海洋微生物多样性及其分子生态学研究进展

海洋微生物多样性的深入研究将有助于微生物资源更好的开发和利用,海洋微生物多样性有很大的研究价值和研究空间。海洋中大多数微生物处于未可培养状态,在分子生态学基础上对海洋未可培养微生物进行研究是当今微生物多样性研究的主要方向。近年来相关研究进展迅速,研究方法不断更新。主要从分子生态学角度对微生物多样性研究现状进行概述并详细分析探讨了相关的研究方法,而且从分子生态学与海洋微生物多样性研究相结合的层面,对本领域的研究进行展望。旨在为海洋微生物多样性的研究及海洋资源的可持续开发与利用提供参考。     

微生物多样性的全球影响

微生物多样性的全球影响张树政（中国科学院微生物研究所北京１０００８０）张树政研究员,中国科学院院士。１９４５年毕业于北京大学化学系。１９４５年至今从事微生物生理生化、代谢及酶等基础及应用研究。５０年代即开始曲霉淀粉酶的研究,证明了黑曲霉糖化酶的优越性...     

中国东海海洋微生物种群多样性初步研究

以东海海洋微生物群落为研究对象,用稀释平板分离法,从海泥和海水中得到542株分离物。随机选取58株发酵培养,将所有发酵菌株的16S rDNA基因扩增,并用限制性内切酶HinfI对PCR产物进行ARDRA(Amplified rDNA restriction analysis)多态性分析,共得到16种不同的操作分类单元(Operational Taxonom ic Un it,OTU)。其中OTU5和OTU7所包含的菌株分别占总分离物的32.7%和19.0%,为优势分离物。优势分离物的ER IC-PCR基因组指纹图分析表明,前者的19株分离物共有12种不同的指纹图类型,而后者的11株分离物有4种。结果显示,东海海域的海水和底泥具有明显的微生物种群多样性特征。     

海洋微生物多样性研究技术进展

海洋微生物资源丰富,开发潜力巨大,综述了稀释培养、高通量培养、扩散盒培养和微囊包埋等新的海洋微生物可培养技术的发展,重点阐述了基于现代分子技术的PCR、DGGE/TGGE、gyrB基因、基因芯片、环境基因组学和质谱等方法在未培养海洋微生物多样性研究中的应用。通过上述研究技术和方法的创新,人类开发海洋微生物资源进入一个崭新的时代。     

海洋古菌多样性研究进展

海洋古菌是海洋微生物中的一个大的类群,然而绝大多数的古菌不能分离培养.近年来分子生物学的方法广泛地应用于微生物多样性的研究中,研究发现,海洋古菌广泛地生活在各类海域环境中,而不仅仅是生活在极端的环境中.海洋古菌为海洋生态系统中主要的原核细胞成分,在海洋生态系统中的物质与能量循环中扮演着重要角色.主要阐述了生活在海洋不同环境中海洋古菌的多样性,有海洋浮游古菌的多样性、海底环境及海洋沉积物中古菌的多样性、附着或寄共生古菌多样性等的研究状况,以及研究海洋古菌多样性的分子生物学的主要方法.     

大洋最小含氧带生物地球化学循环及微生物多样性研究进展

大洋的最小含氧带(oxygen minimum zones,OMZs)具有特殊的水动力和氧含量特征,该区域是氮流失的主要场所,也是各类生化反应发生的重要区域.OMZs的存在会对浮游生物的丰度、多样性、分布模式及呼吸方式产生较大影响.大洋OMZs中存在广泛的反硝化、厌氧氨氧化、甲烷厌氧氧化和隐性厌氧硫氧化作用等都是海洋物...     

海洋微生物生物活性物质研究

海洋微生物以其分类的多样性和遗传背景的特征而具有产生新型生物活性物质的巨大潜力,本文对海洋微生物产生的生物活性物质的研究进展进行了综述,从报道的研究结果看,占海洋微生物主导地位的海洋细菌产生的活性物质种类最为丰富;海洋真菌和海洋放射线菌虽非海洋微生物中的主要菌群,但其产生新型生物活性物质的潜能不可低估。此外,目前研究主要局限于那些在常规条件下易于培养的微生物类群,今后的之一是对于非可培养海洋微生物产生的生物活性物质的探索,我国应充分利用国内海洋微生物资源优势加强这一领域的研究。     

国内外从海洋微生物-开发新型药物的研究概况

本文根据国内外文献资料报道,综述了海洋微生物所产生的活性物质的特性及其药用价值,并阐述了国内外目前对海洋微生物资源的研究开发和发展展望。     

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.     

海洋微型底栖生物的多样性与地理分布

海洋微型底栖生物是指生活于海洋沉积物中及表面的所有单细胞原核和真核微型生物,包括原核微生物、真核微藻及原生动物等光合自养和异养的类群.与水体相比,海洋底栖生境孕育了形态和功能多样性更高的微型生物,在陆架浅海单位体积沉积物中其丰度较之水体中同类生物高一至几个数量级,而深海则孕育着特殊进化环境下新奇多样且数量庞大的微型底栖生物,是维持海洋生物多样性、海洋生态系统结构和功能不可或缺的部分.迄今对于微型生物是全球性还是限定性分布一直存在争议,对其解答受到分类研究欠缺及采样不足的制约.分子生物学从正反两方面提供了理论依据,但无法得出一个普遍接受的观点.海洋微型底栖生物的多样性研究侧重于物种多样性及群落结构与分子多样性,较为显著的进展体现在原核微生物的分子多样性及底栖真核微藻的物种多样性研究,对于海洋底栖原生动物的多样性研究则相较滞后.本文综述了国内外对海洋微型底栖生物各主要类群的分类学和多样性研究进展,探讨了各类群在全球的潜在物种多样性,并就我国未来加强海洋微型底栖生物多样性构成、分布与变动及驱动变化的因子以及底栖微食物网的研究提出了建议.     

海洋微生物抗菌脂肽及新生物农药研发

近年来,微生物脂肽作为生物农药的研究与应用,在国内外得到了广泛重视,成为今后生物农药发展的一个重要方向。从不同生境分离获得多批海洋微生物,通过筛选抗植物病原真菌活性强的菌株,发酵、分离、纯化及鉴定其代谢产物,从3种芽胞杆菌中发现了6个新的抗菌脂肽,属于iturins和fengycin类化合物。芽胞杆菌的芽胞及脂肽可研发防治植物真菌病害新生物农药。     

多胺在微生物中的研究进展

多胺是一类小分子脂肪族类化合物,存在于微生物体内,其合成代谢与微生物细胞的增殖和分化密切相关,参与微生物的多种生理过程,在促进细胞分化、增殖,维持细胞膜、DNA 和 RNA 的稳定,以及生理应激方面发挥重要作用。该文就多胺的代谢、转运以及多胺在微生物中的生理功能等方面进行综述,为多胺在微生物中的研究提供较为丰富的资料。     

土壤微生物多样性影响因素及研究方法的现状与展望

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分, 在土壤有机物质分解和养分释放、能量转移等生物地化循环中起着重要作用。随着人们对生物多样性重要性认识的不断深入及研究方法的不断改进, 土壤微生物多样性, 尤其是功能多样性的研究工作逐渐受到生态学家的重视。本文从土壤微生物多样性的影响因素以及研究方法等方面阐述了目前国内外土壤微生物多样性的研究现状, 并对其未来研究方向进行了展望。     

北部湾海洋植物及其共附生微生物次级代谢产物研究进展(综述)

海洋植物及其共附生微生物是海洋生物的重要组成部分,能够产生许多结构新颖、活性独特的次级代谢产物,承担多种生理生态功能。北部湾海洋植物物种资源丰富,据统计,海洋植物有3门43种。该文综述了从2002年起北部湾海洋植物及其共附生微生物次级代谢产物的研究进展,从11种红树植物和7种共附生微生物中获得59个新化合物和35个已知活性化合物,从3种海草植物中获得3个新化合物和7个已知活性化合物,从6种海藻植物和1种共附生微生物中获得25个新化合物和8个已知活性化合物,主要涉及结构类型有萜类、生物碱、黄酮类、甾醇,多数具有良好的抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗炎、增强机体免疫力等功效。在此基础上,进一步提出了北部湾海洋植物研究方向及后续的研究建议。该综述为深入研究和开发利用北部湾海洋植物及其共附生微生物提供了参考。     

中国海物种多样性研究进展

中国海的生物多样性研究是中国科学院青岛海洋生物研究室1950年成立后开始大规模系统进行的.经过半个多世纪的努力,迄今已有千篇论文和约200部专著出版.主要专著《中国动物志》“无脊椎动物”已出版47卷,其中27卷为海洋生物,5年计划编写中17卷;《中国动物志》“脊椎动物”鱼类11卷,哺乳类1卷;《中国海藻志》8卷,待出版4卷,编写中3卷.另外,《海洋科学集刊》已出版的50卷中有22卷是海洋生物的专刊;另有《西沙群岛生物考察专辑》6卷.其中有代表性的著作《中国海洋生物种类与分布》(黄宗国,1994)集成国内外文献,记载物种20,278种(内有化石种及异名应除去).2008年出版的《中国海洋生物名录》(刘瑞玉主编)记录22,629现生种,比1994年相同门类多5,118种,仅次于澳大利亚和日本,居世界第三位.主要进展是取得了中国海翔实可靠的物种鉴定、编目和分布数据.此外还参加了国际“物种2000”计划项目,交出的“中国生物名录”比2008年名录显著增多.全部物种正进行“世界海洋物种登录,”(WoRMS),可供与世界不同海域和生境的种类多样性作比较研究.完成国家标准《海洋生物分类代码》(国家质量技术监督局1999发布)的修订,纠正了种名和分类系统的错误,增补了物种,保证了作为国家标准的高水平,待付印.完成全国濒危物种评估,负责编写《中国物种红色名录》1、3、2卷海洋无脊椎动物部分;结果发现濒危物种显著增多.1997-2000年“专属经济区大陆架环境资源调查”的结果进一步显示陆架海域生物多样性和主要资源衰退,还提出了应采取的措施.中国参加了国际重大项目“海洋生物普查计划”,进行了浮游动物普查,提交了中国国家汇总报告——中国海生物多样性研究,交PLoS ONE出版.全面加强了多样性和濒危种的保护,全国已建立国家级海洋自然保护区33个,特别保护区21个.论文在肯定中国海生物多样性研究进展和成绩的同时,指出了存在的主要不足是调查采集和研究的生境主要在陆架浅海,深海大洋特殊生境刚刚起步;多样性调查缺少全国统一计划行动,缺全面的多样性“背景值”资料.而监测、采集、研究不够;评估、保护亟待加强.文终提出了几点涉及学科发展和多样性监测、评估、保护的关键性建议.     

海洋保护区管理与保护成效评估的方法与进展

全球物种多样性的持续下降使得生物多样性保护面临巨大挑战, 海洋生物多样性的保护任务尤其艰巨。海洋保护区是保护生物多样性的有效方式之一, 如何对其成效进行评估是当前研究热点。然而, 目前针对海洋保护区的评估体系较少, 而且评估指标多侧重于管理成效。近年来随着全球生物多样性监测网络和数据库的建立, 以及多种新技术(如遥感、声呐系统、卫星追踪、基因组学等)在海洋生物多样性监测中的应用, 使得从生态系统到基因水平的多层次连续监测成为可能。基于此, 建议未来我国海洋保护区成效评估应在充分利用新技术方法的基础上, 加强长期科学监测, 建立并完善生物多样性监测数据库和信息共享机制, 发展跨学科的综合保护成效评估体系, 加强基于生物多样性监测的保护成效评估。     

未培养微生物研究策略概述

基于未培养微生物数量巨大、种类繁多、基因资源丰富等特点。扼要介绍了未培养微生物的纯培养分离策略和分子生物学研究方法。随着新型培养策略如原位仿生境培养、限制性培养、单细胞微操作等的出现,使未培养微生物的纯培养成为可能。同时由于宏基因组学和高通量DNA测序等现代分子生物学方法技术的逐渐成熟,使来源于未培养微生物的新基因和新活性物质的分离筛选出现了新的机遇与挑战。     

海洋微生物生物活性物质的研究进展

海洋微生物是海洋生物的重要组成部分.研究结果表明,海洋微生物产生的生物活性物质种类丰富, 主要包括抗肿瘤抗病毒物质、抗生素、生物毒素、酶类、酶抑制剂、多糖、不饱和脂肪酸等等.对海洋细菌、海洋真菌和海洋放线菌所产生的抗菌活性物质和抗肿瘤活性物质进行了综述.     

Functional diversity and community structure of microorganisms in rhizosphere and non-rhizosphere Canadian arctic soils

Functional diversities of microorganisms in arctic soil samples at three incubation temperatures were assessed using sole-carbon-source-utilization (SCSU). Soil samples from four sites were collected from the rhizosphere and non-rhizosphere soils. Microorganisms were extracted from samples and inoculated into ECO-Biolog plates and incubated at 4, 10 and 28 °C. Calculations of Shannon–Weaver diversity and Shannon–Weaver evenness were based on the substrate utilization in the Biolog plates. Shannon–Weaver diversities (H) in rhizosphere samples were significantly greater ( _H = 3.023 ± 0.197; P < 0.005) than in non-rhizosphere samples ( _H = 2.770 ± 0.154). Similarly, the evenness (E) of the inoculated microbial cells exhibited significant differences (P < 0.005) between the rhizosphere and non-rhizosphere soil samples ( _E = 0.880 ± 0.057 for soils with rhizosphere; _E = 0.807 ± 0.044 for non-rhizosphere samples). Higher microbial diversity and evenness were observed in samples incubated at 4 °C than at 28 °C [least significant difference (lsd) = 0.29], and evenness indices were higher in rhizosphere samples than in non-rhizosphere soils incubated at all three temperatures (lsd = 0.02). Principal component analysis (PCA) of the multivariate data set differentiated the soil samples on the relatively gross scale of microbial communities isolated from rhizosphere and non-rhizosphere soils at all three temperatures.