著变化。RDA分析表明,不同时期水质环境因子对细菌群落影响不同,温度、盐度、pH、溶解氧与3个季节中10个优势属的丰度有显著相关性,冬季和春季优势属主要与盐度和溶解氧呈正相关,夏季优势属主要与温度和p H呈显著正相关。微生态制剂在净化养殖水体方面有很大优势,其在不同季节中应用虽细菌群落结构和多样性产生一定变化,但整体都发挥出各自的调控能力,该研究为以后养殖海水治理和微生态制剂应用提供新的思路。     

异化铁还原细菌LQ25还原重金属Cr (VI)的特性研究

[背景] 异化铁还原细菌能够在还原Fe （III）的同时将毒性较大的Cr （VI）还原成毒性较小的Cr （III）,解决铬污染的问题。[目的] 基于丁酸梭菌（Clostridium butyricum） LQ25异化铁还原过程制备生物磁铁矿,开展异化铁还原细菌还原Cr （VI）的特性研究。[方法] 构建以氢氧化铁为电子受体和葡萄糖为电子供体的异化铁培养体系。菌株LQ25培养结束时制备生物磁铁矿。设置不同初始Cr （VI）浓度（5、10、15、25和30 mg/L）,分别测定菌株LQ25对Cr （VI）还原效率以及生物磁铁矿对Cr （VI）的还原效率。[结果] 菌株LQ25在设置的Cr （VI）浓度范围内都能良好生长。当Cr （VI）浓度为15 mg/L时,在异化铁培养条件下,菌株LQ25对Cr （VI）的还原率为63.45%±5.13%,生物磁铁矿对Cr （VI）的还原率为87.73%±9.12%,相比菌株还原Cr （VI）的效率提高38%。pH变化能影响生物磁铁矿对Cr （VI）的还原率,当pH 2.0时,生物磁铁矿对Cr （VI）的还原率最高,几乎达到100%。电子显微镜观察发现生物磁铁矿表面有许多孔隙,X-射线衍射图谱显示生物磁铁矿中Fe （II）的存在形式是Fe （OH）₂。[结论] 基于异化铁还原细菌制备生物磁铁矿可用于还原Cr （VI）,这是一种有效去除Cr （VI）的途径。     

海洋沉积物中铁还原细菌组成及异化铁还原与产氢性质分析

【背景】一些铁还原细菌具有异化铁还原与产氢的能力,该类细菌在环境污染修复的同时能够解决能源问题。【目的】从海洋沉积物中富集获得异化铁还原菌群,明确混合菌群组成、异化铁还原及产氢性质。获得海洋沉积物中异化铁还原混合菌群组成,分析菌群异化铁还原和产氢性质。【方法】利用高通量测序技术分析异化铁还原菌群的优势菌组成,在此基础上,分析异化铁还原混合菌群在不同电子供体培养条件下异化铁还原能力和产氢性质。【结果】高通量数据表明,在不溶性氢氧化铁为电子受体和葡萄糖为电子供体厌氧培养条件下,混合菌群的优势菌属主要是梭菌(Clostridium),属于发酵型异化铁还原细菌。混合菌群能够利用电子供体蔗糖、葡萄糖以及丙酮酸钠进行异化铁还原及发酵产氢。葡萄糖为电子供体时,菌群累积产生Fe(Ⅱ)浓度和产氢量最高,分别是59.34±6.73 mg/L和629.70±11.42 mL/L。【结论】异化铁还原混合菌群同时具有异化铁还原和产氢能力,拓宽了发酵型异化铁还原细菌的种质资源,探索异化铁还原细菌在生物能源方面的应用。     

全球气候变化下的海洋浮游植物多样性

理解全球气候变化对地球生态系统的影响是全世界广泛关注的问题, 而相比于陆地生态系统, 海洋生态系统对全球气候变化更为敏感。全球气候变化对海洋的影响主要表现在海洋暖化、海洋酸化、大洋环流系统的改变、海平面上升、紫外线辐射增强等方面。浮游植物是海洋生态系统最重要的初级生产者, 同时对海洋碳循环起到举足轻重的作用, 其对全球气候变化的响应主要体现在物种分布、初级生产力、群落演替、生物气候学等方面。具体表现在以下方面: 暖水种的分布范围在扩大, 冷水种分布范围在缩小; 浮游植物全球初级生产力降低; 浮游植物群落会向细胞体积更小的物种占优势的方向转变; 浮游植物水华发生的时间提前、强度增强; 一些有害物种水华的发生频率也会增加; 海洋表层海水的酸化会影响浮游植物特别是钙化类群的生长和群落多样性; 紫外辐射增强对浮游植物的生长起到抑制作用; 厄尔尼诺、拉尼娜、降水量的增加通常抑制浮游植物生长。浮游植物生长和分布的变化会体现在多样性的各个层面上。对于浮游植物在全球变化各种驱动因子下的生理生态学和长周期变动观测等是今后研究的重要方向, 也将为理解全球变化下的浮游植物-多样性-生态系统响应与反馈机制提供基本信息。     

聚球藻硅质化作用初探

硅元素是全球生地化循环的重要组成成分之一,对海洋生态系统中以浮游植物主导的初级生产力和硅碳循环具有重要的意义。普遍认为硅藻主导着全球海洋的硅循环,成为海洋硅循环和碳循环交互作用的重要桥梁。海洋单细胞聚球藻对海洋食物网和能量流具有关键启动和支撑作用,是全球碳循环中固碳过程的主要贡献者,近年又被发现其具有重要的硅质化作用,为我们提供了一个在海洋中(特别是寡营养海域),除硅藻之外,连接硅碳循环交互作用的新视角,对硅藻在全球海洋硅碳循环的绝对地位具有重要的挑战意义。面对聚球藻在大洋中如此巨大的生物量,甚至高于硅藻,有必要弄清楚其碳沉降机制以及准确的模拟其硅循环,然而关于其在海洋硅循环的研究极少,硅质化作用的吸收和储存机理以及环境调节机制也不清楚;另外,其对世界海洋硅碳循环的调节作用也未见报道。为此,通过前人对海洋单细胞聚球藻硅质化作用研究的基础上进行有针对性的探讨,可望对海洋单细胞聚球藻硅质化作用及其对硅碳循环的调控机制有一个基本的认识,为深入研究聚球藻在全球海洋硅循环中的作用提供基础。     

夜光藻有性繁殖研究进展

夜光藻是全球最主要的赤潮生物之一,也是我国近海常见的浮游甲藻。根据营养方式分为异养的红色夜光藻和混合营养的绿色夜光藻,前者广泛分布于温带和亚热带近岸水域,后者仅分布于热带西太平洋、阿拉伯海、阿曼湾和红海。夜光藻的生活史包括无性繁殖和有性繁殖过程。少部分营养细胞自发转变为配子母细胞,启动了有性繁殖。每个配子母细胞可形成大量配子,具有横沟、纵沟和2根鞭毛,形态与裸甲藻接近。配子两两融合形成合子,合子不经过休眠孢囊阶段直接发育成新的营养细胞。目前,对配子母细胞形成的调控机制、合子发育的影响因素的认识还存在分歧。研究发现,营养细胞经过一定次数的二分裂后都会转变为配子母细胞,而配子的存在能够中止此过程,使营养细胞继续进行二分裂。因此,有性繁殖可能通过产生新个体对种群增长做出贡献,还可能通过释放配子维持无性繁殖,进而促进种群增长。配子在相模湾水域全年都有分布,其丰度峰值与营养细胞丰度峰值同步或提前出现,配子的大量出现可能是赤潮形成的必要条件。对有性繁殖的研究佐证了夜光藻在甲藻的系统进化中处于较为古老的地位。此外,还简单介绍了研究夜光藻有性繁殖的主要方法,回顾了国内的夜光藻研究,并对相关研究进行了展望。     

《生物化学》课程中“蛋白质”教学实践探讨

《生物化学》是生命科学相关专业的一门基础课程以及研究生入学考试的经典科目。课程内容涉及生物学和化学的交叉知识,内容有一定难度,尤其是蛋白质章节。《生物化学》教材中"蛋白质"章节包括氨基酸、蛋白质结构、蛋白质功能,以及蛋白质研究技术。教学内容既需要化学知识体系理解蛋白质的结构和性质,又要运用生物学知识掌握蛋白质结构与功能之间的相互关系。同时,蛋白质作为生命体的物质基础,相关研究进展不断更新,内容信息量大。本文通过分析蛋白质教学难点,设计教学内容,并结合新媒体教学手段探讨蛋白质教学实践,旨在提高《生物化学》课程的教学质量,激发学生探索专业知识的兴趣与能力。     

环境中的黑色微塑料——轮胎磨损颗粒的来源、迁移扩散及环境风险

近年来,随着汽车人均保有量的持续增长,轮胎在道路上磨损产生的轮胎磨损颗粒也在各种环境介质中被广泛发现,其环境行为和效应已引起广泛关注。这些微、纳米级轮胎磨损颗粒在道路上产生后,会飘散到大气或随雨水、径流进入周边土壤、河流,部分甚至流入海洋。轮胎磨损颗粒的存在会显著影响环境中有机物的构成,同时其载带的重金属和有机添加剂的释放也会对环境生物及人体健康产生潜在危害。本文总结了近年来有关轮胎磨损颗粒的来源、特征,在水体、大气和土壤环境中的迁移扩散,分析了其环境影响和生态风险,探讨了轮胎磨损颗粒污染研究中亟待解决的关键问题和防治措施。     

异化铁还原细菌Clostridium sp.LQ25分离及其产氢与铁还原特性

[背景] 一些异化铁还原细菌兼具铁还原和发酵产氢能力,可作为发酵型异化铁还原细菌还原机制研究的对象。[目的] 筛选出一株发酵型异化铁还原细菌。在异化铁还原细菌培养体系中,设置不同电子供体并分析电子供体。[方法] 通过三层平板法从海洋沉积物中筛选纯菌株,基于16S rRNA基因序列进行菌株鉴定。通过测定细菌培养液Fe （II）浓度及发酵产氢量分析菌株异化铁还原和产氢性质。[结果] 菌株LQ25与Clostridium butyricum的16S rRNA基因序列相似性达到100%,结合电镜形态观察,菌株命名为Clostridium sp.LQ25。在氢氧化铁为电子受体培养条件下,菌株生长较对照组（未添加氢氧化铁）显著提高。菌株LQ25能够利用丙酮酸钠、葡萄糖和乳酸钠进行生长。丙酮酸钠为电子供体时,菌株LQ25细胞生长和异化铁还原效率最高,菌体蛋白质含量是（78.88±3.40） mg/L,累积产生Fe （II）浓度为（8.27±0.23） mg/L。以葡萄糖为电子供体时,菌株LQ25发酵产氢量最高,达（475.2±14.4） mL/L,相比对照组（未添加氢氧化铁）产氢量提高87.7%。[结论] 筛选到一株具有异化铁还原和发酵产氢能力的菌株Clostridium sp.LQ25,为探究发酵型异化铁还原细菌胞外电子传递机制提供了新的实验材料。     

乌梅提取物对溶藻弧菌的抑制效应与机理

[背景] 溶藻弧菌（Vibrio alginolyticus）能够感染鱼、虾、贝等海洋经济动物,给海水养殖业带来了严重的经济损失,对公众健康及食品安全也构成较大威胁。[目的] 通过研究乌梅（Fructus mume）对溶藻弧菌的抑菌效应及其机理,为乌梅在水产养殖中的进一步开发利用提供理论依据。[方法] 采用试管二倍稀释法测定乌梅提取物（Fructus mume Extract,FME）对溶藻弧菌的最小抑菌浓度（Minimal Inhibitory Concentration,MIC）和最小杀菌浓度（Minimum Bactericidal Concentration,MBC）,电导率仪检测溶藻弧菌的相对电导率,分光光度法分析溶藻弧菌的核酸泄露和呼吸链脱氢酶活性及生物膜抑制率,蛋白质电泳检测溶藻弧菌的蛋白质合成情况,扫描电子显微镜观察溶藻弧菌的亚显微结构。[结果] 乌梅提取物对溶藻弧菌的MIC和MBC分别为1.953 mg/mL和3.906 mg/mL;乌梅提取物显著增加了溶藻弧菌的相对电导率和核酸泄露,明显降低了溶藻弧菌蛋白质的合成能力,对于弧菌的亚显微形态产生了较大影响。同时乌梅提取物显著抑制了溶藻弧菌生物膜的形成和呼吸链脱氢酶的活性。[结论] 乌梅提取物通过增加溶藻弧菌细胞膜通透性及显著抑制生物膜的生成、呼吸链脱氢酶活性及蛋白质的合成,实现抑制及杀灭溶藻弧菌的目的。