台湾海峡南部海域好氧不产氧光合异养细菌对上升流的响应

国内外关于好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)和上升流之间关系的研究甚少。本文采用“基于蓝细菌校正的时序红外显微技术”研究了台湾海峡南部近岸上升流中心区AAPB对上升流变化的响应。研究结果发现,在上升流涌升的初始阶段,AAPB和总异养细菌丰度较低;随着上升流的发展,两者丰度均增加并在上升流的成熟期达到最高值;而当上升流衰退时,AAPB和总异养细菌丰度开始下降。在上升流发展过程中,AAPB丰度与叶绿素a浓度在一定范围内呈显著正相关,但同时受环境低磷浓度的限制,总异养细菌丰度与氮、磷、硅营养盐均有显著正相关,表明叶绿素a指示的浮游植物所释放的溶解有机碳和环境中的磷限制可能对AAPB起着更为直接和重要的作用,而营养盐则可能在总异养细菌对上升流的响应中起着重要作用。本研究有助于我们理解AAPB在碳及其他生源要素循环中的作用及其调控机制。

长江流域好氧不产氧光合异养细菌的空间分布及其影响因素

为探讨长江流域水体微生物和光合异养细菌基因丰度的空间分布特征及其对环境因子的响应机制,于2016年10月沿长江流域干流和主要一级支流进行了采样调查。利用分子生物学技术,分析长江流域干流和主要一级支流水体微生物16S rRNA基因和好氧不产氧光合异养细菌(Aerobic Anoxygenic Phototrophic Bacteria,AAPB)puf M基因丰度的空间分布特征,并探讨了其环境驱动机制。结果表明,流域内16S rRNA基因丰度为0.02×10^(6)~811.78×10^(6)copies/L,变幅高达40 589倍;puf M基因在各样品中均有分布,丰度为0.62×10^(2)~250.86×10^(2)copies/L,变幅高达405倍,16S rRNA基因和puf M基因丰度均无明显的空间变化规律。研究区16S rRNA和puf M基因丰度与水体浮游植物及浮游藻类活动负相关,表现出明显的竞争关系,岩溶水库坝前采样点的AAPB相对丰度明显高于其他采样点。相比地表河,岩溶水库环境更有利于AAPB生存,其平缓流速有利于AAPB形成集群或聚合物沉降,岩溶水库沉积较多的有机质为AAPB提供了充足的有机质底物。研究结果可为后续长江流域内碳循环相关的生态作用研究提供参考。

舟山海域好氧不产氧光合异养细菌群落结构分析

好氧不产氧光合异养细菌(aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,AAPB)是广泛分布在各种海洋环境中并在微生物生态学、海洋碳汇和海洋生态系统的生物地球化学循环的过程中具有潜在的重要作用的一类光合异养微生物。于2016年4月份在舟山群岛不同海洋功能区海域的八个站点采集表层海水,基于编码光合反应复合中心小亚基的puf M基因进行高通量测序,对测序结果进行分析,结果发现:除了岱山的样品测序失败以外,其它七个站点共得到192633条序列,我们进行了OTU聚类分析,相似性设为97%,可以看到,所有的数据最后一共分成4051个OTU。属于Proteobacteria的AAPB占明确分类的各细菌门的97%。Rhodobacteraceae科的Loktanella和Roseobacter两个属的AAPB在所有的采样站点中都处于优势地位。Desulfocapsa属在朱家尖站位(ZJJ)的发现非常具有研究价值,在以往的研究中还没有出现过。研究结果表明,在舟山群岛不同功能海域AAPB的群落结构和分布情况也是有差别的,而且与很多环境因素有关,这可以解释为什么目前很难准确预测水生环境总AAPB分布的问题。

好氧不产氧光合异养细菌及其在海洋生态系统中的作用

海洋生态系统中好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)有着独特的生理特征和生态功能. AAPB具有罕见的3裂方式, 形成Y形细胞, 并常集合成自由漂浮的群体. 绝大多数AAPB是专性好氧的. AAPB以细菌叶绿素(BChl a)为惟一的光合色素, 且细胞BChl a含量(分子数)明显比典型的厌氧光合菌低, 但其胡萝卜素含量很高且种类繁多. 除了普遍存在的含Mg的BChl a外, 有的AAPB 还有含Zn的BChl a. AAPB具光捕获系统Ⅰ, 但常缺少光捕获系统Ⅱ. 尽管AAPB可利用光进行光合作用, 但其生长对光无依赖性, 它们具有控制自身光合作用的机制. AAPB分布广泛, 在海洋特别是贫营养的大洋环境的生物量中占有重要份额, 在碳及其他生源要素生物地球化学循环中扮演着独特的角色. 同时AAPB对重金属的矿化作用、解毒以及在生物除污方面有着巨大潜力. AAPB研究对于光合作用的起源与进化、环境调控, 以及海洋生态系统的结构与功能的深入认识具有重要意义.

好氧不产氧光合异养细菌定量方法研究

好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)生态功能的发现,使人们认识到AAPB可能在全球碳循环中占有重要地位.本文研究发现,目前对AAPB定量所用的荧光显微-红外摄像(EFM-IRP)技术,由于同时将聚球藻计数在内,造成对AAPB定量的明显误差.这种误差在我国近海可高达约30％,而在大洋则更高.这将影响到基于EFM-IRP的数据对全球AAPB生物量估计及其碳循环中的作用等方面的结论或推论.本文提出了解决方案.

原位PCR及其在海洋细菌检测中的应用

原位PCR技术在海洋生物研究中应用较少,尚无规范的方法步骤。将原位PCR技术应用于海洋细菌功能基因检测,通过实践探讨了影响原位PCR的关键因素,指出细胞的固定和消化是影响其成败的关键;探讨了有关的实验条件;并展望了在检测海洋细菌,尤其是对目前尚无合适方法定量检测的典型海洋功能细菌等的检测方面,原位PCR有望发挥重要作用。

从微型生物功能类群研究到海洋储碳机制的新认识——方法创新带动科学发现的一个典型案例

海洋微型生物是海洋生物地球化学循环的主要驱动者,也是海洋能量代谢的主要参与者,在海洋生态系统中发挥着举足轻重的作用.好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)是海洋中一类重要的功能类群,在海洋中广泛分布,它们可以利用光能补充自身的能量代谢,在海洋碳循环中发挥着重要而特殊的作用.在21世纪初,由于微型生物显微荧光定量方法的弊端,人们对于AAPB分布规律的认识存在着一定的偏差."时间序列红外荧光显微数字化方法"(TIREM)的建立,修正了AAPB定量偏差,揭示了海洋中AAPB分布的真正规律.之后,对AAPB生态分布调控因素的进一步研究表明:相对于光照,溶解有机碳(DOC)对AAPB绝对丰度和相对丰度的影响更重要.此认识推翻了"AAPB通过利用光能就可以赢得与普通异养细菌竞争"这一"想当然"的理论推测.而对AAPB碳源利用特点的研究表明,此功能类群具有重要的碳分馏作用,即AAPB在碳代谢过程中,部分碳源并非简单的沿着传统生物泵方向传递.在此基础上的海洋微型生物与DOC相互作用关系研究,最终导致海洋储碳新机制—微型生物碳泵(MCP)的提出,它解释了海洋中巨大溶解有机碳库存在的原因和机制,实现了海洋储碳机制理论上的新突破.