珊瑚礁作为一种典型的海洋生态系统,具有巨大的固碳和储碳潜力.然而,目前对于珊瑚礁的净碳能力(碳释放与碳吸收)仍存在争议,主要归因于珊瑚共生体碳代谢的多样性和复杂性.珊瑚礁在生物钙化、呼吸过程中向大气释放二氧化碳(CO2);但在生物合成和沉积过程中却可以将碳进行固定与埋藏;为此,珊瑚礁的碳源碳汇身份还有待明确.现有部分研究表明,共生体通过碳代谢可以促进珊瑚礁吸收大气中的CO2.此外,珊瑚礁和海岸带蓝碳生态系统通常表现出很强的连通性,珊瑚共生体碳代谢能有效提高海岸带盐沼植被、海草床、海洋浮游植物等生物的碳汇功能.为了加深对珊瑚礁碳源-碳汇功能的理解,综述了珊瑚共生体的碳代谢特征,梳理了共生体中碳的关键生态过程(有机碳的迁移、无机碳的转化、两者的赋存状态),总结了细菌-虫黄藻-病毒在共生体碳代谢中的作用,评述了珊瑚礁碳源-碳汇特征及影响因子.旨在阐明珊瑚共生体碳代谢的关键过程,并基于此寻求有效的珊瑚礁碳增汇技术,形成以碳增量为主的珊瑚保护与修复技术,提升珊瑚礁在蓝碳生态系统中的贡献.

目的:探究强光及高温诱发白化的中国绿水螅共生细菌多样性的特征.方法:以光照强度2000 Lux和温度25℃条件为对照,分别在强光胁迫(6000Lux,25℃)、高温胁迫(2000Lux,33℃)以及强光和高温联合胁迫(6000Lux,33℃)等3种条件下进行诱导中国绿水螅白化的实验.白化实验进行到21天后,采用对单个水螅细胞中的共生藻进行计数的方法检测绿水螅白化的程度,同时通过16SrDNA高通量测序的方法分析绿水螅共生细菌多样性及丰度变化.结果:在强光胁迫、高温胁迫及强光和高温联合胁迫下绿水螅体内共生藻数量均显著减少(P＜0.05).强光胁迫下绿水螅共生细菌中蓝细菌门(Cyanobacteria)的丰度上升,而在强光和高温联合胁迫下绿水螅共生细菌中不但蓝细菌门的丰度上升,绿硫菌门(Chlorobi)的丰度也明显提高.此外,KEGG富集分析结果表明发生白化的绿水螅共生细菌与亚油酸、类胡萝卜素及甜菜红色素等抗氧化剂的合成和代谢相关.结论:蓝细菌和绿硫菌的光合作用产物有可能被水螅宿主所利用、以弥补水螅宿主由于共生藻的减少带来的营养缺乏;强光和高温胁迫下绿水螅出现白化现象后共生细菌多样性朝有利于提高水螅宿主抗氧化能力的方向发生变化.

目的:筛选硅藻叶绿体核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基(large subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase,rbcL)基因的特异性引物,建立溺死尸体组织内硅藻rbcL基因的聚合酶链式反应-毛细管电泳(polymerase chain reactioncapillary electrophoresis,PCR-CE)检测方法,探讨在溺死诊断中的应用价值.方法:采用荧光标记引物扩增硅藻rbcL基因,对21种标准藻株、5种浮游水生标准菌株、3种人体共生标准菌株和人类DNA扩增产物进行PCR-CE检测,验证引物特异性和灵敏度.检测溺死尸体组织样本中硅藻,并比对微波消解-真空抽滤-自动扫描电镜法(microwave digestion-vacuum filtration-automated scanning electron microscopy,MD-VF-Auto SEM)检测结果.结果:使用引物ND-rbcL对21种标准藻株、5种浮游水生标准菌株、3种人体共生标准菌株和人类DNA进行扩增,其中舟形藻、菱形藻、小环藻、变异直链藻、针杆藻和骨条藻6种硅藻的CE检测结果为阳性,DNA片段为197 bp,其他为阴性.6种硅藻DNA检测阳性的灵敏度分别为0.502、0.117、0.029、0.042、0.275和0.215 ng(20 μL扩增体系).PCR-CE方法检测35例尸体(3例陆地正常死亡尸体,2例水中发现非溺死尸体,30例溺死尸体)的组织样本,肺脏、肝脏和肾脏硅藻检出率分别为100％、63.3％和53.3％,检测总阳性率为83.3％.当溺水死亡尸体脏器组织内硅藻含量＞10个/10 g时,使用MD-VF-Auto SEM方法检测,其检测总阳性率为100％,PCR-CE方法检测,其检测总阳性率为92.6％,两者对检测溺死尸体脏器中硅藻阳性率无统计学差异(x2=2.077,P=0.491);当硅藻含量＜10个/10 g时,PCR-CE方法检测为阴性,与MD-VF-Auto SEM方法检测溺死尸体各种脏器中硅藻阳性率具有统计学差异(P＜0.05).结论:基于ND-rbcL引物建立的PCR-CE法能快速检测硅藻rbcL基因,所需检材量小,易于推广,在溺死诊断中有较好地应用前景.

荒漠地衣石果衣Endocarpon pusillum中未能检测出任何次级代谢产物,然而,其共生菌基因组中却含有14个PKS基因和2个NRPS基因.通过激活培养后从中分离出3个次级代谢产物,4,6,9-三羟基-7-甲基-1H,3H-萘并[1,8-cd]吡喃-1,3-二酮(lamellicolic anhydride)、石果衣菌素A(endocarpin A)及石果衣菌素B(endocarpin B),后二者为新结构化合物.从其共生藻柯氏复球藻Diplosphaera chodatii中分离出3个脱镁叶绿素类化合物,即脱镁叶绿素甲酯酸b(phaeophorbide b)、13-表-脱镁叶绿素甲酯酸a(13-epi-phaeophorbide a)及脱镁叶绿素甲酯酸a(phaeophorbide a).其中脱镁叶绿素甲酯酸b具有中等的清除DPPH活性.

目的 建立硅藻UPA条形码基因的实时荧光定量PCR检测方法,探讨其在溺死诊断中的应用价值.方法 对GeneBank中登录的硅藻UPA基因序列进行比对获得同源序列,据其设计硅藻门通用引物.对2种人体常见共生菌(大肠杆菌、双歧杆菌)、3种浮游细菌、15种浮游藻类、32具尸体(其中生前溺水死亡28例,死后抛尸1例,陆地死亡3例)的组织样本(肺、肝、肾)及尸体发现地水样提取DNA,采用设计的引物进行特异性、灵敏度、重复性试验,分析检材中硅藻检出情况,统计硅藻阳性率,以上述组织样本的微波消解-真空抽滤-自动扫描电镜法检测结果对建立的qPCR检测方法进行比较评估,比较该方法与PCR-毛细管电泳检测法的灵敏度.结果 引物UPA99仅对硅藻标准株(针杆藻、舟形藻、直链藻、小环藻、菱形藻)DNA具有扩增,扩增产物熔解曲线平稳,峰尖且窄,熔解温度为(87±1)℃.以pMD18-T重组质粒为标准品,检测区间为1.56×102-1.56×10-5ng/μL,建立实时qPCR方法的灵敏度为1.56×10-5ng/μL,而PCR-CE方法的灵敏度为1.56×10-3ng/μL.批间及批内变异系数均低于2%,具有较高的重复性和稳定性.对于生前溺水尸体肺、肝、肾的检出率依次为89.3%, 71.4%,64.3%.结论 基于硅藻UPA基因设计通用引物,建立的qPCR硅藻检验法特异性高、灵敏度高、重复性好,应用于溺死诊断具有较好的应用前景.

在形态和化学研究的基础上,结合分子生物学研究方法(ITS片段),对中国横断山地区的830号与蓝细菌共生的肺衣属标本进行了分类学研究,共发现3个新种;其中,横断山肺衣L.hengduanensis的主要特征是具粉芽化裂芽,无脊肺衣L.irrugulosa的网脊不明显,以及宽叶肺衣L.latilobulata的裂片顶端宽且钝圆;3个种在ITS系统发育树上分别形成独立小枝.文中提供了中国肺衣属中与蓝细菌共生的物种检索表.

地衣曾被认为是低等植物或孢子植物.实际上,它并非植物,而是地球生物圈内生态系统中地衣型真菌与相应的藻类或蓝细菌结成稳定的胞外共生的生态群落.每一个共生的生态群落都是由一种地衣型真菌作为建群种和一种相应的藻类或蓝细菌作为伴生种所组成.所谓地衣型真菌,是指这些真菌只能在和相应的藻类或蓝细菌处于稳定共生状态下才能存活于自然界.除此而外,该共生群落中有时还伴有生长在地衣体外表的外生真菌;生长在地衣体内的内生真菌以及形成衣瘿的蓝细菌;有时还有附生在地衣体外的其他地衣作为偶见种.

基于谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量变化和铜吸附性分析地卷、平盘软地卷和犬地卷响应Cu2+胁迫的差异,以了解谷胱甘肽在低等生物地衣抗重金属胁迫中的作用.分光光度法和火焰原子吸收方法分别测定地衣体的GSH与细胞内、外的铜含量.结果显示,低浓度Cu2+胁迫下,3种地卷GSH均呈上升趋势,4 mmol/L时达最高;5-8 mmol/L时,地卷和犬地卷的GSH逐步下降较明显,但仍显著高于对照组,而平盘软地卷GSH在3-5 mmol/L Cu2+范围差异不显著,Cu2+ ＞5 mmol/L时才出现较明显的下降(P＜0.05).4 mmol/L Cu2+处理时间不同时,犬地卷的GSH变化与处理时间正相关,而地卷和平盘软地卷的GSH出现波动式变化(6h增加,12h下降,18-24 h上升).3种地卷胞外铜与Cu2+浓度和处理时间呈正相关并显著高于胞内铜(P＜0.01),而胞内富集的铜与地衣GSH变化相对应呈高-低-高的变化趋势.菌藻共生的特殊生物-地卷类似于高等植物可诱导合成GSH缓解胁迫产生的伤害,3种地卷的铜耐受性差异与其铜吸附性和GSH合成能力密切相关.

海洋中藻类与细菌密不可分,具有错综复杂的互作关系(如互利共生、敌对拮抗或竞争抑制等),共同构成了海洋生态系统结构与功能的重要调控者.在藻类细胞周围往往存在着特殊的藻际微环境,其中生存着独特的微生物群落,因此藻际环境成为藻菌相互作用的主战场.藻际环境中细菌群落的构建具有一定的规律.在自然生态系统中,藻菌互作影响赤潮生消动态过程,并在水质修复中具有重要作用潜力.同时,藻类和细菌作为驱动海洋固碳与储碳的主要生物因子,在海洋碳循环中具有尤为重要的作用.本文对海洋中藻菌互作关系的研究现状进行了综述,并在此基础上,对未来研究提出了几点展望.例如,目前对海洋中藻菌关系受病毒的调控作用了解甚少,值得未来深入研究.

[背景]藻类是生产生物柴油的主要原料,而一些真菌和细菌能够与藻类共生并提高生物柴油产量,因此藻-菌共生培养技术成为国内外研究的热点.[目的]研究共生真菌Simplicillium lanosoniveum对衣藻Chlamydomonas reinhardtii细胞生长和脂类合成的影响.[方法]将分离的蓝藻共生真菌和衣藻混合(共生)培养.[结果]与衣藻单独培养相比,混合培养衣藻的比生长速率(0.20 d-1)、细胞产率[0.17g/(L·d)]和生物量(2.85 g/L)分别提高了10.3％、51.3％和55.7％;脂类比合成速率[0.68 mg/(g·d)]、合成速率[1.95 mg/(L·d)]和含量(220.4 mg/g)分别提高了33.3％、107.5％和32.0％,并且脂类中的饱和脂肪酸以及单不饱和脂肪酸C18-1和C18-2的比例上升,有利于生物柴油的加工.[结论]真菌Simplicillium lanosoniveum能够促进衣藻的生长和脂类合成,因此藻-菌混合培养可用于生物柴油原料的生产.