海洋微生物 非常全

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1、海洋微生物的研究进展2014年4月29日主要内容一、海洋微生物的概述二、未培养微生物的研究三、海洋微生物培养的新方法四、前景展望概述人类生存在一个被海洋覆盖的星球，海洋占地球表面的70%以上，海洋中的微生物包括细菌、真菌、放线菌及病毒等，提供了地球近一半的初级生产力，影响气候变化，参与物质和能量循环等。海洋环境具有高盐、高压、低温、缺氧等特点，海洋微生物形成了有别于陆生生物的独特新陈代谢途径、生存繁殖方式、适应机制,从而代谢产生结构独特的、具有多种生物活性的次级代谢产物。概述在过去的几时年间，从陆生微生物中发现新型生物活性物质（如新型抗生素）的速度越来越慢，人们越来

2、越多的把目光集中在海洋微生物上（例如海洋放线菌、粘细菌等），希望从中发现新型生物活性分子。海洋微生物来源的天然产物化合物具有高度的化学多样性(结构类型包括生物碱、聚酮、萜类、大环内脂、肽类、脂肪酸、酰胺等)和生物活性多样性(包括抗病毒、抗菌、抗炎、抗肿瘤等多种活性)。特性与陆地相比，海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存，因而有其独具的特性。1.嗜盐性2.嗜压性3.嗜冷性4.低营养性5.趋化性与附着生长6.多形性7.发光性特性研究进展海洋微生物包括可培养微生物和未可培养微生物,对于可培养微生物的研究在很早就已经开展。然而海洋微

3、生物中绝大多数还是未可培养微生物,对于海洋未可培养微生物的研究才刚刚展开,如何快速大量地分离、培养和鉴定海洋生态系统中的微生物，成了深入研究海洋微生物及大规模从海洋微生物中筛选生物活性物质的瓶颈。1、海洋微生物难培养的原因基于16SrDNA序列分析的研究方法显示，海洋中的绝大多数微生物都未获得纯培养。Kogure等用直接活菌镜检计数法发现海水中90%以上的细菌都是活的，但是在培养基平板上却仅有少数的细菌（0.01-0.1%）能形成可见的菌落。大多数海洋微生物不能获得纯培养的原因可能是多方面的。1、海洋微生物难培养的原因1.1实验室的纯培养破坏了微生物细胞之间的交流许多

4、海洋微生物与其他海洋生物/微生物处于共生状态，或其生长受周围其他海洋生物/微生物代谢产物以及一些其它生长因子的影响，离开原生态环境则难以生长。例如：铁是所有微生物的一种必需元素，而实际上海水中的铁浓度非常低(＜0.4μM)，并且只有极少数海洋细菌能够产生从环境中获取铁的铁载体（siderophores），这是一种小分子量铁螯合化合物。1、海洋微生物难培养的原因研究发现，当向含低浓度铁（含0.1μMFe(III)）的培养基中加入外源的铁载体和C8-HSL(辛酰基高丝氨酸环内酯)时，原本在低浓度铁培养基上不能生长的海洋细菌也能形成菌落。这说明本身不能产生铁载体的海洋细菌在

5、其他能产生铁载体的细菌存在的情况下也能从环境中获取铁，这是微生物之间的一种共生关系。1、海洋微生物难培养的原因另外，在饥饿状态下大多数微生物基因表达所涉及的cAMP、与大多数革兰氏阴性菌的密度感应系统(quorumsensing)密切相关的酰基高丝氨酸内酯(HSLs)分子等都可能是细胞之间沟通的信号分子。实验室对海洋微生物的纯培养破坏了微生物之间的这种共生状态，微生物之间的信息交流被阻断，生长必需的信号分子和生长因子缺乏，如许多海洋细菌离不开藻类分泌的生长因子和维生素，所以表现为不可培养。1、海洋微生物难培养的原因1.2培养条件与原生态环境差别太大由于自然界中微生物数

6、量庞大，其可利用的营养物质极其匮乏，多数处于“寡营养”状态。常规的微生物培养基，其营养物浓度远远高于微生物生长的自然环境，高浓度的营养物质可能比较适合于那些生长速度快且对高浓度营养物质有抵抗能力的微生物，但是对那些生长速度较慢的微生物可能有抑制作用，甚至会出现底物加速死亡(Substrateaccelerateddeath)现象。1、海洋微生物难培养的原因同时，实验室培养无法完全模拟海洋环境，而生存环境的巨大改变往往导致微生物不可培养。(1)在海洋中，微生物处于开放、流通的大环境，但在实验室培养时，微生物只能在恒温、恒湿的条件下生长。(2)实验室传统的微生物培养方法是

7、平板培养或液体震荡培养，这种培养方式与海洋微生物原始的生活环境差距太大，也会导致微生物的不生长。(3)目前微生物的培养基只有有限的几种营养成分，不能提供微生物生长繁殖的一些必须的元素物质。1、海洋微生物难培养的原因1.3氧化胁迫引起细胞损伤当海洋中的微生物从自然环境突然转入人为环境时，一些对新环境适应能力较强或生长较快的微生物很快形成肉眼可见的菌落，这些生长快的微生物会产生大量过氧化物、自由基和超氧化物，这些物质的存在使那些适应能力较差或生长较慢的微生物细胞受到损伤，从而不能生长。1、海洋微生物难培养的原因1.4生长缓慢的微生物被忽视当把微生物从原始