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西太平洋菲律宾海海山区微生物原位富集及其物种多样性分析

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应用海洋学学报 2024年第3期43卷 405-418页

作者：朱栩莹夏静宇李丁曾令宇董纯明王丽萍邵宗泽自然资源部第三海洋研究所、自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

为了研究海山区微生物对外源有机物输入的响应情况,更好认识海山区微生物多样性以及它们在深海碳循环中的作用,本研究以硫粉烷烃混合物(CS)、活性污泥(HX)、几丁质(JDZ)、D型天冬氨酸(D-Asp)、二甲基砜(DMSO2)、聚-β-羟丁酸(PHB)等6种... 详细信息

为了研究海山区微生物对外源有机物输入的响应情况,更好认识海山区微生物多样性以及它们在深海碳循环中的作用,本研究以硫粉烷烃混合物(CS)、活性污泥(HX)、几丁质(JDZ)、D型天冬氨酸(D-Asp)、二甲基砜(DMSO2)、聚-β-羟丁酸(PHB)等6种不同有机物为底物,通过深海水体原位定植培养系统,分别在西太平洋菲律宾海的海山山顶(2929 m)和山麓(4707 m)进行了为期10个月的微生物原位富集培养。结合高通量测序技术和分离培养方法,对深海原位富集样品进行了微生物多样性分析以及可培养微生物分离鉴定。16S rRNA基因高通量测序结果表明,6个样品共富集得到属于细菌域的15门27纲61目96科150属200种。不同底物富集样品的细菌物种组成差异较大,表明不同底物选择性富集了特定类群微生物。其中,硫粉烷烃混合物富集样品优势属包括Roseobacter_clade_NAC11-7_lineage属、摩替亚氏菌属(Moritella)等;活性污泥富集样品优势属为假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、Fusibacter属等;几丁质富集样品优势属为弧菌属(Vibrio);二甲基砜富集样品优势属为假交替单胞菌属、鲁杰氏菌属(Ruegeria)等;D型天冬氨酸富集样品的优势属为假交替单胞菌属;聚-β-羟丁酸富集样品优势属为鲁杰氏菌属、Fusibacter属等。对6个原位富集样品进行平板分离培养,共分离鉴定得到277株可培养细菌,分属于5门8纲19目35科63属92种,其中潜在新种62株和潜在新科5株,表明菲律宾海海山环境蕴含了丰富多样的海洋微生物。它们在深海物质循环中的代谢机制和生态贡献还有待进一步研究。

关键词：海洋生物学深海原位富集微生物多样性海山菲律宾海

西太平洋深海水体惰性溶解有机碳降解菌群的细菌多样性

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应用海洋学学报 2024年第3期43卷 419-428页

作者：夏静宇朱栩莹王丽萍邵宗泽自然资源部第三海洋研究所、自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

深海水体微生物在有机物矿化中发挥着重要作用。惰性溶解有机碳(RDOC)在深海中最终归宿与微生物影响还有待研究。本研究利用富含RDOC的腐植酸和垃圾渗滤液为生长底物,对西太平洋6个站位不同深度(200~4700 m)水体样品的微生物进行了为期... 详细信息

深海水体微生物在有机物矿化中发挥着重要作用。惰性溶解有机碳(RDOC)在深海中最终归宿与微生物影响还有待研究。本研究利用富含RDOC的腐植酸和垃圾渗滤液为生长底物,对西太平洋6个站位不同深度(200~4700 m)水体样品的微生物进行了为期一年的实验室低温富集培养,结合高通量测序技术,对富集物中细菌多样性进行了分析。16S rRNA基因高通量测序结果表明,不同富集组的细菌组成相似,主要包括γ-变形菌纲的食烷菌属(Alcanivorax)、噬甲基菌属(Methylophaga)和Polycyclovorans属,α-变形菌纲的海旋菌属(Thalassospira)、副球菌属(Paracoccus)和短波单胞菌属(Brevundimonas),以及放线菌纲的类诺卡氏菌属(Nocardioides)等。这些优势微生物可能在原位参与了RDOC的深度矿化。

关键词：海洋生物学惰性溶解有机碳矿化微生物多样性

微泡菌QZHA1褐藻胶裂解酶MAAL1的酶学性质研究

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应用海洋学学报 2024年第2期43卷 266-275页

作者：闫康路邵宗泽王万鹏谢珍玉周梅先海南大学海洋生物与水产学院海南海口570000 自然资源部第三海洋研究所、自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

为探究Microbulbifer ***1褐藻胶裂解(Escherichia coli)酶MAAL1的酶学性质,将褐藻胶裂解酶基因maal1构建至pET-28a表达载体并利用大肠杆菌BL21(DE3)进行异源表达。研究发现:重组酶MAAL1与来源于Microbulbifer ***1菌株的褐藻胶裂解酶(WP_23625014.1)同源性最高,为93.69%,且与PL7家族蛋白聚为一支;重组酶MAAL1最适温度为35℃,最适pH为7.5,在pH为5.5~10.5范围内保存24 h仍能保持60%以上的酶活力;MAAL1具备良好的耐有机溶剂特性,在测试的9种有机溶剂中,除异丙醇外,其他有机溶剂在添加量达到30%(体积分数)后,酶活力依然保持在59%以上;重组酶MAAL1最适条件下酶活力为4.3 U/mg,米氏常数(K_(m))值为1.08 mg/mL,最大反应速率(V_(max))为4.75 mg/(mL·min),催化常数(Kcat)值为4.52 s^(-1);重组酶MAAL1对聚β-D-甘露糖醛酸(polymannuronic acid,PolyM)具有底物特异性,对聚α-L-古罗糖醛酸(polyguluronic acid,PolyG)无降解能力;薄层层析分析显示,MAAL1降解海藻酸钠的主要终产物是单糖、二糖和三糖,降解PolyM的主要终产物是二糖和三糖,降解MG杂合片段(heteropolymeric MG blocks,PolyMG)的主要终产物为单糖和二糖,故MAAL1是一种内切型聚甘露糖醛酸裂解酶。重组酶MAAL1具有良好的pH和有机溶剂耐受性,对PolyM具有底物特异性且不降解PolyG,该特性褐藻胶裂解酶首次在微泡菌属中被发现,该酶可为制备甘露糖醛酸寡糖(mannuronate oligosaccharides,MAOS)提供新的候选用酶。

关键词：海洋生物学微泡菌属褐藻胶裂解酶克隆表达聚甘露糖醛酸耐有机溶剂

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红螯螯虾鳃细胞与血细胞分子标记的鉴定

应用海洋学学报 2024年第2期43卷 245-254页

作者：钟苏鸣朱坤杨丰李钫集美大学水产学院福建厦门361021 自然资源部第三海洋研究所、自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

甲壳动物的鳃中富集了大量血细胞,在循环血细胞稳态调节和免疫防御中发挥重要作用,因此获得区分鳃细胞和血细胞的分子标记将有助于研究鳃血细胞的功能。本研究采用SDS-PAGE电泳法比较了红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)鳃细胞和血细胞... 详细信息

甲壳动物的鳃中富集了大量血细胞,在循环血细胞稳态调节和免疫防御中发挥重要作用,因此获得区分鳃细胞和血细胞的分子标记将有助于研究鳃血细胞的功能。本研究采用SDS-PAGE电泳法比较了红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)鳃细胞和血细胞的蛋白表达谱,获得3条组织特异性蛋白条带,并通过质谱技术鉴定了8个候选蛋白。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,空泡型-H+-ATP合酶C亚基(vacuolar-H^(+)-ATPase subunit C,V-H^(+)-ATPase)在鳃细胞中的转录水平是在血细胞中的53.3倍;而α-2-巨球蛋白(alpha-2-macroglobulin,α2M)和卵黄膜外层蛋白(vitelline membrane outer layer protein I-like protein,VMO-Ia)在血细胞中的转录水平分别是在鳃细胞中的10.3倍和10.9倍。Western-blot和免疫荧光分析表明,V-H^(+)-ATPase和VMO-Ia蛋白分别在鳃细胞和血细胞中特异性表达。综上,V-H^(+)-ATPase和VMO-Ia可以用作区分螯虾鳃细胞和血细胞的分子标记,可为其他十足目甲壳动物鳃血细胞的研究提供参考。

关键词：海洋生物学红螯螯虾鳃血细胞分子标记

短波紫外线辐照坛紫菜壳孢子制备色彩突变体的新途径

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渔业科学进展 2024年第3期45卷 235-244页

作者：陶伟丽钟晨辉张鹏郭辰涛王铁杆林琪福建省水产研究所、福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室、海洋生物种业技术国家地方联合工程研究中心福建厦门361013 浙江省海洋水产养殖研究所、浙江省近岸水域生物资源开发与保护重点实验室浙江温州325005 上海海洋大学、水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室上海201306

壳孢子萌发时期是坛紫菜(Pyropia haitanensis)减数分裂发生的时期,壳孢子萌发形成的最初4个细胞呈线性排列,形成减数分裂四分体,且发生遗传重组的四分体细胞可以决定叶状体的发育模式和性状分离。因此,诱变产生色彩突变的嵌合叶状体相... 详细信息

壳孢子萌发时期是坛紫菜(Pyropia haitanensis)减数分裂发生的时期,壳孢子萌发形成的最初4个细胞呈线性排列,形成减数分裂四分体,且发生遗传重组的四分体细胞可以决定叶状体的发育模式和性状分离。因此,诱变产生色彩突变的嵌合叶状体相比诱变叶状体产生的点状色块,将更易于获得突变细胞。本研究为获得坛紫菜人工色彩嵌合突变体,使用不同剂量(50、100、200、300、400、500和600J/m^(2))的短波紫外线(UV-C,λ=254nm)辐照坛紫菜壳孢子,培养数天后,在壳孢子苗中出现了色彩突变的嵌合叶状体。结果显示,低剂量(50 J/m^(2))的辐射促进壳孢子萌发,而辐照剂量高于100 J/m^(2)则会抑制壳孢子萌发和分裂。辐照剂量在50~400J/m^(2)范围内,色彩突变体出现的频率随辐照剂量的增加而增加,辐照剂量分别为300和400J/m^(2)时,突变率分别达到15.22%和17.18%。其中,出现色彩突变的嵌合叶状体以2色块嵌合体和3色块嵌合体居多,4色块嵌合体最少,但辐照剂量增加至400 J/m^(2)以上时,随着辐照剂量的增加,色彩突变体出现的频率反而下降,表明最适宜的诱变剂量为300或400 J/m^(2)。同时,短波紫外线辐照也使色彩突变嵌合体的长宽比下降,采用生物酶解法从色彩嵌合体中分离出了单色的体细胞萌发体。本研究为坛紫菜人工色彩突变体的制备和诱变育种提供了新途径。

关键词：坛紫菜壳孢子短波紫外线色彩突变体分离

弧菌DS32褐藻胶裂解酶基因vralg1的异源表达和酶学性质研究

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应用海洋学学报 2024年第2期43卷 255-265页

作者：李慧敏邵宗泽路瑶杨江科周梅先武汉轻工大学生命科学与技术学院湖北武汉430023 自然资源部第三海洋研究所、自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

对从福建省东山湾沉积物样品中筛选到的菌株Vibrio sp. DS32的褐藻胶裂解酶基因vralg1进行克隆和异源表达,并对其酶学性质进行评估。以DS32基因组为模板,克隆褐藻胶裂解酶基因vralg1,构建了pET-vralg1重组表达载体,并在大肠杆菌中实现... 详细信息

对从福建省东山湾沉积物样品中筛选到的菌株Vibrio sp. DS32的褐藻胶裂解酶基因vralg1进行克隆和异源表达,并对其酶学性质进行评估。以DS32基因组为模板,克隆褐藻胶裂解酶基因vralg1,构建了pET-vralg1重组表达载体,并在大肠杆菌中实现了异源表达,对重组酶VRALG1的酶学性质、底物特异性和完全降解产物等进行了测定。结果表明:重组酶VRALG1最适温度为35℃,在5~50℃范围内相对酶活力达到80%以上,最适pH为6.5~7.5,在pH为6.0~9.0范围内保温1 h后相对酶活力在90%以上;重组酶VRALG1最大反应速率为5.919 mmol/(L·min),米氏常数为3.712 mmol/L,最适条件下比活力为5.874 U/mg;K^(+)、Cs^(+)、Na^(+)、咪唑和乙醇对酶活性影响较小,5 mmol/L或50 mg/mL浓度下相对酶活力保持90%以上,EDTA对酶的抑制作用明显,1 mmol/L浓度下可使酶完全失活;重组酶VRALG1对海藻酸钠和聚古罗糖醛酸具有较高的降解活性,TLC分析显示产物主要为单糖、二糖和三糖混合物,结合底物特异性分析,推测重组酶VRALG1是具有明显聚古罗糖醛酸偏好性的内切型双功能褐藻胶裂解酶。本研究成功克隆了弧菌DS32中褐藻胶裂解酶基因并实现了其在大肠杆菌中的异源表达,所得重组酶VRALG1具有优良的海藻酸钠降解活性和明显的聚古罗糖醛酸偏好性,可以用于制备低聚合度的褐藻寡糖。

关键词：海洋生物学褐藻胶裂解酶褐藻寡糖克隆表达酶学性质聚古罗糖醛酸偏好性

海南金鲳人工养殖群体遗传多样性与遗传结构的微卫星分析

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水生生物学报 2024年第9期48卷 1573-1580页

作者：袁鑫宋飞彪姚富城桂建芳骆剑申惠君大连海洋大学水产与生命学院大连116023 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室水产品种创制与高效养殖重点实验室湖北洪山实验室中国科学院种子创新研究院武汉430072 海南大学海洋生物与水产学院海口570228 海南大学三亚南繁研究院三亚572000 中国科学院大学北京100049

为评估海南省金鲳(Trachinotus blochii)人工养殖群体的种质资源背景及群体遗传结构,研究利用16对微卫星标记对采集自海南东方基地(晨海群体, CH)、陵水基地(青利群体, QL)、三亚基地(蓝粮群体, LL)共3家繁育公司的210尾金鲳进行了群体... 详细信息

为评估海南省金鲳(Trachinotus blochii)人工养殖群体的种质资源背景及群体遗传结构,研究利用16对微卫星标记对采集自海南东方基地(晨海群体, CH)、陵水基地(青利群体, QL)、三亚基地(蓝粮群体, LL)共3家繁育公司的210尾金鲳进行了群体遗传学分析。结果显示, 16个微卫星标记在3个群体中共检测到251个等位基因(N_(a)),平均观测杂合度(H_(o))、平均期望杂合度(He)及平均多态信息含量(PIC)分别为0.630、0.714及0.679,各位点的基因流(N_(m))平均为5.217。其中QL群体具有较高的遗传多态性。群体间的Nei’s遗传分化系数(F_(st))介于0.017—0.038, AMOVA结果显示个体间的遗传变异占总变异的87%。STRUCTURE遗传聚类分析将3个群体分为两个亚群(K=2), QL与LL构成遗传亚群I,而CH构成遗传亚群II。UPGMA聚类分析结果与STRUCTURE基本一致,并进一步揭示了CH群体与QL、LL群体之间在遗传结构上的差异。综上, 3个不同来源的海南省金鲳养殖群体尚保持较高的遗传多样性,且存在一定的遗传结构差异。研究结果可为金鲳种质资源的评价与利用提供一定的数据支撑。

关键词：养殖群体微卫星标记遗传多样性遗传结构金鲳

南大洋罗斯海近海沉积物烷烃与塑料降解微生物多样性

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海洋学报 2024年第5期46卷 81-92页

作者：赵素芳刘仁菊董纯明吕世伟张本娟邵宗泽自然资源部第三海洋研究所海洋遗传资源重点实验室福建厦门361005 哈尔滨工业大学海洋科学与技术学院山东威海264209 哈尔滨工业大学环境科学学院黑龙江哈尔滨150090

石油污染以及塑料垃圾对海洋生态安全具有严重威胁,甚至在南大洋的罗斯海地区也发现石油污染和微塑料的存在。本研究为了获得该地区的低温烷烃降解菌和塑料降解菌,通过采集自南大洋罗斯海地区的12个沉积物样品用于富集分离南大洋低温烷... 详细信息

石油污染以及塑料垃圾对海洋生态安全具有严重威胁,甚至在南大洋的罗斯海地区也发现石油污染和微塑料的存在。本研究为了获得该地区的低温烷烃降解菌和塑料降解菌,通过采集自南大洋罗斯海地区的12个沉积物样品用于富集分离南大洋低温烷烃降解菌株,结果表明十四烷富集菌群优势属主要包括假单胞菌属(Pseudomonas)、食烷菌属(Alcanivorax)、海单胞菌属(Marinomonas)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)等。进一步利用分离获得的烃类富集菌对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)进行降解验证,扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)证明了Pseudomonas pelagia R1-05-CR3、Pseudomonas taeanensis A11-04-CA4、Halomonas titanicae A11-02-7C2和Rhodococcus cerastii R1-05-7C3这4株细菌对PE可进行有效降解。高效液相色谱质谱技术(UPLC-MS)和SEM结果表明*** R1-05-7C3、Microbacterium maritypicum RA1-00-CA1、*** A11-02-7C2对PET塑料具有降解能力。研究结果表明南大洋罗斯海近海沉积物中存在多样性的低温烃类及塑料降解菌,在原位环境污染中发挥自净作用,同时也为低温下烃与塑料污染生物降解提供了菌种资源。

关键词：罗斯海烷烃聚乙烯聚对苯二甲酸乙二醇酯生物降解低温微生物

基于全基因组重测序对ARTP诱变的一株高产淀粉酶韩国普李斯特氏菌的关键基因研究

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应用海洋学学报 2024年第1期43卷 171-182页

作者：何伟王灵刘景川黄仕新李菁菁黄家琪龙腾吴鹏范坚强邓小华陈善义陈义强唐旭福建中烟工业有限责任公司技术中心福建厦门361021 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 龙岩烟草工业有限责任公司福建龙岩364320 福建省海洋碳汇重点实验室厦门大学福建厦门361102

为提高一株海洋来源的韩国普李斯特氏菌(Priestia koreensis FS-1)产淀粉酶的能力,对该株菌采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)技术进行了诱变选育。结果显示:经过诱变选育后得到一株产淀粉酶活力较... 详细信息

为提高一株海洋来源的韩国普李斯特氏菌(Priestia koreensis FS-1)产淀粉酶的能力,对该株菌采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)技术进行了诱变选育。结果显示:经过诱变选育后得到一株产淀粉酶活力较原始菌株提高了90%且稳定遗传的突变菌株*** FS-103。为解析该突变菌株酶活力增加的分子机制,对突变菌株*** FS-103进行了全基因组重测序及比对分析研究。相关分析显示:首先,*** FS-103的基因组中乙酰化修饰、抗氧化作用以及同义突变相关的基因发生了遗传变异;其次,对COG(clusters of orthologous groups)功能和变异基因进行富集分析,*** FS-103转录、翻译和翻译后修饰过程相关基因均上调。经过ARTP诱变以后的突变菌株*** FS-103淀粉酶活力提升的原因是以上功能基因发生上调效应。

关键词：海洋生物学常压室温等离子体(ARTP) 韩国普李斯特氏菌淀粉酶全基因组重测序