张锐[1]2002年在《南极阿德雷岛沉积物细菌多样性及环境意义》文中研究表明南极地区在研究全球变化中具有突出的地位，南极地区的各种环境因子对全球气候变化有敏感的反应，而且它是地球上唯一未被人类活动大量影响的地区，所以，南极地区的生态学研究有特殊的重要性。南极企鹅在某些地区是生态系统的主要影响因子，企鹅粪便沉积物记录了上千年企鹅数量和分布的变化规律，从而可以反映气候、环境变化和环境污染、人类活动等因子对生态系统的影响。对追溯南极大陆生态、气候与环境演变、探讨南极环境演变与全球变化的关系都具有重要的科学意义。 本文作者于2001年11月至2002年4月参加了中国第18次南极考察队，合作采集了南极乔治王岛上阿德雷岛的企鹅粪便沉积物样品，分析了沉积物中可培养微生物，企鹅粪便沉积物中微生物数量比南极其他地区多，最多达到1×10~7个／g土样，并发现第7层次的可培养微生物数量突然降低；建立了提取南极沉积物的总DNA的方法，利用PCR-RFLP方法研究了沉积物中细菌的16S rDNA多样性，分析了沉积物中各类群细菌的数量和分布，发现沉积物中的细菌多样性较高，以CFB(Cytophaga-Flexibacter-Bacterioides)类群和β-、γ-Proteobacteria亚群的细菌为主，并且在第7层次处发现细菌的16S rDNA RFLP谱型数，基因型数和CFB类群细菌数量的异常，而β-Proteobacteria亚群和CFB类群细菌的数量呈反比关系；在沉积物中发现了大量的与降解有机污染物相关的细菌以及一株与重金属污染有关的细菌，在微生物生态方面找到了南极遭受有机物污染和重金属污染的证据；研究了沉积物各层次中各种氨基酸的种类与含量，发现沉积物中氨基酸种类和含量高于一般腐殖土，其中组氨酸、色氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸在第2cm和第7cm处含量出现异常增多，其他氨基酸则在第2cm和第7cm处含量减少。基于以上的试验，我们分析了企鹅粪便沉积物中微生物生态与环境变化和环境污染的关系并提出了沉积物中出现的异常在环境和气候方面可能的解释，初步建立了以分析企鹅粪便沉积物中微生物多样性为手段的新的考察南极气候变迁和环境污染的思路。 深海蕴藏着丰富的资源，其中深海生物资源是国内外研究的热点。深海生物经过长期的进化、选择，在各种极端的环境条件下形成了独特的组织结构、酶系统及代谢机制以进行生存和繁衍。对这些独特的生理结构及机能进行研究，探讨深海生物适应特殊的生存环境而发生的基因变异无论在科学上还是实际开发应用上都具有重大的意义。蛋白酶是一个主要酶制剂品种，其产量仅次于淀粉酶。蛋白酶在工业、农业、医药卫生、洗涤、生物制剂、食品等方面都有极其广泛的应用。 我们从深海的样品中筛选到一株可分泌低温蛋白酶的菌株DY-A。此菌株为嗜冷嗜碱细菌，经16SrRNA鉴定，属假单胞菌属。对菌株DY-A进行了初步的细菌学和生理生化方面的研究后，我们研究了其产蛋白酶的最佳条件并利用Sephadex G-100葡聚摘要糖分子筛和CL一6B DEAE纤维素离子交换柱纯化了酶蛋白，考察了蛋白酶的性质，发现此酶具有低温活性，在高碱性环境中有活力，属于丝氨酸蛋白酶;提取了菌株DY一A的总DNA并构建了它的基因组质粒文库，进行了极端微生物蛋白酶基因克隆的尝试。通过以上的研究，该菌株有望成为进一步研究低温碱性蛋白酶的出发菌株，在基础研究和工业生产上有较大的应用潜力。
秦先燕[2]2013年在《南极无冰区和近海磷的生物地球化学循环》文中研究指明物质流是生态系统的基本功能之一,物质的流动是循环的,属于生物地球化学循环。1991年开始正式实施的国际地圈-生物圈计划(IGBP)就侧重研究物质的生物地球化学循环,其目标就是为了阐述、了解控制地球系统及其演化的相互作用的物理、化学和生物过程,以及了解人类活动在其中所起的作用。磷是基本生源要素之一,磷循环一般起始于岩石风化,终止于水中沉积物,因而是属于沉积型循环；磷循环周期非常漫长,沉积在水中沉积物的磷难以及时返回陆地,因而,磷循环也是不完全的循环。目前,不少研究者对21世纪全球可能产生的磷匮乏表示担忧。海洋沉积物是非常巨大的磷库,海洋中的磷可以通过海平面上升、海水上涌、捕捞鱼虾和鸟类转移等方式返回陆地。但目前对磷返回陆地的机理及量的研究还比较有限。海-陆生态系统间的作用是相互的。南极企鹅、海豹等海洋生物以南大洋中磷虾、鱼类等为食物,在无冰区繁殖、栖息期间会以粪便、死亡残体、蛋卵等形式转移大量的海洋来源磷到陆地,因此,本文拟以南极为研究区域,研究封闭和开放尺度下南极无冰区和近海磷的生物地球化学循环。涉及的内容摘要如下：1)通过食物链,磷在南大洋不同营养环节中得到了富集,生物及其粪便对磷的富集系数可高达1.59×104-3.58×106。企鹅是南极数量最多的海鸟类群。我们选择南极洲叁个重要的企鹅聚居地,对企鹅以粪便形式转移的磷的量进行了估算,结果表明,阿德雷岛、西福尔丘陵、罗斯岛成年企鹅以粪便形式转移海洋中的磷的量可分别达：12349kg/y,167036kg/y和24200kg/y。它相当于一年中有5.77×1012-2.37×1013kg海水中的磷输入到陆地,从而维持了南极无冰区生态系统的多样性。然后,讨论了生物转移量的不确定因素,如气候、环境、人类干扰、食物可利用性等。2)利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定了南极中山站地区四个点位苔藓植物及其下覆砂土样品中Fe、Mg、P、Mn、Cu、Zn、Sr、Ni和Pb的元素含量,探讨了不同生境苔藓植物的元素含量特征及其与环境的关系。结果表明,四个点位苔藓、下覆砂土元素含量具有一定的差异性,均以Fe含量最高,四个点位均值分别为10014.73mg/kg、24405.48mg/kg,其次是Mg,而其他八个元素在苔藓和下覆砂土中含量大小顺序不一致。本文进一步分析了苔藓植物元素含量与下覆砂土、海拔高度、海鸟活动、海洋环境以及人类活动之间的关系。最后,对苔藓与下覆砂土元素之间的相关性进行了讨论。3)应用淡水沉积物磷形态标准测试程序(SMT法)调查了西南极阿德雷岛2个柱状沉积物磷的存在形态和分布特征,结合苔藓植物和企鹅粪无机磷和有机磷占总磷的百分比,分析了两个剖面物质来源、各形态磷之间以及与沉积物烧失量(LOI550℃)、含水率、TC、TN之间的相关性,并讨论磷的潜在生物可利用性。结果表明,苔藓植物无机磷(IP)占总磷(TP)的比例较低(28.71%)。两个剖面都受到苔藓和企鹅输入的影响,G1剖面企鹅输入比例(95.05%)大于Q2剖面(90.99%)。G1、Q2剖面总磷(TP)含量分别为1032-4898mg/kg和960-2127mg/kg,IP是两个柱状沉积物中的主要部分。但是,两个剖面各个形态P分布及变化趋势是不一致的,各个磷形态之间以及磷形态与烧失量、含水率、TC、TN相关性也存在差异。经估算,G1和Q2剖面生物可利用性磷(BAP)的含量均值分别为1322.17mg/kg和683.51mg/kg,因而,G1剖面磷的潜在生物可利用性较高,向水体释放磷的潜力大,这对维持南极无冰区贫瘠的生态系统生物多样性等具有非常重要的意义。4)以西南极法尔兹半岛为例,对企鹅、海豹传输的营养物质磷在陆地、淡水生态系统中的记录进行了分析研究,结果表明,海洋动物输入的营养物质磷一般会增加土壤、植物、水体及沉积物等环境介质磷含量。5)以南极近海阿德雷岛为例,研究了磷的生物地球化学循环过程及其机理,估算了磷循环通量。结果表明,南极无冰区和近海磷的生物地球化学循环主要包括了磷在海洋-陆地-淡水湖泊/溪流-海洋的迁移过程。在该岛,磷的外来营养源包括物理输入、生物输入和大气沉降输入3种,其中生物输入(企鹅粪)占94.34%-99.74%,居于主导地位。磷的输出方式包括大气输出、物理输出(水流和风的输出),其中,以水流方式输出的物质的量较大。此外,以生物方式输入的磷在南极无冰区的保存量约为1358.39kg/y,其余则输入到近海中。本文创新点如下：1)首次从封闭和开放尺度上研究南极无冰区和近海磷的生物地球化学循环机制及循环通量,阐明了海洋向陆地的物质转移方式及其对无冰区生态系统的影响,以及陆地向海洋的物质转移方式及其对近海生态系统的影响,并从定量角度出发,明确企鹅转移的海洋来源的磷在南极无冰区和近海磷的生物地球化学循环中的重要作用。2)从南极苔藓植物、企鹅粪的无机磷和有机磷占总磷的比例出发,结合沉积物磷形态分析结果,从定量角度出发研究沉积物剖面物质来源,该方法可能是对利用有机地球化学方法分析企鹅和植物物质来源的有力补充。
王鹏, 王风平[3]2009年在《南极阿德雷岛淡水湖沉积物细菌群落研究》文中进行了进一步梳理应用样品直接稀释涂布平板法,从南极阿德雷岛淡水湖沉积物中分离得到34株菌,并进行了生理生化性质检测。根据其16SrDNA全长序列所进行的系统发育分析表明,分离菌株分属于革兰氏阳性菌:节杆菌(Arthrobacter)、红球菌(Rhodococcus)、葡萄球菌(Staphylococcus);gamma-变形细菌(gamma-proteobacteria):假单胞菌(Pseudomonas)、不动杆菌(Acinetobacter)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas);beta-变形细菌(beta-proteobacteria):紫色杆菌(Janthinobacterium);拟杆菌门(Cytophaga-Flexibacteria-Bacteroides):假结核棒杆菌(Cytophaga)、土地杆菌(Pedobacter)等9个属。分离的菌株在4℃条件下能产生多种大分子物质水解酶类,其中32%的菌株能产生脂肪酶,18%的菌能够水解明胶或者产生卵磷脂酶。同时对沉积物垂直方向的可培养细菌生物量进行了分析,表明阿德雷岛企鹅排泄物输入量对微生物分布有较大影响。
靳永轩[4]2013年在《产木质纤维素酶南极真菌的筛选及菌株Aspergillus sydowii MS-19的转录组测序分析》文中提出极地微生物所具有的新颖性、独特性与多样性，使其在科学研究、应用开发等方面均具有重要价值，特别是低温酶的研究和应用受到人们的广泛关注。近年来由于能源短缺，利用木质纤维素类物质生产液体燃料和化合物是保障人类社会可持续发展的重要替代途径，而低温木质纤维素酶在工业生产中有一定的应用潜力。本研究从南极环境中首次筛选出一株具有木质纤维素降解潜力的真菌，对其进行了转录组测序和功能注释分析。本论文的主要研究内容及结果如下：1.南极阿德雷岛不同基底中真菌的分离培养及初步鉴定对中国第27次南极科学考察采集自阿德雷岛的6份无冰区土壤样品进行了真菌的分离培养、形态学和分子系统学鉴定，同时测定及其胞外酶活性。从6份样品中共分离得到168株真菌，其中大型海藻腐烂物样品中分离到的真菌种类和数量最多，占所分离菌株总数的34.6%；对选取的15株代表菌株进行了真菌ITS1-5.8S-ITS2序列鉴定，结果表明它们分属于4个纲，8个属，其中青霉属5株，假散囊菌属、地丝菌属和枝孢属各2株，生赤壳属、曲霉属、出芽短梗霉属和unclassified Onygenales各1株，该结果表明南极地区具有丰富的真菌物种多样性，本次分离得到的优势类群为青霉菌。胞外酶测定结果显示筛选得到的真菌中，产纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶产生菌分别占供试菌株的14.6%，64.6%、45.1%、产纤维素酶的菌株可能在南极物质能量循环中扮演着重要角色。2.产木质素酶南极真菌的筛选鉴定及酶学性质初步研究通过苯胺蓝脱色平板初筛和木质素酶活测定复筛，共筛选到4株产木质素酶的真菌。经过ITS序列鉴定后的blastn比对，这4株菌属于4个属，分别为曲霉属（Aspergillus）、出芽短梗霉属（Aureobasidium）、枝孢属（Cladosporium）和生赤壳属（Bionectria），其中聚多曲霉酶活性最高，所以选择Aspergillus sydowiiMS-19作为研究目标菌株。生长和木质素酶酶活研究的初步结果显示，菌株MS-19生长温度范围为3～37℃，最适生长温度为20℃，最适生长pH为7。MS-19所产木质素过氧化酶（Lip）的最适作用温度和pH分别为30℃和pH3.0；锰过氧化物酶（Mnp）最适作用温度和pH分别为30℃和pH4.5。3.菌株Aspergillus sydowii MS-19的转录组测序分析采用Illumina公司的HiSeq2000高通量测序仪对Aspergillus sydowii MS-19转录组进行了测定，对木质纤维素降解酶和其它多个重要生理过程相关蛋白进行了注释分析。通过对聚多曲霉Aspergillus sydowii MS-19中碳水化合物活性酶（CAZyme）的注释分析，共注释了282个CAZyme蛋白，其中包括5个纤维素酶。有关木质素酶的注释分析，发现一条参与木质素降解的漆酶序列，还有1条序列注释为血红素结合过氧化物酶，该酶有血红素结合位点，与通常意义上的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶有相似的结构，推测其可能发挥相同的作用。注释还发现了聚多曲霉参与降解异源物质（苯乙烯、甲苯、氯苯）和潜在环境污染物（二恶英、多环芳烃）的酶，这些能代谢苯环结构的酶亦可能在降解苯基丙烷为结构单元聚合成的木质素中发挥作用。
秦先燕, 黄涛, 孙立广[5]2013年在《南极海-陆界面营养物质流动和磷循环》文中研究说明南极大陆气候严寒、营养贫瘠,企鹅、海豹等生物能传递海洋中的营养物质到陆地,这些营养物质是维系南极无冰区生态系统的基础。本文首先阐述了海洋向南极无冰区输入营养物质的方式,重点介绍了生物方式输入的营养物质对无冰区生态系统组成、结构和功能的影响,以及无冰区向近海输入营养物质的方式及其影响。然后,以西南极法尔兹半岛为例,对企鹅、海豹传输的营养物质磷在陆地、淡水生态系统中的记录进行了分析,讨论了南极近海磷的生物地球化学循环及其机理,估算了磷循环通量。结果表明,南极阿德雷岛磷的外来营养源包括物理输入、生物输入和大气沉降输入3种,其中,生物输入(企鹅粪)占94.34%～99.74%,在近海磷循环中起着关键作用。
参考文献：
[1]. 南极阿德雷岛沉积物细菌多样性及环境意义[D]. 张锐. 国家海洋局第叁海洋研究所. 2002
[2]. 南极无冰区和近海磷的生物地球化学循环[D]. 秦先燕. 中国科学技术大学. 2013
[3]. 南极阿德雷岛淡水湖沉积物细菌群落研究[J]. 王鹏, 王风平. 极地研究. 2009
[4]. 产木质纤维素酶南极真菌的筛选及菌株Aspergillus sydowii MS-19的转录组测序分析[D]. 靳永轩. 国家海洋局第一海洋研究所. 2013
[5]. 南极海-陆界面营养物质流动和磷循环[J]. 秦先燕, 黄涛, 孙立广. 生态学杂志. 2013
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