海洋微生物学的任务

任何一门科学的任务都是随生产的发展和科学技术的进步而发展。兹结合我国目前情况,谈谈海洋微生物学的任务。 生态调查是海洋微生物学的一项基本工作。测定海域中细菌生物量的方法很多。有琼胶平板计数法,微孔滤膜萌发计数法,最大可能数量法,直接显微计数法,吖啶橙染色直接计     

用三磷酸腺苷(ATP)表示生态系生物量的方法

<正> 微生物生物量及其活性测定是海洋与淡水生物专家、水污染专家、废水处理工程师所关注的问题。如海洋、淡水、湖沼、阴沟等微生物群落结构的测定,氧化塘、活性污泥中的微生物菌系及其功能的研究,卫生部门及生物监测站对食品等的检测,普遍以测生态系生物量的方法来解决。这些年来采用以ATP作为生态系生物量的参数较多。本文试图详述ATP表示生态系生物量的方法,介绍ATP分析法及其进展。一、ATP作为生态系生物量参数之优点表示生态系生物量的参数不少,有传统的显微计数、干重、混浊度、有机碳、氮以及后来采用的总细胞体积、DNA含量和表示细胞代谢能力的     

利用磷脂脂肪酸表征白洋淀沉积物微生物特征

以白洋淀表层沉积物为研究对象,运用磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析了沉积物中微生物的生物量和群落结构.结果表明,表层沉积物中支链饱和脂肪酸含量最高,细菌总数平均值为4.24×109个/g(以干重计),是沉积物中微生物的主体.厌氧细菌和革兰氏阳性菌是细菌的主要类型,同时存在较高的好氧细菌生物量.相关分析表明,水深对沉积物细菌生物量及多样性影响显著,磷可能是影响沉积物中微生物生物量及丰富度的限制性营养因素.主成分分析表明白洋淀沉积物微生物群落结构表现出较强的区域分布特征.     

科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

通过对科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中0～10 cm和>10～20 cm层土壤中微生物数量和生物量碳的比较表明:土壤微生物三大类群(细菌、放线菌和真菌)数量和微生物生物量碳均表现为浑善达克沙地 > 科尔沁沙地,其中两大沙地真菌数量差异显著,细菌和放线菌数量差异不显著,微生物生物量碳差异显著;两大沙地土壤微生物数量和生物量碳在不同土壤层次均表现为>10～20 cm 层高于 0～10 cm层,其中微生物三大类群数量差异均不显著,微生物生物量碳差异显著. 土壤性质的差异导致两大沙地流动沙丘中微生物数量和生物量碳略有不同. 细菌和真菌数量与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关,与土壤水分含量和pH呈显著负相关,微生物生物量碳与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关. 两大沙地土壤微生物与土壤养分的层化比率均小于1,科尔沁沙地中微生物数量、生物量碳和土壤养分的层化比率均大于浑善达克沙地,可以推断两大沙地的流动沙丘处于退化状态,而且浑善达克沙地退化速度更快.      

重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响

以铜锌冶炼厂附近的水稻土为例 ,研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响 .结果表明 ,有效铜、锌、镉、铅与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮 全氮均呈显著负相关 .重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量 .用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响 ,发现重金属污染明显影响了微生物群落结构 ,反映在典型变量 1(CV1)与重金属元素含量呈极显著正相关 ,因此认为典型变量 1是反映重金属污染程度的有效指标 .经逐步回归分析发现 ,有效铜是影响典型变量 1最主要的因素 .     

滨海湿地柽柳(Tamarix chinensis)灌丛生物量估算模型

以山东昌邑海洋生态特别保护区为研究区域,对区域内柽柳灌丛进行每木调查,共计1321丛柽柳植物。获取柽柳植物的高度、分枝数、基径等相关生长因子。选取36丛柽柳作为标准木,分别测定其主干、分枝、叶与根干重,并计算得到地上生物量、地下生物量与总生物量,结合生长因子与生物量,建立研究区域柽柳植物的生物量模型。用所建立的柽柳灌丛各部分生物量模型对研究区域的柽柳灌丛生物量进行了估算,得到研究区域柽柳灌丛总生物量为14.060 t/hm2,在柽柳灌丛地上各部分中,干的生物量>枝的生物量>叶的生物量。     

黔西南滥木厂铊矿化区铊污染的微生物效应

通过现场采样及室内培养分析,研究了黔西南滥木厂铊矿化区沉积物和土壤中的微生物区系组成及生物量与重金属的相关性。结果表明:与背景区相比,矿区内的河流沉积物、土壤中的微生物区系组成及其生物量了明显变化,沉积物中细菌、真菌、放线菌分别减少了89%,86%和99%,在土壤样品中则分别减少了78%,66%和88%,且三大微生物敏感性大小分别表现为放线菌>细菌>真菌。样品中的微生物生物量与重金属的含量呈明显的负相关关系,特别是与铊的的相关系数均低于-0.5,反映出铊对微生物的毒害作用。     

生物结皮的发育演替与微生物生物量变化

生物结皮在荒漠地区的生态恢复中具有重要的生态学意义,且不同发育演替阶段的结皮具有不同的生态功能.通过野外调查、显微观察结合微生物定量分析对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区生物结皮的发育演替进行了研究.结果表明该地区的生物结皮一般按照"藻结皮→地衣结皮→藓结皮"的模式发育演替.随着结皮的发育演替,光合生物生物量逐渐增加,微藻生物量却呈现先增加后减少的趋势.其中,具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)作为结皮藻类中的第一优势种,在藻结皮中生物量最大,达到0.33 mm3·g-1,而爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum)和(一种)念珠藻(Nostoc sp.)在晚期的地衣结皮中生物量达到最大.另外,研究发现异养微生物生物量在藻结皮中开始增加,但在地衣结皮中呈下降的趋势,最后在藓结皮中异养微生物生物量再次增加并达到最大.其中细菌数量的增加与结皮有机碳、Na+含量的增加显著相关(P<0.05),真菌数量的增加与K+、Na+含量的增加显著相关(P<0.05).本研究观察了沙坡头地区生物结皮发育演替的模式,并从环境适应与功能需求的角度探讨了生物结皮发育演替过程中微生物生物量的变化特征,对于理解结皮的发育演替以及荒漠化地区生态恢复过程中结皮的维护管理具有重要的理论与实践意义.     

山东威海-日照近岸海域浮游细菌的分布特征

于2006年8月~2007年10月,分春夏秋冬四个航次对山东威海-日照近岸海域进行了现场调查,研究了该海区浮游细菌丰度、生物量及可培养异养细菌生物量的分布特征,探讨了它们与温度、溶解氧、总有机碳、总N、总P和活性磷酸盐之间的关系。结果表明:浮游细菌生物量具有一定的时间、空间分布特征,冬季浮游细菌生物量明显低于其他三个季节,近岸生物量高于远岸区域;浮游细菌丰度及生物量与温度、溶解氧、总有机碳呈非常显著相关关系(P0.01);夏冬季节可培养异养细菌数与总N、总P及PO4-P均呈现显著相关关系,表明以上三种环境生态因子可能是该海域可培养异养细菌生长的限制因子。     

氨氧化微生物在河口与海洋中的生态位研究进展

氨氧化微生物（ammonia-oxidizing microorganisms AOMs）在氮素的地球化学循环中调控着硝化作用的第一步,其能够将生境中的NH₃有氧氧化为亚硝酸盐NO₂-。随着对微生物参与地球化学循环的功能与作用的深入研究,氨氧化微生物在世界各主要河口与海洋中的研究也备受关注。AOMs在不同环境中存在不同的生态位分化,在河口与海洋两种环境下,氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）与氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea,AOA）的丰度差异明显,AOB和AOA的群落结构亦显著不同。在河口与海洋中,盐度、温度、氮含量、碳含量与溶解氧等环境因子有着明显的差异,通过分析不同环境因子对AOMs的作用,了解AOMs的时空动力学特征、群落结构变化规律及生态位分化特点,是研究微生物氮素地球化学循环的理论基础。     

文蛤对环境中TN、TP的影响及其指示微生物活性指标的确定

为确定文蛤活动对海水及沉积物中TN、TP的影响并筛选指示文蛤活动对环境中总氮、TP影响的微生物活性指标,本研究进行了围塘埋栖文蛤的现场实验以及室内模拟实验。于2009年8月在双台子河口盘山海域的滩涂高潮线附近设置了投放文蛤的实验池塘和未投放文蛤的对照池塘。于2010年8月、10月、12月及2011年5月分别采集了实验池塘和对照池塘的海水及表层沉积物,并对其进行了主要微生物活性指标(微生物生物量碳、微生物基础呼吸、海水及沉积物中细菌总数、硝化细菌和反硝化细菌数量)以及TN、TP的测定,从而确定文蛤活动对海水及沉积物中TN、TP的影响。通过相关性分析,确定能指示文蛤活动对TN、TP影响的微生物活性指标。同时进行室内模拟实验测定上述指标。通过对现场和室内模拟实验结果的综合分析发现,投放文蛤之后,海水中的TN、TP含量下降,海水及沉积物中的细菌总数下降,说明文蛤的投放对海水富营养化起到缓解的作用。此外通过相关性分析发现海水中细菌总数、沉积物中细菌总数及微生物生物量碳这3个微生物指标与海水及沉积物中TN、TP之间均具有显著相关性,可用于反应文蛤扰动对环境中TN、TP的影响。     

石油污水灌区的微生物生态及其降解石油的研究

近半世纪以来,随着石油工业的迅速发展,石油废弃物和石油对农田、河流、湖泊、港口、海湾及海洋的污染增加了。这严重地影响着工农业、水产和环境质量。在消除这种污染的综合因素方面,微生物起着重要作用。 Senez,Konovaltshch-Mazoyer(1958)和Zobell(1964)对油污染和海洋生态,特别是细菌自然净化方面做了大量工作。 Kincannon和Huddlecton(1971)采用土壤耕作法使土壤中微生物经过十八个月之后降解了石油中的烷烃、芳烃80—82％。他们认为该法可用来处理地表的石油废弃物。     

海洋沉积物中细菌DNA和RNA水平群落差异

海洋沉积物中的微生物在生物地球化学循环中具有重要作用.目前,细菌群落的研究多基于16S rRNA基因(DNA)展开,但DNA不仅包括活性微生物DNA也包括非活性微生物DNA,而RNA水平则可表征环境中具有活性的微生物种群.本研究采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术,在DNA和RNA水平上研究了渤海和南黄海表层沉积物中细菌群落结构.结果表明,细菌DNA基因丰度比RNA基因丰度高1～2个数量级,DNA水平群落多样性高于RNA水平,二者群落结构差异显著.沉积物中的细菌具有活跃的化能异养、硫酸盐还原和硝化作用.基于16S rRNA基因的测序在探索微生物群落功能时可能会误判重要的功能微生物,总细菌群落中的"稀有生物圈"可能包含转录活跃者,发挥着重要的生物地球化学作用.总体而言,在分析来自稳定沉积环境的细菌群落结构时,基于16S rRNA的研究更能反映真实的生态状况.     

广州城区生态安全岛森林生物量、叶片滞尘和物种多样性研究

通过样方调查、植被生物量估算和植物叶片滞尘测定等途径,研究广州城区生态安全岛森林的生物量、植物叶片滞尘和物种多样性的作用.结果表明:①生态安全岛植物群落的生物量介于69.61～371.34t·hm-2之间,碳储量介于34.81～185.67t·hm-2之间.随着植物群落的正向演替,生物量和碳储量不断增加.②不同采样点植...     

坡位与土层对喀斯特原生林土壤微生物生物量与丰度的影响

运用氯仿熏蒸法和实时荧光定量PCR(Real-time PCR)法,检测喀斯特峰丛洼地原生林上、中、下坡位各土层(淋溶层:A层0~10 cm;过渡层:AB层30~50 cm;淀积层:B层70~100 cm)中土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及微生物(细菌和真菌)丰度的变化,揭示坡位和土层对土壤微生物生物量和丰度的影响.结果表明,坡位和土层及其交互作用均对土壤微生物生物量及丰度具有显著影响(P0.05).具体表现为,土壤微生物生物量与丰度均随土层深度的增加而降低;A层SMBC在下坡位表现最高,均高于上坡位(P0.05),AB层、B层SMBC在中坡位最高;SMBN均在下坡位表现为最高,显著高于上坡位(P0.05);除B层细菌丰度、AB层真菌丰度在各坡位间无显著差异外,均表现为中坡位最高(P0.05).逐步回归分析结果表明,在坡位和土层的影响下,有机碳、碱解氮与p H、碱解氮与速效磷、速效钾分别是SMBC、SMBN、细菌丰度、真菌丰度的主要影响因子.     

氮磷添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响

盐渍化草地土壤养分含量低,自然条件差,尤其是大量元素氮和磷的含量低于天然非盐渍化草地.盐渍化草地中的土壤微生物由于长期受盐或碱的胁迫,群落组成与结构也区别于非盐渍化天然草地.盐渍化草地土壤微生物受养分限制叠加盐碱胁迫如何响应氮、磷添加的机制尚不清楚.本研究在山西省右玉县境内的盐渍化草地进行,2017年建立了氮磷添加实验平台,包括对照、氮添加、磷添加及氮和磷同时添加的4个处理,于实验处理的第3年(2020年)测定生长季5～9月氨氧化微生物(氨氧化细菌:AOB和氨氧化古菌:AOA)、土壤真菌(fungi,F)和细菌(bacteria,B)的组成以及土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN),结合土壤盐基阳离子及pH值的变化,探讨盐渍化草地土壤微生物特征对氮、磷添加的响应及其机制.结果表明:①2020年5～9月,采样时间显著影响土壤AOA和AOB的丰度、细菌真菌组成及微生物生物量;土壤微生物的季节动态是由土壤含水量,生长季降水分配及植物因素共同调控的.②与对照组相比,AOA/AOB的比值在氮添加处理下显著降低51％;磷添加对土壤微生物特征(氨氧化微生物、细菌真菌组成和微生物生物量)无显著影响;在氮和磷同时添加处理下,AOB的丰度显著提高了 64.1％,AOA的丰度无显著改变,但AOA/AOB显著降低59.6％.③单独氮或磷添加对土壤pH值无显著影响,但氮和磷同时添加显著降低了土壤pH值;尽管氮、磷添加对土壤盐基阳离子无显著影响,结构方程模型结果显示,土壤盐基阳离子对土壤微生物(细菌和真菌组成)具有直接的调控作用.④土壤含水量对土壤微生物的变异具有较高的解释度.因此,本研究表明AOB对养分添加的响应比较敏感,短期氮和磷添加提高AOB的数量,促进氮的周转.     

Cd对欧美杂交杨生长紫色土和冲积土微生物多样性的影响

研究了现实环境中cd污染水平对长江流域典型土壤微生物多样性的影响,分析了现实Cd浓度胁迫对盆栽欧美杂交杨（Populus deltoides×Populus nigra）生长的紫色土和冲积土中可培养的微生物数量、生物量和细菌群落多样性的影响．结果表明,cd处理显著增加了栽植杨树的紫色土中可培养细菌和放线菌数量,降低了可...     

阿维菌素杀虫剂对甘蓝叶际微生物群落结构的影响

植物的叶际存在各种类型微生物包括不同种类的细菌、丝状真菌、酵母、藻类等,它们发挥着重要的生态功能.本研究首次利用磷脂脂肪酸分析（PLFA）和末端限制性片断长度多态性分析（T-RFLP）2种非培养方法评价2种不同剂量的阿维菌素杀虫剂喷施甘蓝后对叶际微生物群落的影响.结果表明,低剂量阿维菌素农药处理对甘蓝叶际微生物的生物量和群落结构影响不显著,而高剂量阿维菌素杀虫剂处理明显地改变了甘蓝叶际微生物的群落结构和组成,减少了总叶际微生物生物量、细菌生物量和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌特征磷脂脂肪酸之间的比值,而真菌生物量变化不大.PLFA分析结果表明经高剂量阿维菌素农药处理后增加了不饱和脂肪酸16:1ω9t、 18:1ω7和环丙烷脂肪酸cy17:0、 cy19:0的含量,而减少了饱和脂肪酸i15:0、 a15:0、 i16:0 和 a17:0的含量.T-RFLP分析结果表明经高剂量阿维菌素农药处理后出现一些新的酶切片段（如58、 96、 236和420 bp）,这些片段所属的微生物对甘蓝叶片上阿维菌素的降解可能发挥重要的作用;而一些酶切片段消失（如51、 89、 99、 338、 66、 223和482 bp）,这些片段所属的微生物可能对阿维菌素类农药残留的指示具有重要意义.     

磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

铜尾矿白羊草叶际和根际细菌群落特征

植物叶际、根际微生物及其生存环境共同形成复杂的生态系统,其中,根际微生物也是土壤物质循环的主要动力,可以为植物的生长发育提供基础.叶际和根际微生物也可作为生态学指标,在矿区生态稳定与生态恢复中具有显著作用.本研究选择铜尾矿优势禾草白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,研究白羊草叶际和根际细菌群落特征,探究影响白羊草叶际和根际微生物群落结构与多样性的关键生态因子.结果表明,白羊草叶际和根际细菌群落结构具有显著差异.其中,白羊草叶际细菌优势属包括假单胞菌属、肠杆菌属和鞘脂单胞菌属,根际细菌优势属为Solrubrobacter和酸杆菌属.白羊草根际细菌群落的香农指数、ACE指数和Chao1指数均显著高于叶际细菌.土壤水分含量、pH、土壤砷和锌含量,白羊草总氮和总硫,及叶片和根内的镉和铬是影响白羊草叶际和根际优势细菌属的主要生态因子.此外,根际细菌群落香农指数与根内铜含量显著负相关,辛普森指数与根的总氮含量显著正相关,叶际细菌群落ACE指数与叶片总硫含量显著正相关.本研究结果可为铜尾矿生态恢复中发掘和利用叶际或根际细菌资源及提高矿区生态修复效率提供科学依据.