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台湾冷泉中厌氧细菌的分离培养和多样性研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 95-106页

作者：杨晓宇张晓华王晓磊史晓翀中国海洋大学海洋生命学院山东青岛266003 崂山实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100

针对目前台湾冷泉厌氧可培养细菌类群多样性的认知不足的现状,本研究旨在深入探究研究区域小尺度范围内可培养厌氧微生物多样性及分布规律。为此,本研究利用12种厌氧培养基,包括厌氧MA(2216E)、改良2216E(以下称为MA+、1/MA)、R2A、4种... 详细信息

针对目前台湾冷泉厌氧可培养细菌类群多样性的认知不足的现状,本研究旨在深入探究研究区域小尺度范围内可培养厌氧微生物多样性及分布规律。为此,本研究利用12种厌氧培养基,包括厌氧MA(2216E)、改良2216E(以下称为MA+、1/MA)、R2A、4种SPG厌氧培养基、3种NMS以及DZJ培养基,对采集自台湾冷泉的沉积物、海水、动物样品中的厌氧菌进行富集、分离和培养,然后通过16S rRNA基因测序对分离纯化后的菌株进行分类鉴定。研究结果表明,台湾冷泉厌氧细菌具有较高的多样性,从台湾冷泉共分离鉴定厌氧菌375株,它们分属3个门(变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria))、29个属、49个种,其中γ-变形菌纲占绝对优势地位,优势类群包括弧菌属(Vibrio)、希瓦氏菌属(Shewanella)、肠杆菌属(Enterobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus)等。此外,还发现了15株(3种)潜在的海洋新菌。本研究还发现,不同培养基对不同类群的影响不同且程度各异,如MA(2216E)培养基对γ-变形菌纲分离培养效率较高,而SPG培养基在获得新菌方面具有优势。

关键词：冷泉可培养细菌厌氧细菌多样性 16S rRNA

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葡萄牙栖盐田菌LLJ914的全基因组测序和比较基因组分析

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 51-65页

作者：李娟娟刘子涵王雅楠刘莉君张晓华于敏中国海洋大学海洋生命学院山东青岛266003 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学进化与海洋生物多样性研究所山东青岛266003

栖盐田菌属细菌因具有较强渗透压耐受能力而备受关注。然而,目前对其适应高盐或其他海洋极端环境的机制尚未探明。为揭示分离自冲绳海槽热液区的葡萄牙栖盐田菌(Salinicola lusitanus)LLJ914与其同属菌株之间的遗传特征及代谢潜力的差异... 详细信息

栖盐田菌属细菌因具有较强渗透压耐受能力而备受关注。然而,目前对其适应高盐或其他海洋极端环境的机制尚未探明。为揭示分离自冲绳海槽热液区的葡萄牙栖盐田菌(Salinicola lusitanus)LLJ914与其同属菌株之间的遗传特征及代谢潜力的差异,探究其在极端海洋生境下的适应机制。通过全基因组测序获得葡萄牙栖盐田菌LLJ914全基因组序列,选取同属其他菌株的基因组进行比较基因组学分析,探究栖盐田菌属各菌株及不同环境来源的葡萄牙栖盐田菌代谢潜力的差异。菌株LLJ914基因组大小为4781556 bp,GC含量为64.0%,共编码4229个蛋白,69个tRNA,12个rRNA。通过构建系统发育树,并进行平均核苷酸和平均氨基酸一致性分析,发现该菌株与马齿苋(Halimione portulacoides)内共生的葡萄牙栖盐田菌CR50^(T)亲缘关系最近。通过功能基因注释分析,发现葡萄牙栖盐田菌具有抵抗各种重金属的相关基因和利用甲基膦酸产生甲烷的phn基因簇;相比于植物内共生菌CR50^(T),菌株LLJ914基因组中包含更多与氨基酸和碳水化合物的运输代谢、能量生产和转换以及转录相关的功能基因。此外,菌株LLJ914基因组中还包含特有的与重金属抵抗、免疫防御及有氧呼吸相关的基因,这可能与其适应复杂极端的深海热液环境有关。本研究揭示了葡萄牙栖盐田菌LLJ914适应深海热液环境的遗传特征及代谢潜力,为更好地认识热液微生物的生态功能提供了参考。

关键词：葡萄牙栖盐田菌极端环境热液区冲绳海槽全基因组测序比较基因组分析

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东昆仑志留纪-泥盆纪关键金属成矿大爆发

地质通报 2025年

作者：钟世华黄宇刘永乐张勇白国龙刘智刚马强王丽君赵芙蓉何书跃中国海洋大学海洋地球科学学院深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青海省第三地质勘查院

东昆仑造山带位于青藏高原北缘，区内铜铁多金属矿产一直被认为是三叠纪大规模成矿作用的产物。近些年来，随着调查和研究的深入，大量的证据显示东昆仑造山带在志留纪-泥盆纪也存在大规模成矿作用。东昆仑地区在志留纪-泥盆纪主要发育... 详细信息

东昆仑造山带位于青藏高原北缘，区内铜铁多金属矿产一直被认为是三叠纪大规模成矿作用的产物。近些年来，随着调查和研究的深入，大量的证据显示东昆仑造山带在志留纪-泥盆纪也存在大规模成矿作用。东昆仑地区在志留纪-泥盆纪主要发育三种矿床类型：1）与基性-超基性岩有关的岩浆熔离型铜镍矿床，如夏日哈木、冰沟南等；2）与花岗岩类有关的斑岩-矽卡岩矿床，可进一步分为斑岩-矽卡岩铜铁多金属矿床和矽卡岩钨锡矿床，如卡尔却卡、乌兰乌珠尔、白干湖等；3）与碱性岩-碳酸岩有关的碱性岩-碳酸岩型铌矿床，以大格勒为代表。综合前人研究表明，东昆仑志留纪-泥盆纪大规模金属矿床的形成与原特提斯洋闭合后的演化密切相关。原特提斯洋在大约435Ma闭合后，东昆仑地区进入陆-陆碰撞环境，由于板片断离和后碰撞伸展作用，诱发软流圈地幔大规模上涌，幔源岩浆在上升过程中与陆壳物质发生不同程度的壳幔相互作用，形成了富含成矿元素的岩浆，并最终在上地壳就位，形成了不同的矿床类型。下一步，应进一步加大对东昆仑志留纪-泥盆纪基性-超基性岩、碳酸岩和花岗岩类分布范围以及成矿潜力的研究，为全面认识东昆仑地区金属成矿规律、实现找矿突破提供理论指导。

关键词：东昆仑原特提斯斑岩-矽卡岩矿床岩浆矿床关键金属

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贻贝足的共聚焦显微拉曼光谱分析

光谱学与光谱分析 2020年第3期40卷 755-759页

作者：梁政委杜增丰李超伦王敏晓王冰张鑫阎军中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院海洋研究所深海极端环境与生命过程研究中心山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

贻贝对各种海洋环境具有广泛适应性,范围从浅海跨越到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝主要通过其足组织分泌的蛋白形成足丝附着于岩石等固体表面,这种蛋白是一种可再生、不受水环境影响的性能良好的天然生物胶黏剂,得益于分泌蛋白的性质... 详细信息

贻贝对各种海洋环境具有广泛适应性,范围从浅海跨越到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝主要通过其足组织分泌的蛋白形成足丝附着于岩石等固体表面,这种蛋白是一种可再生、不受水环境影响的性能良好的天然生物胶黏剂,得益于分泌蛋白的性质,足丝在水下具有黏附性强、韧性高、耐水性优良等特性,在生物材料学、医学等方面具有很好的开发潜力和应用前景,已经是国内外研究热点之一。拉曼光谱是一种非接触的、无损的可以提供分子生物化学信息的检测技术。足丝是贻贝足腺体的外在表达形式,结合扫描电镜和共聚焦显微拉曼光谱技术,从贻贝足丝的表观差异到贻贝足腺体的分泌蛋白组分和分布特征,基于深海和浅海贻贝足丝的扫描电镜表征的表观形态差异,对两种贻贝足组织分别进行共聚焦显微拉曼光谱检测,得到两种贻贝的3个腺体的拉曼光谱和腺体局部区域的2D拉曼彩色分布图,从外在表现形式足丝到内部足腺体分布,通过对比两种贻贝的3个腺体的成分以及相对分布,分析造成两种贻贝足丝差异的内在腺体分布情况,此外结合两种贻贝生存环境的差异,认为贻贝的足丝外观差异以及其内部腺体分布是贻贝应对浅海和深海冷泉完全不同理化环境的一种环境适应机制。基于实验结果得到如下结论,拉曼光谱表明两种贻贝足腺体组成:表征核心腺体的amideⅢ信号位于1 242和1 269 cm^-1位置的2个峰的峰强度相对其他两个峰(1 318和1 337 cm^-1)较高,表现为有序高级的蛋白构象,外皮和粘附盘腺体含有丰富的酪氨酸(643, 830, 850和1 615 cm^-1)和3, 4-二羟基苯丙氨酸(多巴, DOPA,785 cm^-1);浅海贻贝在1 043 cm^-1位置有高强度的胶原蛋白信号。拉曼成像呈现两种贻贝腺体分布特征:深海贻贝表现为较为集中的腺体分布,浅海贻贝腺体分布较为分散,表明贻贝为适应不同环境形成不同的腺体分布机制。由此可见,拉曼光谱可以用于研究不同环境下生存的贻贝的足腺体分布特性,并在生物样品微观分析中更多的应用。

关键词：共聚焦显微拉曼贻贝足腺体粘附蛋白

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共聚焦拉曼光谱在贻贝介壳探测中的应用

光谱学与光谱分析 2020年第3期40卷 750-754页

作者：崔楠楠杜增丰张鑫栾振东席世川李连福王敏晓王冰梁政委刘靖连超阎军中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院海洋研究所深海极端环境与生命过程研究中心山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

贻贝是广泛分布于全球水域的物种,从近海海域到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝分泌碳酸钙矿物形成介壳保护软体组织,介壳是一种天然纳米复合材料,具有优异的力学性能,在生物材料、组织工程以及仿生学等方面具有很好的应用前景,已经成... 详细信息

贻贝是广泛分布于全球水域的物种,从近海海域到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝分泌碳酸钙矿物形成介壳保护软体组织,介壳是一种天然纳米复合材料,具有优异的力学性能,在生物材料、组织工程以及仿生学等方面具有很好的应用前景,已经成为国内外研究热点之一。拉曼光谱是一种非破坏、非接触及多组分同时测试的检测技术,可以提供矿物成分信息。利用共聚焦显微激光拉曼技术对不同环境下(台西南冷泉繁茂区、Desmos热液区、实验室养殖及大连近海海域)生长的贻贝介壳进行检测,得到四种环境中生存的贻贝介壳珍珠层的拉曼光谱和介壳横截面局部区域的线扫趋势图及二维拉曼成像图。基于实验结果得到以下结论,四种环境中生存的贻贝介壳的棱柱层和珍珠层矿物为碳酸钙,其中棱柱层矿物组成均为方解石,拉曼测试方解石特征峰位于711和281 cm^-1附近,而介壳珍珠层虽然主要为碳酸钙,但不同环境下生长的贻贝珍珠层的矿物组成存在一定差别:大连近海贻贝珍珠层矿物为文石,拉曼测试文石特征峰位于706和206 cm^-1附近,结晶程度差。热液区生长以及实验室养殖贻贝珍珠层矿物也为文石,特征峰位于706和206 cm^-1附近,但结晶程度相对较好。台西南冷泉繁茂区贻贝珍珠层主要为文石(706和206 cm^-1),并含少量方解石,拉曼测试方解石特征峰位于711和281 cm^-1附近。通过对比四种环境中贻贝介壳的矿物组分以及相对分布,结合生存环境的差异,认为介壳矿物组成差异是贻贝应对深海冷泉、热液不同理化环境的一种环境适应机制。测试结果表明贻贝生长环境压力对珍珠层矿物组成有较大影响。研究表明共聚焦显微拉曼光谱是一种快速、高效的用于研究不同环境下生存的贻贝的介壳矿物组成的技术手段。这为研究深海贻贝生命过程与适应机制提供了重要的参考资料。

关键词：贻贝共聚焦显微激光拉曼方解石文石

硫酸根拉曼频移用于深海热液温度探测的方法探讨

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光谱学与光谱分析 2018年第11期38卷 3390-3394页

作者：席世川张鑫杜增丰栾振东李连福王冰梁政委连超阎军中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室深海极端环境与生命过程研究中心山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京101408

作为一种典型的深海极端环境,热液区域不仅分布着各种硫化物矿产,而且孕育着特殊的生态群落,对热液流体理化性质的研究有助于深入了解热液的运动机制。激光拉曼光谱技术除了定性分析方面的优势外,已经被逐步用于定量分析,并且在原位探... 详细信息

作为一种典型的深海极端环境,热液区域不仅分布着各种硫化物矿产,而且孕育着特殊的生态群落,对热液流体理化性质的研究有助于深入了解热液的运动机制。激光拉曼光谱技术除了定性分析方面的优势外,已经被逐步用于定量分析,并且在原位探测中发挥了重要作用。该研究模拟了深海热液喷口流体的高温高压环境,探讨了水分子和硫酸根离子的拉曼光谱在热液流体温度探测中的应用价值。通过对水峰ν_1(H_2O)、硫酸根ν_1(SO_4^(2-))的拉曼频移与温度、离子浓度的关系进行研究,结果表明水峰ν_1(H_2O)和硫酸根ν_1(SO_4^(2-))的拉曼频移随温度表现出明显的变化,水峰ν_1(H_2O)的拉曼频移受流体硫酸根浓度的影响明显,因此不适用于硫酸根离子浓度变化明显的热液流体温度的测量。相比之下,ν_1(SO_4^(2-))的拉曼频移对流体硫酸根浓度和流体压力不敏感,为温度的反演提供了很好的依据。建立了ν_1(SO_4^(2-))的拉曼频移与温度的线性方程:Rν_1(SO_4^(2-))=-0.03T+980.69,其中,R^2=0.998 6,可用于对深海热液喷口流体温度的原位探测等实际应用。

关键词：激光拉曼光谱热液流体硫酸根温度

基于随机森林算法的底栖动物高光谱数据分类方法研究

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光谱学与光谱分析 2023年第10期43卷 3015-3022页

作者：董建江田野张建兴栾振东杜增丰中国海洋大学信息科学与工程学部物理与光电工程学院山东青岛266100 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室&深海极端环境与生命过程研究中心中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

旨在实现对海洋牧场水下底栖动物的原位识别,使用随机森林算法实现识别分类检测,对目标生物进行分类识别分析,深入挖掘数据,提高工作效率和决策可靠性。利用研发的水下高光谱成像分析仪,在不同的水下环境中通过获取五种海洋牧场常见经... 详细信息

旨在实现对海洋牧场水下底栖动物的原位识别,使用随机森林算法实现识别分类检测,对目标生物进行分类识别分析,深入挖掘数据,提高工作效率和决策可靠性。利用研发的水下高光谱成像分析仪,在不同的水下环境中通过获取五种海洋牧场常见经济动物(虾夷扇贝、栉孔扇贝、脉红螺、皱纹盘鲍、仿刺参)的高光谱数据,归一化处理后运用机器学习中的随机森林(RF)、基于主成分分析的随机森林(PCA-RF)、基于递归特征消除的随机森林(RFE-RF)三种随机森林算法对五种底栖动物进行分类识别以及对比分析。通过RF的变量重要性排序,筛选出排名较高,对模型贡献度高的波段所对应的反射谱强度数据,再将排名靠前的特征波段数据输入分类器中,通过优化参数,得到分类准确度。将数据的分类结果输出混淆矩阵,可以看到五种样品的识别情况。脉红螺样品识别精度最低,为64%;仿刺参与栉孔扇贝的识别精度最高,达到了100%;虾夷扇贝与皱纹盘鲍的识别精度分别为91%与96%。三种方法最终得到的分类精度分别为:RF 90.13%;PCA-RF 95.20%;RFE-RF 98.74%,达到了较为理想的分类效果,体现了随机森林算法运用在水下高光谱数据分类研究的可行性。

关键词：随机森林高光谱成像分类原位识别底栖动物特征选择

高温高压实验揭示俯冲带蛇纹岩熔融行为与高镁岩浆成因

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海洋地质与第四纪地质 2024年第2期44卷 157-170页

作者：胡佳森张国良中国科学院海洋研究所深海极端环境与生命过程研究中心青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

近年来一些研究在岛弧岩浆中发现了蛇纹岩组分,这表明俯冲至弧下的蛇纹岩不仅为地幔楔提供流体,而且可以通过部分熔融参与岛弧岩浆形成。然而,蛇纹岩在地幔楔中的熔融行为及其在俯冲带物质循环中的作用仍未进行深入研究。因此,本研究选... 详细信息

近年来一些研究在岛弧岩浆中发现了蛇纹岩组分,这表明俯冲至弧下的蛇纹岩不仅为地幔楔提供流体,而且可以通过部分熔融参与岛弧岩浆形成。然而,蛇纹岩在地幔楔中的熔融行为及其在俯冲带物质循环中的作用仍未进行深入研究。因此,本研究选择3种蛇纹岩样品:蚀变原岩分别为二辉橄榄岩(SE2)和方辉橄榄岩(SE3)的天然蛇纹岩,以及模拟含有大量滑石的合成蛇纹岩样品(SEQ),在700~1300℃和4 GPa的温度压力条件下进行了模拟实验,限定了蛇纹岩的熔融温度,分析了实验产生的熔体成分。研究发现,不同类型蛇纹岩的固相线存在显著差异,SE3、SEQ和SE2蛇纹岩的固相线分别为900~960℃、960~1100℃以及1150~1200℃。这3种蛇纹岩的固相线均高于俯冲板片上表面的温度,要求蛇纹岩通过底辟作用进入地幔楔以发生部分熔融。根据实验结果,本研究认为SE2和SEQ蛇纹岩可以在地幔楔底部相对较低的温度条件下(960~1100℃)即发生熔融,产生科马提质岩浆;而在上覆地幔楔更高温度条件下(>1200℃),SE2蛇纹岩可以发生更广泛、更高程度的部分熔融,产生玻安质岩浆。

关键词：蛇纹岩俯冲带高温高压实验高镁岩浆科马提岩

基于贝壳生长轮方法的平端深海偏顶蛤的生长和年龄结构研究

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海洋与湖沼 2023年第2期54卷 465-471页

作者：胡希源周丽李超伦中国科学院海洋研究所、深海极端环境与生命过程研究中心山东青岛266071 中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049

平端深海偏顶蛤(Gigantidasplatifrons)是广泛分布于西太平洋深海热液和冷泉生态系统中的优势种和共有种,也是深海化能生态系统中重要的生境营造种。以南海F冷泉平端深海偏顶蛤为研究对象,基于贝壳日生长轮方法,分析了平端深海偏顶蛤的... 详细信息

平端深海偏顶蛤(Gigantidasplatifrons)是广泛分布于西太平洋深海热液和冷泉生态系统中的优势种和共有种,也是深海化能生态系统中重要的生境营造种。以南海F冷泉平端深海偏顶蛤为研究对象,基于贝壳日生长轮方法,分析了平端深海偏顶蛤的年龄与生长速率,建立了其年龄与贝壳壳长关系的生长方程。同时,结合获得的生长方程,分析了南海F冷泉采样点(119.285 6°E,22.115 4°N)平端深海偏顶蛤种群的年龄结构。研究结果表明,采样获得的平端深海偏顶蛤种群的最大壳长为11.4 cm,最大寿命为13.5龄。研究区域的贝壳长度分布集中在4~7 cm,占比60%;年龄分布集中在2~4龄,占比49.7%。相关研究结果为进一步开展平端深海偏顶蛤的生长研究提供了基础数据,有助于深入了解冷泉区域的种群动态变化规律。

关键词：平端深海偏顶蛤冷泉南海年龄结构