DGGE技术及其在海洋环境微生物多样性研究中的应用

海洋环境中蕴藏着丰富的微生物资源,在海洋生物中显示出最丰富的生物多样性,在海洋生态系统中发挥着重要的作用.由于传统研究方法的不足,目前对海洋微生物的认知只占其总量的1%,探索以及开发99%未知微生物的巨大资源是一项艰巨而富有挑战性的任务,也具有广阔的前景.近年来,革新的分子生物学技术广泛应用于海洋微生物学研究领域,推动了海洋微生物多样性研究的快速发展,扩展和加深了对海洋环境中微生物的认识.本文介绍了一种基于PCR技术的现代分子生物学技术-DGGE的基本原理、关键环节及其在海洋微生物多样性研究中的应用,同时就其自身存在的缺点进行了简单评价并提出了几点解决方案.     

海洋石油污染研究现状及防治

石油是海洋环境的主要污染物,已经对海洋及近岸环境造成了严重的危害.文章概述了海洋石油污染的原因、危害、微生物降解机理以及生物修复技术等内容,提出了微生物降解是海洋石油污染去除的主要途径.最后,提出以生物降解为基础,配合使用不会影响生物生长、繁殖的化学处理剂,将更好的处理海洋石油污染.     

噬菌体编码的抗生素抗性基因研究进展

噬菌体作为地球上丰度最高的生物体,对于全球生态系统的微生物群落组成与动态,生物地球化学循环和细菌进化等都具有重要作用,但噬菌体对抗生素抗性的贡献还所知甚少.通过宏基因组测序和定量PCR等技术,发现了海洋,河流,土壤,动物肠道等环境的噬菌体基因组中存在多种耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs).因此,噬菌体及其介导的转导作用可能对ARGs的富集扩散发挥着重要作用.本文综述了不同环境介质的噬菌体基因组中ARGs的分布特征以及噬菌体介导的ARGs水平转移的研究进展,同时展望了为阐明噬菌体对抗生素抗性贡献需要解决的科学问题.本文将为了解噬菌体在ARGs传播扩散中的作用以及扩展对可移动抗性组的认知奠定基础.     

环境基因组技术在微生物多样性研究中的应用

环境中的微生物具有极大的生物多样性,但99%的微生物不能通过标准的实验技术加以培养,不依赖于培养的环境基因组技术由于适合分析生态系统中整个复杂的微生物基因组而迅速发展起来。文章针对环境基因组技术的原理、方法以及目前该技术在环境微生物多样性研究中的应用等作一综述。     

海洋聚合体的研究现状

综述了海洋聚合体在生态系统、元素循环中的重要作用,概述了不同形态聚合体的生态意义并提出了一些测定方法,总结了海洋聚合体与海洋微生物之间的关系.最后,提出了今后聚合体研究的发展方向.     

海洋石油污染的微生物降解过程及生态修复技术展望

海洋石油污染物的微生物降解是一个复杂的过程。受石油组分与物理化学性质、环境条件以及微生物群落组成等多方面因素的影响,氮和磷营养的缺乏是海洋石油污染物生物降解的主要限制因子。文章阐述了石油烃类的微生物代谢途径、影响因素、常规的生物修复技术以及两种海洋专性解烃菌降解石油的协同效应和极地海洋石油污染的生物降解过程和方式,对未来海洋石油污染控制进行了展望。     

南海水域不同深度非光合微生物的固碳潜能及其对不同电子供体的响应

通过对南海水域多个区域不同深度的海水分别以H2、Na2S2O3、Na NO2为电子供体经过一定时间的驯化培养后,测定其中非光合微生物的固碳潜力,并统计南海水域不同深度非光合微生物在不同电子供体条件下固碳潜力的差异性,最后结合不同深度海水的主要固碳基因丰度差异,分析南海水域不同深度海洋非光合微生物在不同电子供体条件下固碳潜能差异的原因.结果发现以Na NO2为电子供体时,海洋非光合微生物固碳能力普遍较低,各深度之间没有显著差异;以H2为电子供体时,表层海水中的非光合微生物的固碳潜力显著高于深层海水中的;而以Na2S2O3为电子供体时,深层海水中的非光合微生物的固碳潜力显著高于表层海水中的.基因分析结果表明,固碳基因cbb L在表层海水中的丰度高于深层海水,而cbb M基因在深层海水中的丰度高于表层海水.硫细菌大多以拥有cbb M基因为主,而氢细菌大多以拥有cbb L基因为主.因此不同海洋深度非光合微生物对不同电子供体响应的差异性可能和优势菌群结构的差异有关.海洋表层和深层溶解氧、无机碳含量的差异是导致菌群结构差异,乃至固碳潜力差异的重要原因.     

同时提取土壤微生物DNA和RNA方法的研究

获得高浓度、大片段、多样性程度高的土壤微生物总DNA是研究土壤微生物群落结构的分子生态学基础.研究采用PBS缓冲液洗涤土壤样品,结合SDS裂解微生物细胞的方法,同时提取分别添加小麦秸秆粉和油菜秸秆粉的两种土壤样晶的微生物DNA和RNA.对提取出的DNA和RNA进行酶切,基因组PCR和反转录PCR,实验结果表明该法提取的...     

紫色土中微生物群落结构及功能特征对土壤pH的差异响应

为明确紫色土中pH对土壤微生物群落结构和功能的影响,选取3种发育于相同母质但pH不同的紫色旱地土为研究对象,通过宏基因组测序技术来研究不同pH紫色土中微生物群落的结构和功能特征的差异.结果表明,宏基因组测序总共发现89门、 222纲、 527目、 1 009科、 2 769属和14 354种.不管是从门还是属分类水平,3种不同pH紫色土的微生物群落结构都有显著差异.RDA结果佐证了3种不同pH紫色土中微生物群落结构差异显著,且测定的土壤性质对微生物群落结构都具有显著的影响,其中土壤pH对微生物群落结构的影响最大（R²=0.998 5,P=0.001）.然而,对微生物群落功能的研究发现,3种不同pH紫色土中微生物群落的功能代谢过程都主要涉及功能未知、全局和总览、氨基酸代谢、碳水化合物代谢和氨同化过程等.不管是COG/KEGG功能分类数据库还是氮循环功能数据库,3种不同pH紫色土中注释到同一功能途径的微生物相对丰度基本都没有显著差异,说明土壤微生物群落水平的总体功能是相对保守的,不容易受环境因子的影响.     

海洋细菌生物量的测定方法

海洋微生物中,细菌在数量和种类上都占有绝对的优势,因此它是海洋微生物生态调查的主要内容。其生物量的测定,则是海洋细菌生态调查的基础。由于海洋细菌个体微小、形态多样,加}海洋环境中存在着活的、休眠与死亡的菌体和一些菌团、有机碎屑等颗粒物质,这给海洋细菌生物量的测定带来了许多困难。     

基于QMEC分析的青藏高原不同类型冰川前缘地土壤微生物功能潜力

微生物通过多种功能代谢过程主导着因气候变暖裸露的冰川前缘地土壤元素的地球化学循环.以青藏高原的海洋型冰川、亚大陆型冰川和极大陆型冰川的前缘地土壤为研究对象,分析不同类型冰川前缘地土壤的微生物功能特征.依次选择玉龙冰川、天山乌鲁木齐1号冰川和老虎沟12号冰川作为三类冰川的典型代表,采用高通量功能基因芯片(QMEC)检测土壤微生物的功能基因特征.结果表明,在三类冰川前缘地土壤中,半纤维素降解基因和还原型乙酰辅酶A途径相关的碳固定基因丰度最高,三者主要的氮功能基因和氨化作用有关,磷、硫功能基因则主要与有机磷矿化过程和硫氧化过程相关.其中,水热条件较好的海洋型冰川的微生物功能基因的种类与丰度最高,其次为环境较为干燥的极大陆型冰川.三类冰川前缘地土壤的微生物功能基因结构的显著差异,证实了地理环境差异对微生物功能特征的影响,也为不同类型冰川前缘地土壤微生物的功能及其介导的元素地球化学循环研究提供了基础.     

海洋环境中病原微生物不同检测方法的比较研究

在海洋环境中微生物显示出最为丰富的生物多样性,在海洋生态系统中发挥着重要的作用。而其中存在着大量的各种病原微生物,不但能导致各种重要海洋生物患病,还可导致人类患病。随着气候变化的加剧,这些海洋病原微生物有可能会大量繁殖,对沿海地区公共卫生健康和海水养殖业造成巨大威胁。本文主要针对目前海洋环境中病原微生物的传统鉴定方法、分子生物学和免疫学等各主要检测方法的基本原理、研究进展及其在海洋病原生物检测应用等方面进行综述,并讨论了它们的优缺点。     

入海排污口污水微生物群落结构及其影响因素研究进展

入海排污口污水中存在大量微生物,其进入海洋后会对邻近海域的海水水质及海洋生物健康造成巨大威胁。因此,研究入海排污口污水中微生物的群落结构及其影响因素对于了解排污口污水对海洋生态环境的影响具有重要意义。本文综述了国内外不同类型入海排污口微生物的群落结构特征,着重介绍了影响入海排污口微生物群落结构的重要因素,并进一步阐述了排污口污水中微生物对排污口邻近海域的海水水质和海洋生物的影响。     

海洋沉积物中PAHs和PCBs的来源与微生物降解

作为典型的持久性有机污染物的多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs),其在环境中的累积及对环境和生物的危害已经引起了广泛地关注.本文系统地论述了海洋沉积环境中PAHs和PCBs的来源、分布、微生物降解过程及其控制因素.已有的结果表明,PAHs和PCBs的分布受输入源、季节因素、沉积物的粒度和沉积物中总有机碳含量的影响.其中,输入源是决定沉积物中PAHs和PCBs含量高低的最重要的因素.通常情况下,沉积物中PAHs和PCBs的浓度在夏季丰水期比冬季枯水期低.沉积环境中的PAHs和PCBs的含量与沉积物颗粒粒径和总有机碳含量具有一定的相关性.微生物降解过程受其化学结构、其它碳源、能源以及环境条件的影响,低分子量和化学结构简单的化合物容易被微生物降解,外加葡萄糖或乙酸盐,降解程度加深,外加氮源降解程度较差,如果仅以PAHs作为碳源,微生物降解作用几乎不发生;环境的温度和pH值影响降解的方式、程度和速率.由于海洋环境的复杂性以及PAHs和PCBs的多变特征,海洋沉积物中PAHs和PCBs的行为机制远未搞清,PAHs和PCBs与海洋碳循环的关系至今尚未涉及,这些复杂的过程将是海洋沉积物中PAHs和PCBs进一步研究的方向.     

海洋微生物多样性的研究进展

介绍了海洋微生物多样性研究的意义，综述了国内外开展海洋微生物多样性的主要研究方法和原理。重点介绍了分子生物学技术在研究中的应用，对序列分析和指纹图谱、分子标记、分子探针等方法进行了详细的阐述。     

生物陶粒与生物活性炭上微生物群落结构的PCR-SSCP技术解析

采用PCR-SSCP(单链构象多态性)技术,以16S rRNA基因的V4-V5区为靶对象,分析用于饮用水处理的生物陶粒和生物活性炭上的微生物群落结构.对生物陶粒和生物活性炭上的微生物分别进行超声波洗脱、R2A和LB平板培养后提取基因组DNA.结果表明,除生物活性炭超声波洗脱不能提取到DNA外,其他处理均能提取到大小在10 kb以上的基因组DNA,但所提取的量有较大差异.以提取的DNA为模板分别进行PCR,均能扩增到408 bp的基因片段.这些片段经λ核酸外切酶消化处理后进行SSCP电泳.结果显示,超声波洗脱、R2A和LB培养对试验结果影响不明显.生物陶粒的微生物基因扩增片段SSCP图谱相同,且只出现1条带.测序后与基因组数据库对比,结果显示其与uncultured Pseudomonas sp. clone FTL201 16S rDNA （GenBank登录号AF509293.1）片段同源性为92%.生物活性炭的微生物基因扩增片段SSCP图谱也相同,但有2条带.测序对比的结果表明, 这2个基因片段与Bacillus sp. JH19 16S rDNA （GenBank 登录号DQ232748.1）片段和Bacterium VA-S-11 16S rDNA （GenBank登录号AY395279.1）片段的同源性分别为100%和99%.     

海洋污染及其防治

X55 X172 200500851 海洋石油污染物的微生物降解与生物修复/宋志文(青岛建筑工程学院)…//生态学杂志/中科院沈阳应用生态研究所.-2004,23(3).-99～102 环图Q—28 石油是海洋环境的主要污染物,已经对海洋     

藿类生物标志物及其对海洋碳氮循环过程的指示

由微生物介导的海洋碳氮生物地球化学循环对全球气候变化具有重要影响.五环三萜的藿类化合物（hopanoids）,包括以细菌藿多醇（BHPs）为主的生物藿类和藿烷等地质藿类,是指示近现代环境和重建古环境中碳氮循环过程的重要类脂生物标志物.本文总结了藿类化合物的生物合成途径和生理功能,及在海洋碳氮循环关键过程（固氮、硝化、厌氧氨氧化、甲烷氧化和陆源有机质输入）中的指示作用.微生物膜脂中的藿类化合物主要由hpn基因编码的藿类合成和修饰酶调控,与微生物理化特征及环境条件具有密切关系.2-甲基藿类、2-甲基环醇醚和不饱和环醇醚等藿类化合物可调节细胞膜的氧渗透性以发挥固氮酶保护作用,可指示环境中固氮蓝细菌及其固氮过程.细菌藿四醇异构体之一的BHT-x是海洋厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua的专属产物,可指示海洋厌氧氨氧化和低氧环境.土壤标志物BHPs及陆源输入指标R_soil可追踪陆源有机质向海洋环境的输入和迁移.35-氨基BHPs和3-甲基（氨基） BHPs可指示好氧甲烷氧化活动.细菌藿六醇和3-甲基细菌藿六醇可指示亚硝酸盐型甲烷氧化活动.未来,随着分子生物学、基因组学和仪器分析技术的不断发展,藿类化合物在指示海洋碳氮循环过程方面势必会发挥更加重要的作用.     

环球扫描

正《危险材料》 2021年5月18日可以降解塑料的海洋微生物塑料废弃物正成为最常见的一种海洋垃圾,带来日益严重的全球污染。近日《危险材料》报道了一项最新的研究成果,中科院海洋所研究员孙超岷科研团队经过5年攻关,首次发现能有效降解聚乙烯对苯二甲酸酯和聚乙烯两种塑料的海洋微生物菌群和酶,为获得塑料降解微生物和功能酶、发展降解塑料垃圾生物制品提供了重要理论依据和候选材料,并有望突破难降解塑料聚乙烯的降解瓶颈。     

青藏铁路沿线土壤可培养微生物种群多样性分析

选择青藏铁路沿线不同海拔高度的10个地点采集土壤样品,采用3种不同的培养基分离培养其中的微生物;提取各土壤样品可培养微生物菌体基因组DNA,进行16S rDNA的PCR扩增,对可培养微生物种群多样性进行分析.结果表明,该地区可培养微生物的数量为1×106～8×106 CFU/g.16S rDNA序列分析发现,分离培养的微生物主要包括厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria) 3个类群,分别占菌株总数的53.1%,29.6%和16.0%.其中,Bacillus sp.为优势菌属,占菌株总数的29.6%;Bacillus simplex为优势种,占菌株总数的12.3%.