海洋细菌的分离鉴定、活性筛选及多相分类学研究
- 选题意义
1.1研究背景
海洋细菌个体体积微小，形态多样，属于不具备核膜核仁的原核生物，包括目前相对研究较多的海洋光合细菌、海洋假单胞菌、海冰细菌等海洋微生物。由于其特殊的裂殖方式，繁殖速度惊人，兼之营异养生活，分布广，生存易，菌体数量与种类的分布受海水影响，海洋细菌对于生物地球化学循环有着举足轻重的地位意义。
依照传统的微生物分离筛选方法，由于绝大多数的微生物难以在实验室环境下获得纯培养，海洋细菌的培养率仅为0.01-1%。[1]为了提高筛选水平，可以利用海洋细菌形态、生化性质的不同加以区分。 一些研究表明，在天然的或人工生物薄膜上不同的海洋细菌集落呈现不同的结构构象，在聚苯乙烯96孔板上形成生物薄膜的能力也有不同。通过激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Con-focal Microscopy，LSCM）筛选可以确定菌种三维结构，在经过多轮筛选后即可确定适合于进行纯培养的菌落，大大降低了微生物传统分离筛选方法样本巨大、筛选不易所带来的筛选难度。[2]
多相分类学研究是将生物根据分类学、形态特征、生化代谢通路或环境适应机制等方面的不同，多层次、多角度地对生物进行分类，将尚未被人类认知或熟知的生物种类进行生态作用理论水平上的定义，以便对未知或尚不明确的生物进行进一步的研究。目前的海洋微生物的多相分类学研究主要是以对比标准菌株，根据形态、表型或遗传特征等方面的异同，建立对应关系，从而进行鉴定和特征描述。该过程中往往需要利用高通量分析手段进行比较与注释。多相分类学更大的意义在于通过比对物种信息，简化筛选目的菌株的繁琐过程，通过统计学手段，利用已有信息，为发掘未知生物物种潜在的应用价值提供理论指导。[3]
1.2 研究意义
覆盖了地球表面积的70%以上的全球海洋系统蕴藏着极其丰富的微生物资源，囊括了地球生物圈的97%的生物体，贡献了全球生物量的 95%，是生物多样性水平最高的生态系统，[4]而海洋微生物不仅所占比例最大，而且分布广泛，生物多样性丰富，[5]虽然大多数海洋微生物仍处在人类未知领域范围,但其在生物地球化学循环中所发挥的重要作用不容忽视。由于环境气候变化，人类也面临着诸如疾病、资源、生存环境等问题，不论是新抗生素的开发，还是矿物开发，海洋微生物都由于其独特的生境条件与特点,已成为重要来源与焦点。[6]
以目前的一些研究为例，在海底地壳中大量存在的富钴铁锰是一种重要的海底矿物，采用独立培养的方法来恢复基因组信息，筛选后对克隆产物进行测序与注释，提示某些反应途径对于存活是必须的，某些极端生物同样参与生物地球化学循环，甚至可以从中推导出微生物的生态功能等。这些地壳微生物形成了生物地球化学活动和微生物多样性的潜在热点，但我们对其微生物群落的理解还缺乏。因此，海洋微生物的研究具有重大意义。[7]
2. 研究内容
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