天山乌鲁木齐河源一号冰川表面粉尘蓝细菌群落结构及其系统发育

【目的】揭示天山乌鲁木齐河源一号冰川表面粉尘中蓝细菌多样性、群落结构及其系统发育,为科学评价冰川表面及相关环境中功能微生物的地球化学循环作用提供参考依据。【方法】采用两对蓝细菌16S rRNA基因特异引物扩增并构建克隆文库,基于序列相似性归类OTU并统计多样性,代表OTU序列与NCBI、RDP数据库比对后构建系统发育树。【结果】天山一号冰川表面粉尘101个蓝细菌克隆序列基于97%的相似性被划分为12个OTU,shannon多样性指数为1.522,系统发育分析显示主要隶属于颤蓝细菌目(Oscillatoriales)和色球蓝细菌目(Chroococcales)。Oscillatoriales包括席蓝细菌属(Phormidium)、微鞘蓝细菌属(Microcoleus)、伪鱼腥蓝细菌属(Pseudanabaena)和颤蓝细菌属(Oscillatoria)4个属,其中Phormidium占绝对优势,68个克隆序列划分为4个OTU,其它3个属的序列较少。Chroococcales仅有1个克隆,与亚球形管胞蓝细菌(Chamaesiphon subglobosus)亲缘关系很近。此外,发现一号冰川表面粉尘的速效磷、速效钾含量是冰川退缩前沿50 m-500 m距离土壤的2-5倍,硝态氮达到10-20倍,有机质含量达到3-9倍,显著高于冰川前沿环境。【结论】天山一号冰川表面粉尘蓝细菌的多样性指数相对较高,以隶属于Phormidium属的成员占绝对优势,对其生态学作用需进一步深入探究。     

江西玉山祝宅上奥陶统下镇组蓝细菌化石及其古环境意义

江西玉山祝宅上奥陶统下镇组发育一层珊瑚生物层,是扬子板块奥陶纪以珊瑚为主的生物碳酸盐岩建造的典型代表,其形成的水深一直缺乏有效的限定。本文研究首次在该珊瑚层中发现蓝细菌,包括Girvanella和Rothpletzella。蓝细菌生活的水体深度不超过50 m,从而将该珊瑚生物层形成时的水体深度限定在50 m以内。珊瑚生物层的下伏灰岩地层产出大型腕足动物,但属种单调,不产任何珊瑚。本文研究在该层灰岩中发现的蓝细菌Hedstroemia和Garwoodia,是两个典型的潟湖相蓝细菌,因此推测该层灰岩中珊瑚的缺失不是因为水太深,而是因为环境的局限。该剖面下部有一套与页岩互层的灰岩,以前被认为是深水相的,但这次在其中发现了蓝细菌Acuasiphonoria,因此也应该是浅水相的。     

两株采自惠州的细鞘丝藻亚科(Leptolyngbyaceae)嗜热蓝细菌的分离鉴定及细胞组分分析

【背景】随着CO_2排放增加,全球变暖愈发严峻,嗜热蓝细菌作为能够在45°C及以上环境中生长并实现生物固碳的微生物,具有重要的研究意义。【目的】对从广东惠州地区采集的藻种进行分离鉴定,并筛选出2株嗜热蓝细菌,研究其生长特性,为嗜热蓝细菌的后续应用提供依据。【方法】通过16SrRNA基因、藻蓝蛋白链A基因(PhycoA)序列分析确定从惠州地区采集到的菌株的分类学位置。对PKUAC-GDTS1-24和PKUAC-GDTS1-29两株嗜热蓝细菌进行形态观察和主要细胞成分(灰分、糖类、脂质、蛋白质和色素)分析。【结果】共分离出12株嗜热蓝细菌,其中PKUAC-GDTS1-24和PKUAC-GDTS1-29菌株,形态上呈蓝绿色球形毛状体,是由细胞形成密集的簇,彼此附着形成的。两株嗜热蓝细菌的主要细胞成分是糖类,分别占细胞干重的36.42%和28.46%。PKUAC-GDTS1-24的灰分、脂质和蛋白质含量分别为24.41%、21.40%和26.64%。PKUAC-GDTS1-29的细胞中,灰分、脂质和蛋白质含量分别为24.72%、23.92%和12.93%。藻蓝蛋白(Phycocyanin,PC)在PKUAC-GDTS1-24和PKUAC-GDTS1-29中的含量分别为157.29 mg/g DW和374.86 mg/g DW,类胡萝卜素分别为65.13 mg/g DW和18.87 mg/g DW。【结论】基于系统发育树研究,本实验的2个分离株属于细鞘丝藻亚科(Leptolyngbyaceae),与研究较少的纤发鞘丝蓝细菌属(Leptolyngbya)菌株相近,可能是广东和四川温泉中存在的一种新型丝状轻度嗜热蓝细菌属或Leptolyngbya新种。嗜热菌株PKUAC-GDTS1-24和PKUAC-GDTS1-29的形态和细胞组成相似,通过比较,2个菌株的藻胆蛋白含量远远高于其他研究报道的Leptolyngbya蓝细菌,尤其是PKUAC-GDTS1-29可以作为藻蓝蛋白生产的潜在菌株。     

蓝细菌的固氮

蓝细菌又称蓝藻,有许多种,其中有些营自由生活,有些和其它生物营共生生活,其中有许多种类能够固氮,大都属于念球蓝细菌科(Nostoceae),胶须蓝细菌科(Rivulariaceae)和伪歧蓝细菌科(Scytonemataceae)及真枝蓝细菌科(Stigonemataceac)。本文介绍自由生活蓝细菌和营共生生活的蓝细菌固氮的一些问题。一、自生蓝细菌的固氮蓝细菌能生长于有光的无机培养基中,利用CO_2作为碳源,N_2作为氮源,并且能产氧。但这里显然有矛盾,因固氮作用的关健酶——固氮酶在有氧的情况下将失去活性,固氮将停止。那么这个矛盾是如何解决的,通过研究发现,已知的固氮的蓝细菌除少数种外,都是丝状体,丝状体中有一种特殊细胞——异形胞。实验证明固氮作用可以在异形胞中完成。这类专化性细胞与营养细胞有如下几点区别:1.有厚外衣,2.色素弱而不强,3.与营养细胞接合处有明显的折光性颗粒。另     

春季与秋季渤海蓝细菌(聚球蓝细菌属)的分布特点

利用荧光显微镜技术研究渤海中蓝细菌 (聚球蓝细菌属 Synechococcus)的分布特点。发现春季 (1 999年 4～ 5月 )蓝细菌生物量较低 (0 .86～ 0 .0 1 mg C/m3,平均 =0 .1 3 ) ,秋季 (1 998年 9～ 1 0月 )较高 (1 6.6～ 0 .3 7mg C/m3,平均 =3 .2 7)。秋季蓝细菌生物量的平均值 (3 .2 7)是春季的 (0 .1 3 ) 2 5倍。虽然不同水层蓝细菌的生物量与水温分布相反 ,但水温仍是影响蓝细菌季节变化差异的主要原因。春秋季蓝细菌生物量垂直变化都是 1 0 m层 >表层 >底层。蓝细菌生物量在浮游植物总生物量中所占比例 (CB/PB) ,秋季是 0 .3 99～ 0 .0 0 3 (平均 0 .0 64) ,春季是 0 .0 47～ 0 .0 0 0 (平均 0 .0 0 3 ) ,两季相差达2 1倍 (平均值 )。小型浮游生物是渤海蓝细菌的主要捕食者 ,蓝细菌在渤海微食物环中有重要作用。     

微宇宙模拟溢油条件下沉积物中蓝细菌多样性

【目的】在不同浓度原油胁迫下,研究沉积物中原油降解规律及蓝细菌的响应机制,探讨蓝细菌对原油的耐受程度,并揭示蓝细菌种属结构组成的演替规律,为预测和判断溢油污染是否会造成富营养化等次生环境问题提供依据。【方法】建立微宇宙模拟实验体系,设置未添加原油对照组(CK组)及一系列高浓度原油处理组(25、125和250 g/kg干重,分别为LO组、MO组和HO组),通过气相色谱-氢火焰离子化检测器分析微宇宙培养期间原油降解规律。采用蓝细菌16SrRNA基因分析蓝细菌多样性和丰度变化规律,以及蓝细菌各种属的演替情况。【结果】微宇宙培养第31天时,在最低浓度处理组(LO组)沉积物表层出现片状绿色菌苔,而其他处理组和对照组未出现此现象。蓝细菌16SrRNA基因克隆文库结果表明,在溢油条件下所有处理组的蓝细菌多样性均降低,但有一些种属出现富集,如Oscillatoria和Prochlorococcus等。此外,也监测到大量的不可培养种属,预示着沉积物中可能存在新种属的蓝细菌。【结论】蓝细菌对原油具有较高耐受性,25 g/kg浓度原油会对蓝细菌生长产生刺激作用,且可能进一步引起蓝细菌富集。原油会引起蓝细菌多样性降低,但个别种属会发生富集,说明这些种属对原油具有较高耐受性,甚至发挥重要功能,如Oscillatoria具有固氮功能。本研究在分子水平上研究了蓝细菌对原油的响应,对蓝细菌分子生态研究具有重要意义。     

悬浮培养发状念珠蓝细菌对盐碱胁迫的生理应答研究北大核心CSCD

天然发状念珠蓝细菌是荒漠化土壤中的"先锋生物",具有极强的耐旱、耐碱、耐高温等能力。本研究旨在揭示悬浮培养发状念珠蓝细菌的抗盐碱能力,为发状念珠蓝细菌的人工培养提供基础。25℃,80μmol/(m2·s)光照下,BG-11培养液培养发状念珠蓝细菌,利用不同浓度(0、60、120、180、240 mmol/L)混合的Na2SO4和Na2CO3胁迫发状念珠蓝细菌细胞,处理时间分别为24 h和72 h,测定其质膜透性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白以及可溶性多糖含量,分析发状念珠蓝细菌细胞对盐碱胁迫的响应。盐碱胁迫下,随着胁迫程度的加重,发状念珠蓝细菌细胞的质膜相对透性增加,丙二醛含量上升;超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量先上升后下降;可溶性蛋白含量逐渐下降;可溶性多糖含量不断升高。悬浮培养的发状念珠蓝细菌细胞对盐碱胁迫产生结构和生理的应激响应,增强了发状念珠蓝细菌抗盐碱能力。     

蓝细菌神经毒素研究进展

蓝细菌飞速繁殖形成水华能够造成严重的危害,其中某些蓝细菌由于能够产生毒素而受到广泛关注,但是我国对于产神经毒素的蓝细菌一直研究较少。我们对蓝细菌神经毒素近年来的研究进展进行简要综述。     

蓝细菌对汞耐受机制的研究进展

蓝细菌对不同形态的汞具有很强的耐受和富集能力，能够改变环境中的汞浓度，影响汞的生物地球化学循环。同时，蓝细菌是生态系统中重要的初级生产者，经过蓝细菌富集的汞更容易进入食物链，影响人类健康。本文系统总结了蓝细菌对汞的耐受机制，主要包括：(1)在细胞壁外合成胶质鞘隔离汞；(2)通过与自身化合物结合钝化汞的毒性；(3)利用自身抗氧化机制修复汞对细胞的损伤；(4)利用自身酶转化汞的形态降低毒性；(5)与抗汞细菌共生抵御汞。基于此，本文展望了蓝细菌汞耐受机制的进一步研究方向，以及利用蓝细菌进行汞解毒和污染修复的前景。     

集胞藻PCC 6803中脂肪酸激活酶Slr1609互作蛋白的鉴定

集胞藻中slr1609是编码脂肪酸激活酶的基因,对与其相关的重要功能伴侣蛋白进行研究,可以完善对脂肪酸合成模块的认识,为进一步通过合成生物学技术改造蓝细菌提供理论支持。本研究在集胞藻PCC 6803中建立了蛋白质复合体分析及鉴定技术:利用氯霉素抗性基因筛选,构建带有3×FLAG标签的Slr1609突变株,通过RT-PCR优化重组蛋白表达条件;同时对突变株进行了Western blotting鉴定,以及利用Native-PAGE验证了蛋白质复合体的存在。最后,LC-MS/MS质谱鉴定获得了Slr1609蛋白复合体中的可能伴侣蛋白。     

液相质谱联用的代谢组方法优化及其在蓝细菌分析中的应用

为了准确鉴定光合蓝细菌中的各种代谢物,需要对基于液相色谱–质谱联用仪(LC-MS)的代谢组学分析方法进行有针对性的优化。本研究选取了24种涉及中心碳代谢和能量代谢的代谢物作为LC-MS的检测目标,获得了每个代谢物的最适色谱分离条件和质谱参数;同时以光合蓝细菌Synechocystis sp.PCC6803为主要对象,针对性地优化了样品前处理条件,结果显示适当延长梯度洗脱顺序表的时间并将流速设为0.2 m L/min可以得到最佳的分离效果,同时选择80%(V/V)甲醇(-80?C)作为代谢物萃取剂。分析结果证明这一代谢组分析技术可以成功地应用到光合蓝细菌的研究中。     

东北旱田土壤中Anabaena伴生细菌的分离与鉴定

[背景]鱼腥藻(Anabaena)在农田土壤中广泛分布,具有固碳和固氮功能。明确伴生细菌与蓝细菌的关系,对提高农田土壤中Anabaena的功能具有重要意义。[目的]从东北不同旱田土壤中分离Anabaena sp.PCC7120的伴生细菌,初步鉴定伴生细菌的分类归属,推测伴生细菌的功能,为明确旱田土壤蓝细菌与伴生细菌的关系提供数据支撑。[方法]采用平板分离、PCR-DGGE、克隆测序技术测定并分析不同旱田土壤中伴生细菌的16S rRNA基因序列,确定伴生细菌的分类地位。[结果]PCR-DGGE图谱显示东北旱田14个土样中分离获得Anabaena sp.PCC7120伴生细菌数量和种类不同;PCR-克隆测序获得伴生细菌的16S rRNA基因序列37条,可鉴定到种水平的菌株36条,主要归为鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、贪噬菌属(Variovorax)、黄杆菌属(Flavobacterium)和红球菌属(Rhodococcus)等,推测这些伴生细菌具有适应寡营养、富集微量元素、清除毒素等功效。[结论]东北旱田不同土壤中Anabaena sp.PCC7120伴生细菌种类和数量各异,这些伴生细菌主要隶属于Sphingopyxis、Variovorax、Flavobacterium和Rhodococcus等属。     

蓝细菌毒素研究进展

蓝细菌毒素是水华中有毒蓝细菌产生的体内次生代谢产物 ,根据其毒性可分为肝毒素和神经毒素 ,是强烈的癌促进剂。蓝细菌裂解后释放蓝细菌毒素 ,污染饮用水源 ,危害人类的健康。阐述蓝细菌毒素的种类、性质、制备、检测 ,以及从饮用水中去除蓝细菌毒素的方法。     

蓝细菌基因组拷贝数的研究进展与展望

蓝细菌是一类古老的光合原核微生物。就基因组拷贝数(倍性)而言,蓝细菌是原核生物中基因组低、中、高拷贝共存的典型类群之一,而基因组多拷贝特性是制约蓝细菌高效遗传改造的瓶颈。已有研究表明,蓝细菌的基因组拷贝数表现出生长周期的依赖性并受多种遗传、环境因子的影响。文中综述了蓝细菌基因组拷贝数的国内外最新研究进展、分析方法及影响因素,并讨论了蓝细菌基因组多拷贝研究的环境生态和生物技术意义。最后,对未来蓝细菌基因组拷贝数相关的研究方向作出展望。     

蓝细菌光敏色素的分子结构、生物合成和可逆光致变色效应

蓝细菌光敏色素(CBCRs)是蓝细菌中感受光的重要光受体,能够响应从紫外光到红外光范围内的光信号,进而影响蓝细菌的光化学行为。蓝细菌光敏色素通过N-末端GAF(cGMP phosphodiesterase,adenylyl cyclase and FhlA domain)结构域中保守性半胱氨酸共价结合藻胆色素,形成具有感光生理功能的色素蛋白质。本文重点在分子水平上综述了蓝细菌光敏色素的分子结构、生物合成和可逆光致变色效应机理,并基于最新的研究进展,就蓝细菌光敏色素今后的研究方向进行了展望。     

蓝细菌细胞工厂合成聚合物单体的研究进展

蓝细菌是当前合成生物学研究的热门底盘生物之一,是光合自养底盘微生物的典型代表。随着化石资源的逐渐枯竭和碳排放所导致的全球变暖问题的加剧,以CO2为碳源的蓝细菌细胞工厂的研究又迎来了一次新的浪潮。长期以来,人们对于蓝细菌细胞工厂的关注点主要是在生物能源的生产,比如液体燃料及氢气等。蓝细菌细胞工厂研究的主要瓶颈之一是其低效率导致的经济性问题。这一问题对于成本异常敏感的能源产品而言尤其突出。聚合物作为人类生产生活的重要基础,属于附加值较大的大宗化学品,对克服蓝细菌细胞工厂商业化所面临的经济性问题具有优势,近来得到了越来越多的关注。本文对蓝细菌的聚合物单体生产的相关研究进行了系统综述,阐述了各类单体的增产策略,并回顾了蓝细菌细胞工厂应用的相关技术,提出了蓝细菌合成生物学的应用领域所存在的问题并对未来的研究进行了展望。     

发状念珠蓝细菌细胞对Cu2+、Cr2+和Pb2+胁迫的响应

[目的] 对发状念珠蓝细菌细胞进行重金属离子Cu2+(CuSO4)、Cr2+(CrCl2)和Pb2+(PbCl2)胁迫,探讨发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应.[方法] 25℃,80 μmol/(m·s)光照下,BG11培养液培养发状念珠蓝细菌,利用不同浓度(0、0.1、1.0、10、100 mg/L) Cu2+、Cr2+和pb2+胁迫发状念珠蓝细菌细胞,测定其质膜透性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量以及海藻糖含量,分析发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应.[结果] 在Cu2、Cr2和pb2胁迫下,发状念珠蓝细菌细胞的外渗率和丙二醛(malondialdehyde)含量随着重金属离子浓度的升高而升高,相对渗透率和膜脂过氧化水平的变化趋势一致.超氧化物歧化酶(superoxide dismutase)活性随重金属离子浓度的升高先升后降,脯氨酸含量随着重金属离子处理浓度的升高,呈先降后升的趋势,可溶性糖含量随浓度的增大而减少.[结论] 低浓度的重金属离子可以诱导发状念珠蓝细菌细胞产生结构和生理的应激响应,高浓度会导致发状念珠蓝细菌细胞膜结构和功能的严重损害.     

滨海盐渍化土壤中蓝细菌多样性及分布

【目的】蓝细菌在贫瘠土壤的固氮、固碳中发挥着重要作用,然而土壤盐渍化对蓝细菌多样性及群落结构的影响还不清楚。本研究以莱州湾南岸及黄河口海水入侵盐渍化土壤为例,研究蓝细菌的多样性、群落结构及丰度沿盐度梯度的分布情况。【方法】利用自动核糖体间隔基因分析(ARISA)技术与群落相似性分析(ANOSIM)探究蓝细菌群落的差异与空间分布格局;通过16S rRNA基因克隆文库、测序与系统进化分析解析了3个典型盐度梯度样品中蓝细菌的群落组成;实时定量PCR测定蓝细菌16S rRNA拷贝数(丰度);BEST多元分析探寻影响蓝细菌分布的主要环境因子。【结果】蓝细菌在莱州湾南岸盐土中分布广泛,其群落结构在低(0.63%?1.27%)、中(1.55%?2.00%)、高盐度(2.39%?5.11%)样品组之间差异显著(P=0.03),而在不同含水量样品组间则不显著(P=0.09)。总体来看,群落结构主要受土壤盐度与含水量这两个因子联合控制(P=0.02)。低盐样品中蓝细菌多样性和丰富度最低,并以Halomicronema和Acaryochloris为优势类群。Leptolyngbya在中、高盐土中占优势。Arthrospira与Geitlerinema仅在低盐土中检测到,而Oscillatoria则仅出现在高盐土中。随盐度升高蓝细菌丰度呈下降趋势,低盐土样中蓝细菌丰度(2.14×105 copies/g干土)显著高于中盐土(1.25×105 copies/g干土)(P<0.05);高盐度土为1.20×105 copies/g干土。【结论】盐渍化程度是调控莱州湾南岸滨海土壤中蓝细菌群落结构与丰度的最重要环境因子,可能对滨海土壤微生物碳氮循环产生重要影响。     

四川广安谢家槽下三叠统夜郎组底部凝块岩中疑似的蓝细菌化石及蓝细菌生物膜

我国华南二叠纪-三叠纪之交的地层中,微生物岩发育,其中所发现的蓝细菌以结构、构造比较简单的微球状蓝细菌为主。四川广安谢家槽剖面下三叠统夜郎组底部产有一套厚约20m的凝块岩,通过对凝块岩薄片的显微镜照片观察,发现其中产有丰富的、保存精美的疑似的蓝细菌化石,它们清楚地展现了比此前所报道的蓝细菌更为复杂的内部结构、构造。根据其特点,可以分辨出四种主要类型:疑似的花冠状蓝细菌,疑似的蛛网状蓝细菌,疑似的嫩芽状蓝细菌和疑似的似管状蓝细菌,文中对它们进行了详细描述。另外,在研究的凝块岩薄片中,还发现了有些黑色的条带,这些条带并没有覆盖整个凝块岩,只是覆盖一部分,其中蓝细菌的结构、构造与条带外的微生物岩中的蓝细菌有着很大区别,条带中的黑色物质远比条带外的多,围绕这些黑色物质的丝状体呈网孔状,而条带外的丝状体则呈长条形或椭球状。这些黑色的条带很可能是原始的蓝细菌生物膜,文中称之为疑似的蓝细菌生物膜,这也是早三叠世蓝细菌生物膜的首次报道。对蓝细菌生物膜的进一步研究,可以帮助我们了解蓝细菌的生长过程以及生物膜在微生物岩形成中的作用。     

北京市各种水体蓝细菌物种多样性研究

2016至2018年的5月和9月研究了北京市五大水系53个水体蓝细菌的物种多样性。结果表明,共发现蓝细菌4目4科22属63种,优势种(IRI)为小型色球藻(Chroococcus minor(Kütz.) N?g.)、湖泊鞘丝藻(Lyngbya limentica Lemm.)、水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae(L.) Rafls.)、小席藻(Phormidium tende(Menegh.) Gom.)、钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)、小颤藻(Oscillatoria tenuis Ag.)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)。通过对北京各种水体的蓝藻优势种进行CCA分析,得出大部分优势种与活性磷、叶绿素a、温度、溶解氧、总碱度、总硬度、pH呈正相关,与TN、TP呈负相关,与蓝藻的特性较符合,其中活性磷是限制蓝细菌生长的重要因素。各水体蓝藻平均密度为1.32×10~6 ind/L,平均生物量为0.003 2 mg/L,多样性指数平均为0.45,2018年较2017年多数水体的密度和生物量下降,多样性指数上升,说明北京市水环境治理有所改善,但仍需继续加强治理。