海洋最小含氧带氮流失过程与机制

对全球大洋氮循环的研究发现,大洋输入和输出的氮存在严重的不平衡,所固定的氮中有相当一部分被还原为N₂或N₂O从大洋中流失,而海洋最小含氧带(OMZ)被认为是发生氮流失的最主要区域,通过反硝化作用和厌氧氨氧化作用,固定氮在OMZ海区内损失量可达40～450 Tg·a^-1.对不同海区OMZ内固定氮损失的两种主要作用总结发现,异养反硝化作用在热带太平洋东部、阿拉伯海的OMZ内以及海洋沉积物内占有显著优势,在智利、秘鲁沿岸海域及阿拉伯海域也已发现自养反硝化作用的存在;而在黑海、非洲西南部的本格拉上升流、智利北部沿岸等地,厌氧氨氧化作用强烈,且其在陆架区的作用强度和面积要大于大洋区.OMZ氮的流失除受氮流失过程自身影响外,固氮作用、硝化作用、硝酸盐异化还原作用等都可能对OMZ海区内氮收支不平衡造成影响.其中固氮作用的影响最不能忽视,其在全球OMZ内固定的氮的总量可达15～40 Tg·a^-1,是对OMZ氮流失量的重要补充.区分反硝化作用和厌氧氨氧化作用对OMZ氮流失的相对贡献,明确氮流失的另一产物N₂O的形成机制和定量评估方法是当前OMZ氮流失研究中存在的最主要问题.本文针对存在问题提出了相应的研究设想,以期为海洋最小含氧带的研究提供参考.     

海州湾鱼类群落平均营养级和大型鱼类指数的变化特征

为探究近年来海州湾鱼类群落的变化特征,本研究根据2011年及2013-2017年春季(5月)和秋季(9-10月)在海州湾及其邻近海域进行的渔业资源底拖网调查,分析了海州湾鱼类群落平均营养级(MTL)和大型鱼类指数(LFI),对海州湾鱼类群落结构特征进行研究.结果表明:海州湾的优势鱼种主要有大泷六线鱼、方氏云鳚、尖海龙、小黄鱼、长蛇鲻等,且优势鱼种季节性变化明显.海州湾鱼类群落的平均营养级存在明显的年际和季节变化,总体上秋季的MTL高于春季,而且秋季MTL变化具有滞后性.LFI计算结果表明,近年来海州湾及其邻近海域大个体鱼类资源量有所减少,鱼类群落结构呈现出明显的小型化趋势.     

近缘细菌细胞间的相互识别与相互作用

亲缘识别是细菌细胞间竞争与合作的前提和基础。细菌通过亲缘识别分辨自我细胞和非自我细胞;非同类的细菌细胞相互分离或被排除,而亲缘种群内的细菌细胞进行群体运动、生物膜和子实体形成等社会性合作行为。细菌的自我识别机制可能有助于不同亲缘类群在混杂的自然系统中的共存。近些年来,细菌亲缘识别及相互作用的机制研究工作成为热点,本文总结了近缘细菌细胞间相互识别和作用机制的研究进展。     

中印度洋与南海西部表层海水细菌多样性

细菌在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用。为更好地了解海洋细菌的特征及其在海洋环境中的潜在作用, 本文利用纯培养与16S rRNA基因高通量测序技术对中印度洋与南海西部海域表层海水细菌多样性进行研究。纯培养结果表明, 自中印度洋与南海西部表层海水中共分离275株可培养海洋细菌, 隶属于4门49属75种。变形菌门是绝对优势类群(占总株数的68.7%), 其次是放线菌门(21.5%)、拟杆菌门(9.1%)和厚壁菌门(0.7%)。在属水平, 微杆菌属(Microbacterium)与弧菌属(Vibrio)是主要的优势属, 共占总株数的30.0%。在3种分离培养基中, 自1/10 × 2216E培养基中分离细菌的数目与种类最多(89株, 30属); 分离菌株中的细菌菌株有7、9与3个属分别仅在2216E、1/10 × 2216E及葡萄糖甘露糖(glucose-mannose, GM)培养基中生长。此外, 共分离培养出50株细菌(26种)可能代表潜在新分类单元。高通量测序结果显示, 中印度洋和南海西部表层海水中共有23个门531个属。优势门类为变形菌门(72.2%)和拟杆菌门(15.3%), 优势属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter, 24.4%)、盐单胞菌属(Halomonas, 16.3%)和亚硫酸杆菌属(Sulfitobacter, 13.9%)。此外, 中印度洋表层海水细菌Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数显著高于南海西部(P < 0.05), 且细菌群落结构显著不同(P < 0.05)。综合纯培养与原位细菌数据得出, 中印度洋与南海西部海洋细菌具有丰富的多样性, 具有进一步开发研究的价值。     

海州湾春季短蛸的栖息分布特征及其与环境因子的关系

近年来,我国近海多种重要渔业资源处于不同程度的衰退状态,而短蛸具有生命周期短、生长迅速的特点,在我国近海经济渔获产量中占重要地位。然而,有关短蛸的栖息分布特征及其与环境因子的关系尚缺乏研究,不利于更好地保护和利用其资源。本研究根据2011年和2013—2017年春季海州湾的渔业资源和环境因子调查数据,采用随机森林模型、人工神经网络模型和广义提升回归模型3种机器学习方法分析了短蛸的栖息分布特征及其与环境因子的关系。结果表明: 随机森林模型的拟合效果和预测能力在3种模型中优势较大,选择该模型进行分析表明,底层水温、水深和底层盐度对短蛸的栖息分布有较大影响。短蛸的相对资源密度随底层水温、水深和底层盐度的增加均呈先上升后下降趋势。根据FVCOM模型模拟的环境数据,应用随机森林模型预测了短蛸在海州湾海域的栖息分布,发现短蛸主要分布在34.5°—35.8° N、119.7°—121° E之间的海域。     

氨基糖单体碳氮同位素的分析及其应用

氨基糖(AS)作为有机质中在分子水平识别的重要组分,研究其来源与转化能更好地认知微生物对有机质的调控作用。作为一种新兴技术,氨基糖单体同位素分析(CSIA-AS)为研究氨基糖各组分在自然环境中的变化特征提供了更详细的信息。本文系统总结了CSIA-AS技术的测定方法及其在氨基糖循环转化研究中的应用,气相色谱-同位素比值质谱法(GC-IRMS)和离子色谱-同位素比值质谱法(IC-IRMS)作为2种主要的氨基糖同位素测定方法,各有利弊,但进行相应的校正后均可实现可靠的测定结果。氨基糖各组分在土壤有机质中具有相对较低的周转时间,细菌来源的胞壁酸相对葡萄糖胺、半乳糖胺和甘露糖胺具有更高的矿化速率。氨基糖在环境中的来源和代谢转化受底物的影响,这与微生物群落对不同碳、氮源的特异性响应有关。CSIA-AS技术的推广需要进一步的方法优化并将其与微生物甄别等其他手段相结合,以此来更好地阐释有机质的来源、转化和归宿及其调控机制。     

培菌白蚁菌圃和粪便微生物多样性分析

【背景】培菌白蚁是属于白蚁科的一类与鸡枞菌属真菌共生的高等白蚁,其与体内肠道微生物和体外菌圃微生物形成三维共生体系。【目的】分析培菌白蚁菌圃和粪便的微生物多样性,并与肠道微生物进行比较。【方法】通过Illumina MiSeq高通量测序方法对培菌白蚁菌圃和粪便样品进行细菌16S rRNA基因和真菌ITS测序分析。【结果】高通量测序获得培菌白蚁菌圃和粪便样品细菌和真菌的有效序列和OTU数目。5个样品细菌OTU数目在90-199之间,而真菌OTU在10-58之间,细菌的种类多样性明显大于真菌。不论是细菌还是真菌,粪便样品的OTU数目多于菌圃样品。经物种分类分析,菌圃样品主要优势细菌是变形菌门(Proteobacteria),其相对含量超过82.4%;其次是拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes);粪便样品中优势细菌为拟杆菌门,其次是变形菌门,粪便优势菌属为别样杆菌属和营发酵单胞菌属,这与培菌白蚁肠道菌多样性组成一致。培菌白蚁菌圃和粪便样品共生真菌主要为担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)。菌圃优势真菌为鸡枞菌属(Termitomyces),相对含量在51.83%以上,菌圃中还鉴定到炭角菌属(1%,Xylaria)。【结论】为今后培菌白蚁-体内外微生物共生关系研究以及微生物的分离培养提供了依据和参考。     

16S/18S/ITS扩增子高通量测序引物的生物信息学评估和改进

【背景】在过去的十几年里,基于核糖体RNA基因的扩增子测序技术被广泛用于各种生态系统中微生物群落的多样性检测。扩增子测序的使用极大地促进了土壤、水体、空气等环境中微生物生态的相关研究。【目的】随着高通量测序技术的不断发展和参考数据库的不断更新,针对不同的环境样本的引物选择和改进仍然需要更深入的校验。【方法】本文收集了目前在微生物群落研究中被广泛采用的标记基因扩增通用引物,包括16S rRNA基因扩增常用的8对通用引物和2对古菌引物、9对真菌转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)基因扩增引物,以及18S rRNA基因扩增的4对真核微生物通用引物和1对真菌特异性引物。这些引物中包括了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project,EMP)推荐的2对16S rRNA基因扩增引物、1对ITS1基因扩增引物和1对18S rRNA基因扩增引物。采用最近更新的标准数据库对这些引物进行了覆盖度和特异性评价。【结果】EMP推荐的引物依然具有较高的覆盖度,而其他引物在覆盖度及对特定环境或类群的特异性上也各有特点。此外,最近有研究对这些通用引物进行了一些改进,而我们也发现,一个碱基的变化都可能会导致评价结果或扩增产物发生明显变化,简并碱基的引入既可以覆盖更多的物种,但同时也会在一定程度上降低关注物种的特异性。【结论】研究结果为微生态研究中标记基因的引物选择提供了一个广泛的指导,但在关注具体科学问题时,引物的选择仍需数据指导与实验尝试。     

江苏近海北部海域春季鱼类群落结构的年间变化

根据2009—2014年在江苏近海北部海域(34.00°—35.13°N,119.40°—121.50°E)的底拖网调查数据,结合综合性指标和多元统计分析等方法研究了该海域的鱼类群落结构随时间的变化.结果表明: 江苏近海海域共有鱼类68种,相对资源量波动较大,站位平均渔获质量的变化范围为0.75～1.62 kg·h^-1,站位平均渔获尾数显著下降,变化范围为203～370 ind·h^-1. 2009—2014年江苏近海的鱼类群落平均营养级指数在3.58～3.72,2009—2010年相对较低,2011—2014年在3.70以上波动.2009—2014年鱼类群落的平均个体大小在2.93～11.18 g之间波动上升,变化趋势与平均营养级基本一致.聚类分析和非度量多维标度排序分析表明,研究期间大致分为2009—2010和2011—2014年两个年份组.组间分歧种主要有尖海龙、小头栉孔虾虎鱼和玉筋鱼等.对前后两个年份组的分析表明,中上层、浮游生物食性鱼类优势度增加,冷温种和本地种优势度下降.表明江苏近海海域鱼类群落结构发生了较为明显的演替.针对演替规律提出了渔业管理的建议,为渔业资源的合理利用提供理论参考.     

真菌组蛋白赖氨酸甲基转移酶的研究进展

甲基化修饰是蛋白翻译后修饰的主要方式之一。真菌中,多种赖氨酸甲基转移酶能够执行组蛋白特定位点上赖氨酸的甲基化。组蛋白上赖氨酸的甲基化与真菌DNA的复制、转录以及异染色质的形成相关。甲基化参与了多种生物学过程,如真菌发育、昼夜节律调节、次级代谢基因簇表达、水解酶合成、致病真菌毒力形成。本文结合笔者工作,对目前真菌中已经发现的组蛋白赖氨酸甲基转移酶的命名、分类、结构域特征、催化域的三维结构以及它们所执行的甲基化在各种真菌中的作用进行了总结,提出了目前研究的不足并对未来的研究方向和内容进行了展望。