印度洋深海沉积物石油烃降解菌分离、鉴定与多样性分析

烃类物质在海洋环境中广泛分布,深海可能含有特殊的烃降解微生物。本研究通过对西南印度洋中脊与印度洋中部深海沉积物中石油降解菌的富集培养和分离鉴定,从6个站点的样品中共分离得到800株菌,通过BOX-PCR去重复菌株后,对其中183株菌进行了16S rRNA基因序列分析,发现这些菌分属于23个属;其中,γ-变形菌纲的食烷菌属(Alcanivorax)和放线菌纲的微杆菌属(Microbacterium)占优势。此外,还发现了食烷菌属2个潜在的新种、假海栖菌属(Pseudooceanicola)1个潜在新种。高通量测序结果证明,富集菌群中γ-变形菌纲是优势菌,主要包括食烷菌属、盐单胞菌属(Halomonas)、海杆菌属(Marinobacter)等。结合可培养菌与高通量测序结果,食烷菌属、盐单胞菌属、海杆菌属、交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)、海源菌属(Idiomarina)与微杆菌属(Microbacterium)是沉积物样品中常见的石油烃降解菌,迪茨氏菌属(Dietzia)、红球菌属(Rhodococcus),假单胞菌属(Pseudomonas)、赤杆菌属(Erythrobacter)与副球菌属(Paracoccus)等可能也参与了烃的降解。     

西南印度洋中脊深海沉积物砷抗性菌的富集分离与多样性分析

[目的]为了筛选深海砷抗性菌,了解印度洋中脊深海沉积物砷抗性菌的多样性情况.[方法]通过砷富集培养,筛选出砷抗性菌;通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析与构建16S rDNA克隆文库法两种手段分析了富集物中砷抗性菌的多样性.利用兼并引物PCR,从抗性菌株中克隆与砷抗性相关的基因.[结果]共筛选到8株砷抗性菌,分别属于y-proteobacteria的5个不同的属.其中,菌株AS-I1-3的抗性最高,可以在26×10-3 mol/L三价砷存在的情况下生长,该菌株的16S rDNA序列与菌株Pseudoalteromonas tetraodoni IAM同源性最高(100%).DGGE分析显示,该菌是富集物中的最优势菌,其次是盐单胞菌(Halomonas)和海杆菌(Marinobacter).16S rDNA克隆文库分析结果进一步证明,与菌株AS-I1-3序列相同的克隆子占整个克隆文库的72.5%;而与菌株AS-I1-5(Halomonas meridiana,100%)和菌株Mn-I1-6(Marinobacter vinifirmus,99%)序相同的克隆子分别占10%和7.5%.然而,利用兼并引物PCR,仅能从2株非优势菌中克隆到了与砷抗性相关的基因,表明菌群中的优势抗性菌可能有其他的抗性机制.[结论]在深海环境中存在着多种砷抗性菌,其中Pseudoalteromonas属的菌株是该富集条件下的砷抗性优势菌.这些砷抗性菌在大洋环境砷元素的生物地球化学循环中的作用有待进一步研究.     

中国南海部分深海沉积物真菌多样性及其抗菌活性

【目的】从南海4个站位的深海沉积物中分离真菌,揭示其多样性并测定抗菌活性。【方法】使用4种培养方法和8种培养基,从12个深海沉积物样本中分离培养真菌,通过菌落形态观察和ITS序列系统发育分析进行鉴定。采用滤纸片扩散法和生长速率法分别测试真菌小量发酵液粗浸膏的抗细菌和抗真菌活性。【结果】共分离到125株纯培养真菌,基于形态和ITS序列分析,排重后得到18个种类型,这些真菌可以划分到12个属,大多数属于子囊菌门(Ascomycota),只有2株属于担子菌门(Basidiomycota)。4个站位可培养真菌多样性具有差异性。抑菌活性筛选显示,大多数真菌具有较好的抑菌活性;链格孢属(Alternaria)、青霉属(Penicillium)、匐柄霉属(Stemphylium)这几个属的真菌表现出对多种指示细菌有抑制作用,尤其是Alternaria tenuissima DN09、Alternaria alternata DN14和Penicillium chrysogenum DN16对G~+和G~–细菌均表现出抑制作用。【结论】本研究揭示了南海深海沉积物可培养真菌多样性和抑菌活性,为进一步利用深海沉积物来源真菌奠定了基础。     

一份南海深海沉积物样品中可培养细菌的多样性

海洋沉积环境蕴含丰富的微生物资源。对深海难培养微生物的分离培养,不仅有利于深海微生物资源的挖掘与利用,也有利于对深海微生物学的研究。本研究采用多种培养基分离获得细菌菌株纯培养,并通过16S r RNA基因序列鉴定,对我国南海海域1个4 000 m水深的深海表层沉积物样品的可培养细菌多样性进行初探。共设计23种分离培养基,经过选择性分离培养最终获得612株细菌菌株,分别隶属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的9目10科27个属级类群,可培养优势类群为厚壁菌门,占所有分离物种数量的85.8%,包含13个16S rRNA基因序列相似性低于98%的潜在新物种。海洋琼脂类培养基适合培养不同种类的海洋细菌类群,放线菌选择性分离类合成培养基对放线菌类群的分离效果较好。最终获得一些与具有产抗生素、细胞毒素、高效酶活、耐受不良环境、降解污染物等特殊功能微生物相近的菌株。研究结果表明,该深海沉积物样品的可培养微生物资源、潜在新物种和微生物生理特性丰富多样,研究深海环境难培养微生物的分离策略及其微生物适应生理特性对研究极端环境微生物打下了基础。     

南海冷泉区深海沉积物中细菌的分离培养及多样性分析

为了认识南海深海冷泉区沉积物中可培养微生物的多样性,本文以冷泉区与非冷泉区两个站点的深海沉积物为样品,通过两种培养基(R2A海水培养基和2216E培养基)直接涂布或富集后平板分离纯化,从9个样品中共得到395株菌株,并通过16SrRNA基因鉴定,分属10个属。发现产芽胞细菌分布最广、丰度最大,包括3个属、15个种。其中芽胞杆菌(Bacillus)无论是在数量还是在种类上都分布最多。并且,随着水深和沉积物深度的增加,分离到的可培养微生物丰富度降低。本研究表明,即使在冷泉区,南海深海沉积物中产芽胞细菌也比较丰富。     

南海北部表层沉积物中原核微生物多样性

[目的]为研究南海北部沉积物原核微生物的多样性和群落结构.[方法]从南海北部XSCS13站位表层沉积物中扩增古菌和细菌的16S rDNA并构建文库,随机挑出阳性克隆子进行测序,选出所有的OTU构建系统进化树,进行系统发育学分析.[结果]多数克隆子来自于未培养原核微生物,沉积物中的古菌分属3大门类:泉古菌(Crenarchaeota)、奇古菌(Thaumarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),其中泉古菌(Crenarchaeota)为主要门类,占71％;广古菌(Euryarchaeota)最少,只有3个克隆子.泉古菌(Crenarchaeota)又以MG Ⅰ为主要类群,占61％.细菌多样性明显高于古菌,共9个门类:变形杆菌(Proteobacteria)(32.6％)、疣微菌(Verrucomicrobia)(3.0％)、拟杆菌门(Bacteroidete)(5.2％)、酸杆菌(Acidobacteria)(4.4％)、绿弯菌(Chloroflexi)(6.0％)、厚壁菌(Firmicute)(3.7％)、浮霉菌(Planctomycete)(5.2％)、芽单胞菌(Gemmatimonadete)(11.1％)、放线细菌(Actinobacteria)(4.4％).变形杆菌为优势类群(包括α-Proteobacteria、γy-Proteobacteria和δ-Proteobacteria 3个亚群),其中γ-Proteobacteria是Proteobacteria中的优势种群,占54.5％.另外所有原核微生物总共有超过50％的克隆子与硫酸盐的还原以及甲烷的形成相关.[结论]结果表明南海北部XSCS13站位表层沉积物中原核微生物的多样性非常丰富,其中蕴含大量未知的微生物资源;另外古菌和细菌群落结构表明该位点可能处于富含甲烷的冷泉活动区.     

南海深海沉积物放线菌多样性分析

【目的】免培养和纯培养相结合分析南海深海沉积物放线菌多样性。【方法】免培养方法通过提取沉积物宏基因组DNA,利用放线菌门特异性引物扩增放线菌16S r RNA基因序列,构建放线菌16S r RNA基因克隆文库,文库经RFLP(Restriction fragment length polymorphism)分析后挑选代表序列测序并进行多样性指数分析和系统发育分析。可培养方法利用8种培养基进行菌株分离,对排重后的菌株进行16S r RNA基因序列多样性分析。【结果】构建的两个深海位点的16S r RNA基因克隆文库在放线菌门的放线菌纲(Actinobacteria)、酸微菌纲(Acidimicrobiia)、腈基降解菌纲(Nitriliruptoria)和嗜热油菌纲(Thermoleophilia)4个纲中均有分布;两个位点中的种群结构有差异,N40-4位点的优势种群是放线菌纲的链霉菌目(Streptomycetales);N63-4位点的优势种群是腈基降解菌纲的腈基降解菌目(Nitriliruptorales)。8种培养基共分离出41株放线菌,根据形态特征排重后得到的19株菌分布于10个不同的属,12个不同的种,其中稀有放线菌属比例较高,菌株OAct400为潜在的微杆菌属(Microbacterium)新种。【结论】南海深海沉积物蕴含着丰富的放线菌物种资源及大量未知种群,具有进一步研究的价值。     

中国南海北部陆坡沉积物古菌多样性及丰度分析

【目的】海洋沉积物中的古菌在全球生物地球化学循环中充当重要的角色,深入了解沉积物中古菌群落的结构及功能特征是探究海洋沉积物中古菌参与生物地球化学循环和生态学功能的基础。【方法】采用高通量测序技术,分别对南海北部陆坡不同海域(东部,西部和神狐海域的7个站位)沉积物中古菌16SrRNA基因进行Illumina Mi Seq测序。【结果】中国南海北部陆坡沉积物中古菌的主要门类是Bathyarchaeota、Thermoplasmata、Woesearchaeota(DHVEG-6)、Thaumarchaeota(Marine Group I)、Lokiarchaeota和Marine Hydrothermal Vent Group(MHVG),还存在少量的AK8、Marine Benthic Group A和Terrestrial Hot Spring Crenarchaeota Group(THSCG)等。在潜在水合物区沉积物中还发现了甲烷代谢相关古菌(Anaerobic methanotrophic archaea,ANME)类群,主要为ANME-1、ANME-2ab和ANME-2c等。甲烷代谢古菌的分布特征也从甲烷代谢保守功能基因mcr A(Methyl coenzyme-Mreductase A)的扩增中得到了验证。利用定量PCR对南海沉积物中的细菌、古菌的16SrRNA基因和mcrA基因进行了定量,发现细菌16SrRNA基因拷贝数为10~5-10~7 copies/g(湿重),古菌16SrRNA基因拷贝数为10~5-10~6 copies/g(湿重),潜在水合物区mcrA基因拷贝数为10~3-10~5 copies/g(湿重)。【结论】揭示了中国南海北部陆坡沉积物中具有丰富的微生物资源,其中古菌种类多样且丰度较高,同时发现冷泉特征古菌群落,为深入认识和理解南海沉积物中微生物丰度和古菌多样性,以及解析古菌地球化学功能奠定基础。     

烟碱降解菌以烷烃为碳源产生物表面活性剂的研究

通过测定发酵过程中菌体浓度和发酵上清液的表面张力,研究了烷烃碳源和发酵条件对烟碱降解菌(Ochrobactrum sp.)产生物表面活性剂的影响。结果表明,菌株Ochrobactrum sp.以十三烷和十六烷为碳源生长较好,而利用液体石蜡可产生较多生物表面活性剂。以2%液体石蜡为碳源,装液量为40%(250 m L三角瓶),于30℃,120 r/min培养4 d时,发酵液表面张力能降低至42.1m N/m。     

石油降解菌的分离鉴定及石油污染土壤的细菌多样性

从石油污染的土壤中分离筛选到28株石油降解菌,经鉴定分别为短杆菌属、假单胞菌属、邻单胞菌属和微球菌属;对4个石油不同程度污染的土壤样品中嗜油微生物分布状况进行分析,发现污染严重的土壤样品中嗜油菌的数量相对较多;用聚合酶链式反应(PCR)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)和切胶测序相结合的方法对4个土壤样品中的细菌多样性进行分析,结果显示在受污染的土壤中,My cobacterium和B acillus在污染程度较低的样品中分布的较为集中,F lavobacterium和A zosp ira在污染程度较高的样品中丰度较高。属于B eta p roteobacterium类群的细菌在受污染的土壤中占有优势,同时还有一些不可培养的菌群存在。气质联用(GC-M S)分析结果表明石油污染程度及污染物中芳香烃类的含量对细菌多样性有着显著影响。在石油污染程度高,芳香烃类含量高的样品中细菌的多样性相对较低。     

南海南沙海域沉积物中可培养微生物及其多样性分析

【目的】为了从南沙海域中分离获得微生物菌种资源,【方法】本文通过沉积物采样、可培养菌分离及16S rRNA鉴定,【结果】从22个站点的沉积物样品中获得349株细菌,分属于87个种。发现产芽孢细菌分布最广,并在10个站点的分离株中占多数;它们是Bacillus,Halobacillus,Brevibacillus,Paenibacillus,Pontibacillus和Thalassobacillus。其中芽孢杆菌（Bacillus）无论在数量上还是种类上都最多,分别属于34种,其中有8个可能的新种。此外,g-Proteobacteria是分离率较高的另一亚群;其中,假单胞菌（Pseudomonas）,海杆菌（Marinobacter）,食烷菌（Alcanivorax）属的细菌最多。统计还发现,在深度750~2000 m之间,低GC含量的细菌最丰富,而深度2000 m以下,分离株则全部为g-Proteobacteria。【结论】南沙沉积物可培养微生物中产芽孢细菌及 g-Proteobacteria比较丰富;其中,产芽孢细菌的多样性最高,具有进一步研究开发价值。     

中国南海海域海洋深层水细菌多样性

中国南海与作为海洋生物多样性中心的印太珊瑚大三角区具有一定的环境与生物连通性,其生境多样,为各种生物类群提供了有利的热带和亚热带海洋环境栖息地,具有极其丰富的生物多样性,是中国海洋生物多样性热点地区,也是重要的海洋生物多样性资源宝库。海洋细菌在生态系统循环中发挥重要作用,通过对南海海洋深层水细菌的探测,可以更加清晰地了解西太平洋和印太交汇区的生物多样性。研究基于参加开放项目获得的南海的深海站点水样,采用高通量测序进行了16S rRNA基因序列测序,分析了南海深海海水细菌群落多样性、菌群构成和多样性特征。该站点南海海洋深层水测定的细菌分属于15门、20纲、24目、86科、140属、150种,表明该区海洋深层水细菌群落丰富。测得优势菌属包括类芽胞杆菌属(Paenibacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、海旋菌属(Thalassospira)、噬甲基菌属(Methylophaga)、拟杆菌属(Bacteroides)、纤细芽胞杆菌属(Gracilibacillus)、海洋芽胞杆菌属(Oceanobacillus)、海源菌属(Idiomarina)、嗜油菌属(Oleiphilus)、食碱菌属(Alcanivorax),这些属的细菌在生物材料或药物、生物燃料、水处理、降解石油烃等方面均有开发利用的潜力。属内的解淀粉芽孢杆菌(Lentibacillus amyloliquefaciens)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei)、三浦半岛盐乳杆菌(Halolactibacillus miurensis)、海迪茨氏菌(Dietzia maris)可以具体鉴定到种,这些深海细菌目前已在产抗生素、生物防治、石油降解、反硝化等方面被开发利用。基于高通量测序显示出采样点南海海洋深层水细菌具有独特菌群特征和多样性,有其极为丰富的生物学开发利用价值。     

南海陆坡沉积物细菌丰度预测

分别利用参数模型和无参数估计法预测南海陆坡沉积物柱MD05-2896中的细菌丰度.基于非培养的PCR-RFLP的16SrRNA基因分子技术,扩增了沉积物柱中的细菌16S rRNA基因序列,并构建16S rRNA基因文库.系统发育分析表明16S rRNA基因文库中,大多数序列属于17个已知的“门”.分别以99％、97％、90％和80％序列一致性作为分类单元分界点,将16SrRNA基因序列组群为分类单元.使用逆高斯分布模型、对数正态分布模型、负二项式分布模型、帕雷托分布模型、双指数分布模型以及ACE、ACE-1等估计方法预测不同分类单元分类水平下的细菌丰度.结果表明在“种”级分类水平上,负二项式分布为最优估计模型,估计细菌丰度为244±10(SE).不过,受实验条件的限制,该估计值可能偏低.     

南海南部陆坡表层沉积物细菌和古菌多样性

从南海南部陆坡表层沉积物中扩增了细菌和古菌16S rDNA序列,并对克隆子文库进行系统发育分析.细菌序列以变形杆菌(Proteobacteria)居多,其次是浮霉菌(Planctomycete)、酸杆菌(Acidobacteria)和candidate division OP10,另外还有少量铁还原杆菌(Deferrobacteres)、candidate division OP3、OP11、OP8、TM6、疣微菌(Verrucomicrobia)和螺旋体(Spirochaetes).古菌序列分别来自泉古生菌(Crenarchaeota)和广古生菌(Euryarchaeota),以Marine Benthic Group B(MBGB)、MarineCrenarchaeotic Group Ⅰ(MGⅠ)、Marine Benthic Group D(MBGD)和South African Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)为主.少量序列为C3、甲烷杆菌(Methanobacteriales)和Novel Euryarchaeotic Group(NEG).结果表明海底表层沉积物中有丰富多样的微生物群落.     

中国南海沉积环境可培养细菌多样性研究

【目的】探索海洋沉积环境中可培养细菌的多样性。【方法】采用纯培养分离及16S rRNA基因序列鉴定的方法,对我国南海海域20个沉积物样品进行细菌多样性分析。【结果】共获得200株细菌,分属于47个属,99个种。经系统进化分析,可培养菌株主要分布于4个类群:厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),优势类群为Firmicutes,其中芽孢杆菌属(Bacillus)所占比例为55.6%;而Actinobacteria和Bacteroidetes两个类群获得菌株较少;在Firmicutes和Actinobacteria两个类群中发现8个潜在新种和3个潜在新属级类群。【结论】初步研究结果表明,南海海洋沉积环境可培养微生物资源丰富,新物种资源多样;其中,芽孢杆菌为海洋沉积环境中的优势类群,随着样品深度的增加,细菌多样性呈现递减的趋势,深度可能是影响细菌多样性的一个重要因素;其次,分离培养基和分离方法直接关系到样品中可培养微生物多样性的发现,有待深入研究。     

南海北部浮游植物生长对营养盐的响应

2004年夏季作者在南海北部海域研究了浮游植物生长的营养动力学,结合物理-化学过程对浮游植物生物量分布的影响与机制进行了研究,阐明了水平对流和中尺度涡对营养盐分布的影响及浮游植物生长和现存生物量对其的响应。受西南季风和东向沿岸流作用所形成的Ekman输送的影响,南海北部海岸带表层海水作离岸运动,使深层富含营养盐的冷水爬坡涌升到表层来补充,激发浮游植物生物量迅速增长。海区反气旋涡使海水辐聚下沉,造成水体具高温、低盐、高溶解氧浓度、低营养盐浓度和低浮游植物生物量。同时通过现场营养盐加富试验,发现该海域营养盐是浮游植物生长的主要限制因子,而且是多种营养元素共同限制了浮游植物的生长,添加单一的营养盐并不能促进浮游植物的生长。在生物量出现增长的试验组中,营养盐添加不仅促使浮游植物生物量的增长,而且也改变了浮游植物的粒级结构和群落结构。例如,在站S1008,培养前叶绿素a浓度为0.28 mg.m-3,加富培养60 h后浮游植物生物量在NP和NPSi的试验组中有显著的增加,叶绿素a浓度分别达1.07 mg.m-3和1.19 mg.m-3;培养前粒度分级叶绿素a主要以Pico级份占优势,而加富试验结束后,在NP和NPSi的试验组以Nano级份占优势,其它试验组仍以Pico级份占优势;同时,在培养后生物量出现增长的试验组,浮游植物群落的优势类群从甲藻向硅藻演替。