聚球藻(Synechococcus)分子生态学研究进展

蓝细菌聚球藻(Synechococcus)是海洋浮游植物群落的优势组分,是全球碳循环的主要参与者和初级生产力的主要贡献者,在海洋生态系统的光合作用、碳循环及食物链中扮演着举足轻重的角色.由于聚球藻在海洋生态系统中占有重要地位并且是少数几个可培养代表性海洋微型生物之一,自从它被发现以来一直是人们研究的热点.目前,在聚球藻的生理、生化及系统发育研究等方面取得了一系列重要进展.在综述聚球藻分子生态学研究进展的基础上,分析了目前的研究现状,并结合作者的工作实践对未来的研究进行了展望.     

玉龙雪山冰川雪坑中细菌多样性群落结构及其与气候环境的关系

通过DAPI荧光计数、恢复培养和变性梯度凝胶电泳,分析了玉龙雪山不同深度积雪中的细菌数量、多样性及其群落结构.结果显示:玉龙雪山雪坑样品中细菌数量和多样性指数与气候环境替代指标W(Ca~(2+)),W(Mg~(2+)),W(Cl~-)等具有相关性.可培养细菌隶属于三个不同系统发育群:Actinobactema(37%),Firmicutes(11%)和Proteobacteria(α-Proteobacteria)(52%),其中α-Proteobacteria类为优势类群.DGGE测序结果表明细菌属β-Proteobacteria,Actinobacteria和Bacteroidetes类群,以β-Proteobacteria为优势类群,并且不同深度雪坑中细菌多样性和群落结构没有明显变化.结果表明:海洋型冰川雪中细菌数量和多样性、群落结构与大陆型冰川雪相比,冰雪微生物具有其特殊性.     

武夷山不同森林类型土壤异养微生物数量与类群组成

在武夷山自然保护区选择了三个森林类型土壤定位观察区，周期地研究异养微生物数量和细菌、放线菌和丝状真菌等三大类群异养微生物组成变化．结果表明：不同森林类型土壤异养微生物数量和类群组成极为不同，即使同一森林类型土壤不同小生境异养微生物数量和类群组成也有明显差异．文中讨论了上述差异原因，并分析该森林类型土壤的生产力和肥力水平     

异养细菌在海洋生态系统中的作用

概述异养细菌的分布、生物学特点、对物质矿化分解的作用以及在海洋生态系统物质循环和能量流动中的作用；海洋细菌生物量和生产力的研究方法；异养细菌在铁限制大洋生态系中的作用；国内外对底栖异养细菌生态功能研究的现状；最后提出该领域今后应加强研究的内容。     

常见海洋细菌对纳米二氧化钛的响应

选择6种常见海洋细菌,包括非光合细菌海杆菌(Marinobacter sp.)、盐单胞菌(Halomonas sp.)、交替单胞菌(Alteromonas sp.)、副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)以及光合细菌聚球藻(Synechococcus sp.)XM-24和299,并以模式菌大肠杆菌(Escherichia coli)和枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)作为参照,通过测定生长曲线和生物量来表征纳米TiO_2(0.1,1,10,100mg/L)对其生长的影响,并通过测定叶绿素a含量来指示聚球藻的光合能力.结果显示:在低质量浓度下(0.1和1mg/L)纳米TiO_2对所试细菌的生长影响不显著(p0.05),而在高质量浓度下(10和100mg/L)纳米TiO_2则会显著抑制其生长(p0.01),并且浓度越大抑制效果越明显;100mg/L纳米TiO_2对聚球藻299的叶绿素a合成也有抑制作用;纳米TiO_2对非光合细菌生长的抑制作用一般在18h后显著显现(p0.05),而对2种聚球藻生物量的影响则在6d之后较为显著(p0.05).研究结果将为进一步评估纳米TiO_2对海洋生态环境安全造成的影响提供参考.     

北部湾夏、冬两季异养细菌的水平分布特征及其影响因子

于2006年7月15日-8月7日和2006年12月25日-2007年1月22日对北部湾夏、冬两季水体中异养细菌丰度进行调查,探讨环境网子对异养细菌丰度的影响.结果表明,北部湾夏、冬两季异养细菌平均丰度分别是8.00×103和3.85× 102 mL-1.夏季北部湾北部海域表、中、底3个水层异养细菌丰度均显著高于中部和南部海域(p＜0.05),而冬季北部海域表层水体反而成为异养细菌丰度的低值区(p＜0.05),中层和底层水体中异养细菌丰度分布差异不大.随着离岸距离的增加,夏季水体中异养细菌丰度呈现逐步降低的趋势,而冬季这种趋势不明显.活性硅酸盐(SiO3 -Si)和叶绿素a(Chl a)浓度是影响北部湾夏、冬季异养细菌丰度水平分布的关键环境因子.除此之外,冬季水体中异养细菌的丰度还与温度、盐度和溶解氧(DO)显著相关.     

利用PHYSAT方法反演南海浮游植物优势类群分布的季节变化

基于水色遥感数据用PHYSAT算法反演了南海浮游植物优势类群分布的季节变化,结果表明:微型真核生物作为优势类群全年出现几率最大,原绿球藻次之,聚球藻再次之,硅藻最小;硅藻为优势类群的区域主要在近岸和陆架区,外海原绿球藻和聚球藻的优势度增加.在季节差异上,冬季微型真核生物为优势类群的区域在整个南海海区所占面积的百分比最高,春季原绿球藻比例最高,聚球藻呈双峰结构,在春季和秋季出现峰值,硅藻为优势类群区域的季节性差异较小.陆架、陆坡和海盆区浮游植物优势类群比例的季节变化相近,都表现为冬季微型真核生物的绝对优势和春季原绿球藻优势的大大增加.营养盐浓度分布的季节变化是引起浮游植物优势类群改变的主要影响因子,随着海区中营养盐浓度的降低,浮游植物优势类群由粒径较大的微型真核浮游生物向微微型浮游植物聚球藻和原绿球藻转变.     

海洋酸化对固氮蓝藻束毛藻的影响及其作用机制

<正>海洋浮游植物贡献了地球上约一半的初级生产力,驱动着海洋生物泵将碳从海洋上层向深层输出.氮是浮游植物生长所必需的元素,而海洋固氮蓝藻束毛藻是海洋生态系统中"新氮"的重要来源之一,可贡献高达50%的全球海洋总固氮量[1],对海洋初级生产力以及碳、氮生物地球化学循环起着至关重要的影响.工     

海洋微型生物碳泵——从微型生物生态过程到碳循环机制效应

微型生物是海洋生态系统中"看不见的主角",在资源环境以及全球变化中扮演着举足轻重的角色.本研究通过方法创新和大量现场调查,从一类特殊微型生物类群——好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)入手,展开了微型生物生态过程与机制的系统研究,修正了国际同行AAPB计数方法的误差,获得了全球海洋AAPB的分布规律,解释了以往现场实测结果的分歧,澄清了以往理论上的偏颇认识;建立了包括不产氧光能利用途径的上层海洋碳循环模型,并通过大量现场实测揭示:细菌光能利用关系到海区碳循环的"源""汇"格局;在这些研究基础上探讨了新的海洋碳循环机制,提出了"微型生物碳泵"理论框架,为全面认识海洋储碳机制、促进学科交叉、研发海洋碳汇奠定了基础.     

青岛海域固氮细菌的系统发育多样性研究

采用严格人工无氮海水培养基富集、分离培养方法及用3对固氮基因(nifH)引物进行PCR检测,从青岛近海沉积物和海水中分离到16株异养型可培养海洋固氮细菌,经16S rDNA全序列测定分析了它们的系统发育多样性。结果显示,16株菌分布于Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria、Flavobacteria的3个纲中,分别代表着6个属、10个种,其中有50%归于Pseudoalteromonas属;海底沉积物中固氮菌的多样性要远高于海水,并在其中发现2个潜在新种。研究表明,青岛近海海域的固氮菌具有一定程度的多样性,它们大部分在系统发育关系上与分离自韩国、南极洲、新喀里多尼岛等海水的标准菌高度同源,但也存在少量潜在新物种。结果可为其他不同海域异养固氮菌的多样性及其生态功能研究提供有益参考。     

高位虾池水体细菌和弧菌的数量变化及影响因素

研究了位于广东湛江东海岛北寮村和庵里村的4个凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)高位池养殖过程水体中的可培养异养细菌和弧菌的数量变化及其影响因素.结果表明:1)北寮村虾池BL1和BL2的可培养异养细菌数量变化均呈现中间高两头低、后期多于初期的单峰变化趋势;BL1的弧菌数量变化趋势和可培养异养细菌的变化趋势相似,而BL2则是前期稍微升高而后下降,后期又呈升高态势,峰值出现在养殖末期;水源地BL3的可培养异养细菌数量变化为初期平缓,后期明显多于初期,大体呈上升态势;而BL3弧菌数量变化趋势则比较平缓.2)庵里村发病的虾池AL1的可培养异养细菌和弧菌数量呈现出单峰变化趋势,在养殖中途爆发病害时,可培养异养细菌数量高出未发病的正常池2个数量级;庵里村虾池AL2的可培养异养细菌数量变化趋势也是中间高两头低,而弧菌的数量变化则是无规律的波动;水源地AL3的可培养异养细菌数量变化大体呈下降趋势,弧菌数量放养初期最高.3)高位虾池的可培养异养细菌和弧菌数量虽多于水源地,但差异不显著,同一个位点,细菌和弧菌数量呈现同步增多或减少.虾场水体的可培养异养细菌和弧菌数量与多数环境因子之间相关性不显著,这与虾池养殖生态系统受人为因素影响较大有关,同时反映了高位虾池生态系统受多种因子作用的复杂性.     

高位虾池水体细菌和弧菌的密度变化及影响因素

研究了位于广东湛江东海岛北寮村和庵里村的4个凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)高位池养殖过程水体中的可培养异养细菌和弧菌的密度变化及其影响因素.结果表明:1)北寮村虾池BL1和BL2的可培养异养细菌密度变化均呈现中间高两头低、后期多于初期的单峰变化趋势;BL1的弧菌密度变化趋势和可培养异养细菌的变化趋势相似,而BL2则是前期稍微升高而后下降,后期又呈升高态势,峰值出现在养殖末期;水源地BL3的可培养异养细菌密度变化为初期平缓,后期明显多于初期,大体呈上升态势,而BL3弧菌密度变化趋势则比较平缓.2)庵里村发病的虾池AL1的可培养异养细菌和弧菌密度呈现出单峰变化趋势,在养殖中途爆发病害时,可培养异养细菌密度高出未发病的正常池2个数量级;庵里村虾池AL2的可培养异养细菌密度变化趋势也是中间高两头低,而弧菌的密度变化则是无规律的波动;水源地AL3的可培养异养细菌密度变化大体呈下降趋势,弧菌密度放养初期最高.3)高位虾池的可培养异养细菌和弧菌密度虽多于水源地,但差异不显著,同一个位点,细菌和弧菌密度呈现同步增多或减少.虾场水体的可培养异养细菌和弧菌密度与多数环境因子之间相关性不显著,这与虾池养殖生态系统受人为因素影响较大有关,同时反映了高位虾池生态系统受多种因子作用的复杂性.     

氨氧化古菌——环境微生物生态学研究的一个前沿热点

新近在环境基因组学研究上的突破和常温型泉古菌纯培养株系的获得揭示出氨氧化古菌(AOA)是一个不同寻常的功能类群.通过对氨氧化过程的关键酶之一氨单加氧酶(AMO)α亚基的编码基因(amo A)的系统发育分析发现,AOA是一个独立于氨氧化细菌(AOB)进化枝之外的进化类群.目前已确认,AOA是自然界中最丰富的氨氧化生物,其amoA基因的拷贝数最高可超过AOB amoA基因拷贝数3个数量级.在自然生态系统,尤其是海洋生态系统中具有十分重要的生态地位.据热力学估算,海洋AOA每年生成的NO2与全球海洋新生产力(即海洋对大气碳封存)所需的N量相当;由AOA氧化海洋中的NH3获能所固定的CO2的总量远远超过了埋藏于全球海洋沉积物中的碳量.AOA已成为今后环境微生物生态学的研究热点之一.     

浮游植物类群遥感算法PHYSAT在台湾海峡的适用性研究

浮游植物类群遥感是海色遥感的热点问题,关乎全球变化生态响应研究及有害藻华的辨识.针对目前广泛应用的浮游植物类群遥感全球算法PHYSAT,应用台湾海峡夏季表层浮游植物光合色素与SeaWiFS同步卫星遥感数据,探讨其区域适用性.结果显示两种主要类群(硅藻(Diatom)和聚球藻(Synechococcus))的遥感光谱异常(Ra)分布交错,且同一类群的Ra在不同航次、不同站位之间也存在差异,用PHYSAT算法阈值标准均不能得到有效识别.在建立归一化离水辐射率nLwref(λ,Chla)台湾海峡区域查找表的基础上,重新生成硅藻和聚球藻的Ra,不同类群的Ra依旧混杂.这可能与建立PHYSAT算法的标准海域和台湾海峡水体光学组分差异及台湾海峡的水体光学组分时空差异,尤其是颗粒后向散射系数bbp的变动有关.采用K-means和FCM(Fuzzy c-means)方法对443nm归一化的Ra进行聚类,准确率超过70%.该结果说明在类似台湾海峡的区域水体,浮游植物类群的遥感分辨可能需要更多考虑光谱谱形上的差异,而非如PHYSAT算法进行量值范围区分.     

再生水补给湿地香蒲根际细菌群落多样性分析

为了研究再生水补给湿地中水生植物根际细菌群落的多样性特征,进而分析根际细菌对水体污染的修复和净化机制,采用细菌培养构建的16S rRNA克隆文库与非培养的16S rRNA高通量测序相结合的方法,对生长于北京白河再生水补给湿地的香蒲根际细菌群落进行多样性分析.16S rRNA克隆文库结果表明:香蒲根际细菌主要有3个类群,最优势类群为变形菌门(74.51%);其次为拟杆菌门和芽单胞菌门,分别占总数的6.54%和5.88%.变形菌门中数量最多的是β-变形菌纲(59.80%).高通量测序结果表明:在门的分类水平上,香蒲根际细菌可分为13个类群,主要类群为变形菌门(34.71%)、拟杆菌门(16.20%)、放线菌门(15.20%)、芽单胞菌门(9.49%)和酸杆菌门(6.78%);在纲的分类水平上,香蒲根际细菌可分为26个类群,主要类群为4个变形菌纲(34.57%)和放线菌纲(11.15%).由此可见,构建克隆文库和高通量测序分析香蒲根际细菌群落的多样性结论基本一致,即变形菌门、放线菌门和拟杆菌门是香蒲根际细菌群落中的主要类群.     

红树林凋落叶自然分解过程中土壤微生物的数量动态

用人工模拟凋落叶方法.研究了红树林(秋茄Kandelia candel)凋落叶自然分解过程中土壤微生物数量的变化,结果表明:凋落叶有利于土壤异养微生物的生长,繁殖,使其数量明显增多;从而加速了凋落叶的分解作用,引起凋落叶分解的异养微生物,从数量看,细菌占绝对优势,它是落叶分解起先蜂和主导作用的微生物类群;丝状真菌也有不可忽视的作用;放线菌似乎被抑制而减少。     

海洋硅藻多样性与生态作用研究

硅藻是海洋浮游植物的主要类群,也是海洋生态系统中的主要初级生产者,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着极其重要的作用,但人们对海洋硅藻多样性和生态作用的认识还很有限.在叙述海洋硅藻多样性、生态作用及硅藻分类学与系统学的国内外研究动态和最新进展的基础上,概述了厦门大学硅藻课题组近年来在海洋硅藻分类学与系统学、多样性与生态分布、硅藻数据库与计算机自动识别、微型硅藻与硅藻隐形种、硅藻遗传地理差异、硅藻对环境和气候变化的响应机制、硅藻细胞硅吸收与硅质壁形成机制等方面的主要研究进展和取得的主要成果.     

南极阿德雷岛地表沉积物中细菌多样性及对环境的响应

提取南极阿德雷岛沉积物柱状样各层次的总DNA,利用PCR-RFLP方法,对沉积物中的细菌多样性及分布进行了研究,并探讨了它与环境的关系.结果表明,沉积物中的细菌多样性丰富,分属于8个类群,以CFB(Cytophaga-Flexibacter-Bacterioides)类群和Proteobacteria类群的β-,γ-亚群为主.在7 cm左右深度的沉积物中,可培养微生物和16 S rDNA序列多样性与其他深度的沉积物有明显不同,推测与环境的变化有关.同时还发现了大量与降解有机化合物相关的细菌,表明阿德雷岛的微生物生态系统已经受到了人类活动的影响.     

三疣梭子蟹养殖池塘水体中异养细菌菌群特征的研究

对三疣梭子蟹养殖池塘水体异养细菌的数量和菌群组成进行了调查分析.分离得到240株细菌,根据其菌落和菌体形态特征,分为15个类群和31个亚群.结果表明:自然水体进入养殖池塘后,其优势菌菌群和亚群都发生了显著改变,这些改变可能与池塘高有机质的分解和蟹病的发生有密切关系.     

台湾海峡生源要素生物地球化学过程研究

以微型生物食物网在C和P的生物地球化学循环中的动力学为核心,研究了台湾海峡主要生源要素生物地球化学循环的物理驱动和,物理与生物、化学的过程的耦合,微型浮游生物对碳循环的贡献等。结果表明,在大的进空尺度上,该海域磺及磷的生物地球化学循环主要受水动力调控;夏季南部海峡表现为大气CO2的强源、溶解有机碳是主要的有机碳形态、颗粒有机碳中陆源约占60%;夏季上升流是上层磷的重要来源,其贡献约占光合作用所需磷的16%,对生物生产力的着不可忽视的作用;该海域以微型（Nano)和微微型（Pico)浮游植物为主,其对生物量和生产力的贡献可高达60%和80%,浮游植物的初级产量有一大部分为细菌和异养鞭毛虫表现了较高的生态传递效率,微食物网对传统食物网的贡献可达三分之一。此外,还从物理、化学、生物耦合的角度探讨了ENSO现象对海域生态环境的影响。