南海热带岛礁生物土壤结皮中细菌的分离及其固砂特性初步研究

南海热带岛礁生物土壤结皮中有大量可分泌胞外多糖的微生物,这一特性对固砂具有重要的促进作用。本研究利用TSA、改良TSA、MA三种培养基对采自南海永暑礁及三亚鹿回头海岸带的生物土壤结皮进行可培养细菌的分离纯化。本研究共分离纯化70株细菌,并进行基于16S rRNA基因序列的鉴定,发现所分离的菌株属于3门5纲12目19科25属,厚壁菌门(Firmicutes)为优势门,芽孢杆菌属(Bacillus)为优势属。此外,有22株菌与已知物种16S rRNA基因相似性低于98.65%,为潜在的新物种。纯化菌株的胞外多糖采用乙醇沉淀法提取、苯酚硫酸法检测含量,发现19株菌胞外多糖含量高于0.013mg·mL-1。选取其中胞外多糖含量最高的9株菌进行土壤团聚能力的测定,发现将菌株SCSIO 17111(Lysobacter sp.)菌液喷洒于珊瑚砂表面能够使土壤团聚体保持稳定。针对粒径小于0.2mm的细砂,菌株SCSIO17111固结的砂土在经过干筛处理后,保留量可达92.7%。本研究可为岛礁珊瑚砂的固定、减少土壤流失提供高产胞外多糖菌株资源,还可以为促进岛礁生物土壤结皮的形成提供新的研究思路和方法。

深海芽孢杆菌Bacillus sp. LM-24对结晶紫的吸附研究

利用深海微生物中筛选出的对结晶紫具有优势吸附能力的菌株Bacillus sp. LM-24从废水中分离结晶紫。采用单因素实验优化其反应条件,选用无机载体硅胶和有机载体树脂对其进行固定,分析无机盐对吸附作用的影响及其吸附动力学与吸附等温线。结果表明游离菌株在最适吸附剂浓度1.216 g/L、pH=9.0、温度30℃时,反应10 min对30 mg/L结晶紫去除率可达86%;在不同pH和浓度时,固定化微生物吸附作用较游离微生物更加稳定。动力学测定显示3种吸附剂均存在物理和化学吸附,等温线测定显示游离菌株和硅胶固定化菌株与Langmuir模型拟合度更高,而大孔树脂固定化菌株与Freundlich拟合度更高。Bacillus sp. LM-24对结晶紫具有快速且高效的吸附作用,且固定化技术能有效提高其对外界环境的稳定性,可作为结晶紫染料脱色的潜力开发菌株。

海南临高红牌-马袅沿岸海域造礁石珊瑚群落结构及其环境影响因子

为查明海南临高红牌—马袅沿岸海域造礁石珊瑚群落结构及其环境因子,于2023年3月18—23日对该区域开展造礁石珊瑚群落、底质类型、悬浮物沉降速率和水环境因子调查。结果显示:(1)本区域造礁石珊瑚共鉴定13科24属42种和7未定种,其覆盖率均值为(18.05±10.53)%,集中分布在水深1.0~2.5m;(2)造礁石珊瑚优势种以团块状或皮壳状生长型为主,死造礁石珊瑚覆盖率(>2年)与活造礁石珊瑚覆盖率、Shannon多样性指数呈显著负相关,而Shannon多样性指数与Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数呈显著正相关,这表明伴随造礁石珊瑚的死亡,其覆盖率和物种多样性显著降低;(3)死造礁石珊瑚覆盖率与砂质底覆盖率呈显著正相关,而与pH呈显著负相关;Pielou均匀度指数与溶解氧和悬浮物沉积物速率呈显著负相关性;水体浊度与光合有效辐射漫衰减系数Kd-PAR(diffuse attenuation coefficient of the photosynthetically active radiation)呈显著正相关,且其均值(3.81±1.10)NTU(nephelometric turbidity unit)已超过影响造礁石珊瑚生长的胁迫阈值(3NTU)。这些结果表明,海底砂质覆盖率、悬浮物沉降速率、浊度、pH、溶解氧和Kd-PAR等是影响该海域造礁石珊瑚群落结构的重要环境因子。综上,临高红牌—马袅沿岸海域是造礁石珊瑚分布热点之一,具有较高物种多样性和覆盖率。然而,该区域造礁石珊瑚垂直分布范围较窄,且正面临多重环境因子胁迫,需要采取有效措施进行及时保护。

聚焦退化珊瑚礁关键造礁石珊瑚类群的补充与恢复——以三亚 西岛为例

在全球变化和人类活动不断加剧的背景下,海南三亚西岛的珊瑚礁正处于退化状态。造礁石珊瑚群落以团块状为主,分枝状珊瑚严重退化,对环境敏感的鹿角珊瑚属占比降低,且数量、种类明显减少。基于此,本研究聚焦关键物种—鹿角珊瑚属(Acropora sp.)的补充和恢复,利用无性培殖的珊瑚开展珊瑚礁生态修复试验。期望通过补充鹿角珊瑚属种类和数量,改善西岛造礁石珊瑚群落,促进受损珊瑚礁生态系统的功能恢复,维护西岛及周边海域生态稳定,本研究首先通过苗圃培育技术,利用珊瑚树形苗圃和浮床式苗圃共培育鹿角珊瑚种苗2500株,经6个月的培育后,获得6221株大小为(13.1±1.7)cm的珊瑚用于底播移植;随后采用铆钉法将上述珊瑚移植至西岛近岸原生礁石。结果表明:移植8个月后,移植珊瑚的存活率高达98%,珊瑚平均大小为(19±0.17)cm,平均生长速率为(0.73±0.17)cm·month^(−1)修复区活造礁石珊瑚覆盖率提高至43.83%,其中鹿角珊瑚属的覆盖率为10.55%;移植20个月后,移植珊瑚的存活率为93%,珊瑚平均大小为(26.2±5.7)cm,平均生长速率为(0.60±0.28)cm·month^(−1)修复区活造礁石珊瑚覆盖率提高至61.49%,其中鹿角珊瑚属的覆盖率为15.93%。总体来说,本研究选择的珊瑚种类合适,采用的珊瑚苗圃培育技术和铆钉法珊瑚底播移植技术可靠,西岛退化珊瑚礁区鹿角珊瑚恢复效果显著。本研究可为我国典型近岸退化珊瑚礁生态系统的保护和修复提供参考,并为未来我国珊瑚礁修复技术发展提供理论和技术支持。

海南三亚鹿回头虫黄藻(Effrenium voratum)的形态学和系统发育学研究

本文对分离于我国海南三亚鹿回头海域的两株虫黄藻SYSC-14-11和SYSC-2-8进行了分类学研究。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和分子生物学方法描述了两株藻的形态和系统发育特征,并与世界其他地理区系的Effrenium属虫黄藻进行了差异性比较,发现本研究中的两株虫黄藻的形态和系统发育特征与Effrenium属虫黄藻模式种Effrenium voratum基本一致,推测本文中的两株Effrenium属虫黄藻均为E.voratum。本研究丰富了我国热带海域虫黄藻的物种多样性,为完善我国的虫黄藻种质资源奠定了基础。

基于羧基载体LX-1000IDA的脂肪酶固定化研究

本文利用碳二亚胺EDC作为羧基载体LX-1000IDA的活化剂,通过脂肪酶的表面氨基,将脂肪酶固定于羧基载体上,制成固定化海洋脂肪酶IDA-LIPASE。通过单因素实验、Plackett Burman试验和正交试验,对载体-酶液和交联剂的添加顺序、缓冲液浓度、温度、pH、载体量、时间和碳二亚胺EDC浓度等进行优化和筛选,得到的最佳固定化条件为:pH4.5、载体量0.2 g、时间6 h、温度25℃、EDC质量分数0.6%,制备得到酶活力为114 U/g的固定化酶。对该条件进行了10倍扩大固定化,制备得到的固定化脂肪酶IDA-LIPASE酶活力为210 U/g。对制备的固定化酶酶学性质鉴定表明:固定化酶与游离酶相比,最适反应温度提高10℃,最适反应pH向碱性方向移动0.5,重复使用7次还保留40%左右的酶活,具有优异的热稳定性;固定化酶在4℃保存30 d后保留84.6%酶活。该固定化酶IDA-LIPASE相比于游离酶更能适应工业生产环境,具备实际生产应用的潜力和价值。

香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)新型凝集素ChPerlucin的基因克隆与功能研究

C-型凝集素(C-type lectin)是一类能识别并结合多糖的免疫蛋白质超家族,本文首次克隆了一种新型香港牡蛎C-型凝集素基因——甘露聚糖结合凝集素,并获得了该基因的全长序列,命名为ChPerlucin。结果显示,ChPerlucin基因cDNA全长577bp,包括21bp的5′末端非翻译区(untranslated region,UTR)、73bp的3′UTR,以及483bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码160个氨基酸,ChPerlucin蛋白理论分子量为18kD,等电点为5.95。ChPerlucin蛋白含有保守的C-型凝集素样结构域(C-type lectin or carbohydrate-recognition domain,CLECT);邻接法(Neighbor-Joining,NJ)进化树分析表明,ChPerlucin与其他贝类的Perlucin聚为一支,说明该基因是软体动物Perlucin家族的新成员。qRT-PCR结果显示,ChPerlucin在香港牡蛎所检测组织和各个胚胎发育时期中均有表达;病原菌刺激后,ChPerlucin表达量显著升高;利用毕赤酵母真核成功表达了ChPerlucin重组蛋白,发现ChPerlucin重组蛋白具有抑菌效果。以上结果表明ChPerlucin在香港牡蛎的先天性免疫过程中发挥了重要的作用。

三份南海岛礁珊瑚砂样品中可培养细菌多样性

岛礁珊瑚砂环境中存在着大量未被培养和利用的微生物资源,微生物多样性研究是了解微生物生态功能、开发和利用微生物资源的基础。文章采用多种寡营养培养基选择性分离南海岛礁珊瑚砂中的可培养细菌,共获得纯培养细菌菌株349株,通过16SrRNA基因序列分析,发现它们隶属于4门(Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes)、6纲、26目、43科、73属、134种,可培养细菌的优势类群为放线菌门,占所有分离菌株数量的60%;而且还发现18个16S rRNA基因序列相似性低于97%的潜在新种。本研究使用改良优化的寡营养培养基进行分离,较好地显示出样品中微生物的群落组成,且获得了大量潜在的稀有新物种资源。研究结果表明,岛礁珊瑚砂样品的可培养细菌资源十分丰富、细菌群落所涉及的生态功能完整、潜在新种比例较高,为后期岛礁微生物资源挖掘打下了良好的基础,也为后期开发应用积累了丰富且稀有的菌种资源。

褐斜鲽(Plagiopsetta glossa)线粒体基因组特征及重排机制研究

冠鲽科(Samaridae)隶属于鲽形目(Pleuronectiformes),包含冠鲽属(Samaris)、沙鲽属(Samariscus)和斜鲽属(Plagiopsetta)。目前研究表明,冠鲽(Samaris cristatus)和满月沙鲽(Samariscus latus)的线粒体基因组结构都有重排,并且两者的基因数量也有差别。为检测斜鲽属鱼类中是否也有不同的特征结构,我们选用褐斜鲽(Plagiopsetta glossa)作为代表种进行斜鲽属鱼类线粒体基因组特征分析,同时与冠鲽属及沙鲽属鱼类的线粒体基因组特征进行对比。分析显示,褐斜鲽的线粒体基因组全长为18723bp,包括39个基因:13个蛋白基因、24个t RNA基因、2个r RNA基因、2个控制区、1个轻链复制起点和比典型基因组多的13个间隔子。和经典鱼类的线粒体基因组相比,褐斜鲽和满月沙鲽都多了t RNA-Cys和t RNA-Tyr两个t RNA,冠鲽只多了t RNA-Cys,且3个种类都多了一个控制区,但褐斜鲽与满月沙鲽的基因排列顺序相同。褐斜鲽线粒体基因的重排导致不同位置的6个t RNA形成了六连体基因簇"t RNA-Cys1-Tyr1-Ser1-Lys-Arg-Ser2","ND5-ND6-Glu-Cytb-Thr"则位于六连体之后,但这11个基因相对的排序没有发生变化。采用双复制随机丢失模型(double replications and random loss,DRRL)对褐斜鲽基因的重排现象进行分析,认为该鱼类基因数量、排列顺序以及比典型基因组多13个间隔子等特征为该模型提供了新的依据。

深海放线菌Streptomyces koyangensis SCSIO 5802中次级代谢产物neoabyssomicin H的分离鉴定

深渊霉素类化合物具有抗结核分枝杆菌、抗MRSA(methicillin-resistant Staphylococcus aureus)、选择性激活潜伏HIV病毒等生物活性,具有显著的开发利用潜力。本文在前期研究基础上,进一步对深海链霉菌Streptomyces koyangensis SCSIO 5802新型深渊霉素类化合物的生产潜力进行发掘,综合利用多种色谱分离手段,获得一个结构新颖的深渊霉素硫醚二聚体化合物,命名为neoabyssomicin H。该化合物的结构通过UV、IR、HR-ESI-MS,1D和2D NMR及X-Ray单晶铜靶衍射等进行了鉴定。活性测试结果表明,neoabyssomicin H对金黄色葡萄球菌和系列临床MRSA的MIC(minimum inhibitory concentration)值大于128μg·m L^(-1)。该研究进一步丰富了深渊霉素类化合物,为硫醚二聚体类深渊霉素活性化合物的研究提供了新的分子实体。

海水酸化与升温对孔石藻(Porolithon cf.onkodes)生长钙化的影响

钙化海藻作为一类重要的钙化生物,不仅能构建稳固礁体,而且部分藻株能诱导珊瑚幼虫附着变态,在珊瑚礁生态系统中具有极其重要的生态功能。但是,面对未来海水酸化与升温的共同作用,珊瑚藻生理过程会发生怎样的变化,目前尚不清楚。本文选取了广泛分布于珊瑚礁生态系统中的一种钙化海藻——孔石藻(Porolithon cf.onkodes)为研究对象,采用3个CO_(2)分压(pCO_(2):400μatm、1200μatm、1800μatm)和温度(27℃、30℃、32℃)对其培养1个月,通过监测藻体生长和钙化等参数的变化情况,探究海水酸化与升温对活体与死亡的孔石藻的影响。研究结果表明,当温度从27℃升高到30℃时,活体孔石藻生长钙化没有受到显著影响;但当温度提高到32℃时,藻体生长钙化显著下降,甚至出现溶解现象,净钙化速率从206.99nmol·cm^(–2)·h^(−1)(pCO_(2):400μatm;温度:27℃)降至–42.22nmol·cm^(–2)·h^(−1)(pCO_(2):1200μatm;温度32℃)。类似地,pCO_(2)增加也会显著抑制活体孔石藻的生长钙化,而且该抑制作用随着CO_(2)分压增加而增强。此外,升温与酸化对藻体叶绿素a含量和净钙化速率均具有交互作用。与活体孔石藻相比,死亡的藻体骨骼更易受到高温与酸化影响,当温度升高至30℃或pCO_(2)提高至1200μatm时,死亡藻体骨骼净溶解速率均显著增加,而且高温与酸化的交互作用加速了骨骼溶解速率。研究结果表明了酸化与升温不仅会影响活体孔石藻的生长钙化速率,而且会加速礁体主要组分(藻体碳酸钙骨骼)的溶解速率,进而影响到珊瑚礁生态系统。本文研究结果对预测未来气候变化对珊瑚礁生态系统的影响、制定珊瑚礁生态系统保护与修复策略均具有重要的理论价值和生态意义。

基于大孔吸附树脂先交联后吸附法固定化脂肪酶

以大孔吸附树脂HPD700为载体,新戊二醇二缩水甘油醚为交联剂固定化海洋脂肪酶,并探究所制备的固定化酶的酶学性质。在温度35℃、交联pH5.5、质量分数0.5%、时间2 h的最佳交联条件下,采用单因素试验和正交试验优化吸附条件并对固定化酶的酶学性质进行鉴定。结果表明:最佳吸附条件为:温度40℃,载体量1.0 g,吸附2 h。该条件下酶活力达190.80 U/g,酶活力回收率为43.04%;对比游离酶和固定化酶,其pH稳定性基本一致,但是固定化酶的最适反应温度提高15℃,固定化酶在高温条件下具有更好的温度稳定性;固定化酶操作稳定性和储存稳定性也较好,连续操作5次还能保持57.38%酶活力;固定化酶在4℃保存60 d剩余69.40%酶活力。研究表明:基于大孔吸附树脂HPD700的先交联后吸附法固定化海洋脂肪酶在工业酶应用上具有较好的前景。

海水酸化和升温对孔石藻(Porolithon onkodes)共附生细菌及其诱导珊瑚幼虫附着的影响

珊瑚藻是珊瑚礁生态系统中一类主要的钙化生物,它不仅能够构建、稳固礁体,而且与造礁石珊瑚关系密切,其对造礁石珊瑚幼虫附着的促进作用是退化石珊瑚群落恢复的关键。但是,面对未来气候变化,珊瑚藻对珊瑚幼虫的诱导作用会如何响应,以及该过程是否与藻体共附生细菌群落有关,目前尚不清楚。本文选取了广泛分布于我国南海珊瑚礁生态系统中的孔石藻(Porolithon onkodes)为研究对象,分别采用不同pCO_(2)和温度培养孔石藻31 d,研究不同处理后孔石藻对鹿角杯形珊瑚幼虫附着的影响,并通过分析藻体共附生细菌群落的变化情况,探究细菌多样性与孔石藻对珊瑚幼虫诱导功能的关系。结果表明,与对照组相比,酸化(1200 ppm/1800 ppm pCO_(2))和升温(30℃/32℃)均没有显著影响孔石藻诱导鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)幼虫附着,其中温度30℃,pCO_(2)1200 ppm时,珊瑚幼虫附着率最高达100.00%。采用16s rRNA高通量测序技术分析了不同处理组孔石藻共附生细菌群落结构及多样性。结果表明,孔石藻共附生细菌主要由变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门等菌群构成,其中变形菌门含量达到40.34%~73.45%;与酸化相比,孔石藻共附生细菌群落对温度变化更敏感,其中32℃处理组具有更高的细菌多样性,但Kruskal-wallis秩和检验显示不同温度和CO_(2)浓度处理组,在门、纲、属水平上细菌多样性、丰度及组成均无显著性差异,说明孔石藻共附生细菌群落结构相对稳定,这可能与孔石藻诱导珊瑚幼虫附着不受温度和酸化影响密切相关。研究结果对预测未来气候变化对珊瑚礁生态系统的影响,制定珊瑚礁生态系统保护与修复策略具有重要的理论价值和生态意义。