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1、海洋细菌多样性及其研究进展,浩瀚的海洋是地球上生命的摇篮，它覆盖地球表面积的70.8%。从海面到海底深层蕴藏着数量惊人的生物、能源、矿产以及空间资源。目前的研究表明，海洋微生物不仅在海洋生态环境和物质循环中具有极其重要的作用，也是各种新型生物活性物质的潜在来源。 由于世界面临严重的资源、环境、人口问题，海洋生物资源包括海洋微生物资源的开发与多样性研究已成为各沿海国家关注的热点。,1914年，Issatchenko出版第一本海洋微生物研究专著北冰洋细菌的研究，确定了海洋微生物学的研究方向，并使海洋微生物学发展成为独立的学科。,Certes, A. 1884. On the culture, fr
2、ee from known sources of contamination, from waters and from sediments brought back by the expeditions of the Travailleur and the Talisman: 1882-1883. C.R.Hebd.Sances Acad. Sci., 98:690-693,ZoBell,C.E. 1946. Marine Microbiology. Chronica Botanica, Waltham, MA. Johnson,T.W. et al. 1961. Fungi in Ocea
3、ns and Estuaries(海湾）. Weinheim published by J.Cramer Wood,E.J.F. 1965. Marine Microbial Ecology. Chapman &Hall press Wood,E.J.F. 1967. Microbiology of Oceans and Estuaries. Elsevier Publishing, London Colwell,R.R., et al. 1974. Effect of the Ocean Environment on Microbial Activities. University Park
4、 Press, Baltimore. Colwell,R.R., et al. 1975. Marine and Estuarine Microbiology Laboratory Manual. University Park Press, Baltimore Wood,E.J.F. 1975. The living ocean: Marine microbiology. Croom Helm Litchfield,C.D. 1976. Marine Microbiology. Dowden,utchingon & Ross Inc.,Sieburth,J.McN. 1979. Sea Mi
5、crobes. Oxford University Press Vincent,W.F. 1988. Microbial Ecosystems of Antarctica. Cambridge University press, New York Austin,B. 1988. Marine Microbiology. Cambridge University Press Bartlett,D.H. 2000. Molecular Marine Microbiology. Horizon Scientific press Kirchman, D.L. 2000. Microbial Ecolo
6、gy of the Oceans. Wiley_Liss press Paul,J.H. 2001. Marine Microbiology (Methods in Microbiolgy, volume 30) Academic Press Smith J. 2002. Microbiology of Marine & Freshwater Environments. Chapman & Hall Munn,C.B. 2004. Marine Microbiology: Ecology and Application. BIOS Scientific Publishers,Hobbie,J.
7、E. 1984. Heterotrophic Activity in the Sea (NATO conference series) Plenum Pub Corp Vreeland,R.H. 1991. Microbiology of Deep-Sea Hydrothermal Vents（热水口） (Microbiology of Extreme and Unusual Environments). CRC Press Karl,D.M. 1995 The Microbiology of Deep-Sea Hydrothermal Vents (Crc Series on Microbi
8、ology of Extreme and Unusual Environments). Crc Pr I Llc 。,薛廷耀编. 海洋细菌学. 科学出版社. 1962 北京 克里斯 A E.著. 孙国玉，李世珍译. 海洋微生物学（深海）. 科学出版社. 1964 北京 林永成， 周世宁主编. 海洋微生物及其代谢产物. 化学工业出版社. 2003 北京,海洋细菌的多样性,摘自Martinko J M., et al. 1997, Brock Biology of Microorganisms（中译本）,生物系统发育,摘自Martinko J M., et al. 1997, Brock Biol
9、ogy of Microorganisms（中译本）,细菌系统发育,微生物种类多样性,What is marine bacteria?,关于物种的概念,物种是一个可以相互交配繁殖的自然群体，并与其他群体在生殖上是隔离的（Mayr, 1969）； 物种是一个具有自身进化趋向和历史结局的祖裔群体的单一谱系，并维持其特性与其他类似谱系不同（Wiley, 1978）； 微生物的种是一群具有高度表型相似的菌株的集合体，该菌株集合与其他类群的菌株存在明显差异（Stanier, 1986）；,species, units of evolution and ecology, should be conside
10、red as ecologically unique (e.g. different biotypes, virulence（至病） properties, habitats, host ranges) -from: Ward D.M., A natural species concept for prokaryotes. Curr Opin Microbiol 1998, 1:271-277,Major horizontal zonation in an ocean profile. (Soruce: Odum1971.) Intertidal:潮间带neritic浅海区 euphotic
11、zone 透光层 Aphotic zone无光层 Continental shelf大陆架 Continental slope大陆斜坡 Continental rise大陆隆 hadal zone深海带(6000米以下)abyssal plain深海平原trench沟,Principal environmental characteristics of an estuary. HWOST= high water line of spring tide; LWOST= low water line of spring tide.,Thermal Vent Communities,Marine b
12、acteria should exhibit growth at salinities between 20-40 parts per thousand. True marine bacteria will not grow in the absence of sodium chloride. Marine bacteria must be capable of growth at the low nutrient concentrations found in the oceans. Marine bacteria must be capable of growth at low tempe
13、ratures.,海洋细菌种类多样性及其分布,古菌（ARCHAEA） 嗜泉古菌界（Crenarchaeota） 广域古菌界（Euryarchaeota） 初生古菌界（Korarchaeota）,真细菌（EUBACTERIA） 变形细菌（Proteobacteria）-、-subclass 蓝细菌（Cyanobacteria） 革兰氏阳性细菌（Gram-positive bacteria） 噬纤维菌属-黄杆菌属（Cytophaga-Flavobacterium） 浮霉状菌（Planctomycetales） 疣微菌（Verrucomicrobiales） 螺旋体（Spirochaeta） 绿色非
14、硫细菌（Green non-sulfur bacteria）,海洋环境中发现的部分Proteobacteria类群的细菌,海洋环境中发现的部分革兰氏阳性细菌,海洋细菌基因资源多样性,目前已克隆的来自海洋细菌的基因,海洋细菌的特性 及其对多样性研究的影响,海洋细菌的培养特性 1 附着性和集结性 2 生长缓慢 3 特殊的培养要求 4 存在活的不可培养状态（viable-but-nonculturable）,海洋细菌的形态和生理生化特性 1 海洋微生物细胞形态的多变性 2 生理生化反应的多变性 3 不易传代和保存 4 难以分类鉴定,各种生态环境中可培养的微生物占该生境微生物总数的比例,要判断海洋环境
15、中分离的微生物是海洋生物十分困难。尽管大部分在大海发现的细菌与非海洋细菌有区别，但长期以来，却没有一个确定的标准用于区别海洋的与非海洋的细菌，也没有对海洋细菌做出明确定义。,海洋细菌多样性 研究方法及其进展,Beijerinck, M.W.(1889): How may one recover samples of water or sediment from the desired location and know that the samples are uncontaminated by the overlying water? How does one culture these m
16、ysterious creatures? What are their requirements for growth ? Will they even grow in the laboratory at all? What kinds of microorganisms are there? Do they fit into the classical taxonomic schemes?,取样的方法 1 海水样品的采集 微生物采水器、错流过滤设备 2 海洋沉积物的采集 底栖生物采泥器、shinkai6500、Kaiko,依赖微生物分离培养的研究方法 不依赖微生物分离培养的研究方法,海洋细菌多样性研究方法,依赖微生物培养的研究方法 1 海洋细菌的分离培养 2 海洋细菌的分类鉴定,特定海洋细菌类群的分离方法,古菌、细菌和真核生物 核糖体小亚基RNA基因序列的同源性（%）,16S rRNA基因（16S rDNA）的特点 1 存在于所有的生物细胞中，具有相似的结构和功能 2 具有分子计时器的特点，分子序列变化缓慢 3 基因中存在进化速率不
