海洋微生物PPT.ppt
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1、海洋生物资源开发与利用,主讲专题:,8,7,6,5,4,3,2,1,START,第1节 海洋微生物,海洋微生物概述海洋微生物-新药开发的重要资源海洋微生物的利用,1.海洋微生物概述,以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物是海洋生态系统中的重要环节作为分解者,促进物质循环;海洋沉积成岩及海底成油成气,都起到了重要作用。化能自养菌则是深海生物群落中的生产者。,海洋微生物,污损水工构筑物,在特定条件下的代谢产物,如氨、硫化氢,毒化养殖环境,造成养殖业损失;颉颃作用消灭陆源致病菌;巨大的分解潜能几乎可以净化各种类型的污染;提供新抗生素以及其他生物资源;随着研究技术的发展,海洋微生物日益受到重视。,海洋微
2、生物的特性海洋细菌的分布特点海洋微生物在海洋环境中的作用,海洋微生物的特性:,海洋环境以高盐、高压、低温、稀营养为特征。长期适应复杂的海洋环境而生存,有其独具的特性:嗜盐性、嗜冷性、嗜压性、低营养性、趋化性与附着生长、多形性、发光性,嗜盐性,嗜盐性-海洋微生物最普遍的特点真正的海洋微生物的生长必需海水海水中富含各种无机盐类和微量元素钠为海洋微生物生长与代谢所必需钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生长所必需的,Back,嗜冷性,90海洋环境的温度都在5以下,多数海洋微生物的生长要求较低的温度,超过37就停止生长或死亡。能在 0生长,或其最适生长温度低于20的微生物,称为嗜冷微生物
3、。嗜冷菌主要分布于极地、深海或高纬度的海域中。细胞膜构造、酶活力等具有适应低温的特点。,Back,嗜压性,水深增加10m,静水压力递增1个标准大气压海洋最深处的静水压力可超过1000大气压56以上的海洋环境处在100-1100大气压的压力之中嗜压性-是深海微生物独有的特性,Back,浅海微生物一般只忍耐较低的压力;深海嗜压细菌则具有在高压环境下生长的能力,能在高压环境中保持其酶系统的稳定性。研究嗜压微生物的生理特性必需借助高压培养器来维持特定的压力。严格依赖高压而存活的深海嗜压细菌,由于研究手段的限制,难于获得纯培养菌株。,低营养性,海水中营养物质比较稀薄,部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上
4、生长。在营养较丰富的培养基上,有的细菌于第1次形成菌落后即迅速死亡,有的则根本不能形成菌落。海洋细菌在形成菌落过程中,自身代谢产物积聚过甚而中毒致死。这种现象说明常规的平板法并不是一种最理想的分离海洋微生物方法。,Back,趋化性与附着生长,海水中的营养物质虽然稀薄,但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上吸附、积聚着较丰富的营养物。多数海洋细菌都具运动能力。某些细菌还具有沿着某种化合物浓度梯度移动的能力,称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表而生长的细菌称为植物附生细菌。海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面,形成薄膜,为其他生物的附着造成条件,从而形成特定的附着生物区系。,Back
5、,多形性,同一株细菌纯培养中,可以同时观察到多种形态,如球形、椭圆形、大小长短不一的杆状或各种不规则形态的细胞;这种多形现象在海洋革兰氏阴性杆菌中表现尤为普遍。这种特性是微生物长期适应复杂海洋环境的产物。,Back,发光性,海洋细菌中有少数几个属表现发光特性;发光细菌通常从海水或鱼产品上分离到;细菌发光现象对理化因子反应敏感,利用发光细菌作为检验水域污染状况的指示菌。,Back,海洋细菌的分布特点,分布广、数量多,海洋生态系统中,分布的规律:近海区的细菌密度较大洋大,内湾与河口内密度尤大;表层水和水底泥界面处细菌密度较深层水大,底泥中较海水中大;不同类型的底质间细菌密度差异悬殊,泥土中高于沙土
6、。,微生物分布,海洋调查时常发现某一水层中细菌数量剧增,这种微区分布现象主要决定于海水中有机物质的分布状况。赤潮之后往往伴随着细菌数量增长的高峰。利用微生物分布状况,可以指示不同水团或温跃层界面处有机物质积聚的特点,进而分析水团来源或转移的规律。,细菌,海水中的细菌以革兰氏阴性杆菌占优势,常见的有假单胞菌属等10余个属。海底沉积土中则以革兰氏阳性菌偏多。芽胞杆菌属是大陆架沉积土中最常见的属。,真菌,海洋真菌多集中分布于近岸海域的各种基底上,按其栖住对象可分为寄生于动植物、附着生长于藻类和栖住于木质或其他海洋基底上等类群;某些真菌是热带红树林上的特殊菌群;某些藻类与菌类之间存在着密切的营养供需关
7、系,称为藻菌半共生关系。,酵母菌,大洋海水中酵母菌密度为每升 5-10个;近岸海水中可达每升几百至几千个;海洋酵母菌主要分布于新鲜或腐烂的海洋动植物体上;海洋酵母菌多数来源于陆地;只有少数种被认为是海洋种。,海洋微生物在海洋环境中的作用,海洋-世界上最庞大的恒化器,承受巨大的冲击(如污染)而仍保持其生命力和生产力;微生物在其中是不可缺少的活跃因素。,开发利用海洋以来,竞争性的捕捞、航海活动、大工业兴起带来的污染、海洋养殖场的无限扩大,使海洋生态系统的动态平衡遭受严重破坏。海洋微生物以其敏感的适应能力和快速的繁殖速度在发生变化的新环境中迅速形成异常环境微生物区系,积极参与氧化还原活动,调整与促进
8、新动态平衡的形成与发展。,从暂时或局部的效果来看,其活动结果可能是利弊兼有;但从长远或全局的效果来看,微生物的活动始终是海洋生态系统发展过程中最积极的一环。,海洋微生物多数是分解者部分是生产者具有双重的重要性微生物参与海洋物质分解和转化的全过程。,海洋中分解有机物质的代表性菌群:,分解有机含氮化合物者有分解明胶、鱼蛋白、蛋白胨、多肽、氨基酸、含硫蛋白质以及尿素等的微生物;利用碳水化合物类者有主要利用各种糖类、淀粉、纤维素、琼脂、褐藻酸、几丁质以及木质素等的微生物。降解烃类化合物以及利用芬香化合物如酚等的微生物。,海洋微生物分解有机物质的终极产物,如氨、硝酸盐、磷酸盐以及二氧化碳等都直接或间接地
9、为海洋植物提供主要营养。微生物在海洋无机营养再生过程中起着决定性的作用。,海洋化能自养细菌通过对氨、亚硝酸盐、甲烷、分子氢和硫化氢的氧化过程取得能量而增殖。深海热泉的特殊生态系中,硫细菌利用硫化氢作为能源而增殖;深海底部,硫细菌负担了全部初级生产;,另一些海洋细菌则具有光合作用的能力。不论异养或自养微生物,其自身的增殖都为海洋原生动物、浮游动物以及底栖动物等提供直接的营养源。这在食物链上有助于初级或高层次的生物生产。,在海洋动植物体表或动物消化道内,形成特异的微生物区系,弧菌等是海洋动物消化道中常见的细菌分解几丁质的微生物往往是肉食性海洋动物消化道中微生物区系的成员。某些真菌、酵母和利用各种多
10、糖类的细菌常是某些海藻体上的优势菌群。船蛆与细菌(德氏腺),微生物代谢的中间产物,如抗生素、维生素、氨基酸或毒素等,是促进或限制某些海洋生物生存与生长的因素。某些浮游生物与微生物之间存在着相互依存的营养关系。如细菌为浮游植物提供维生素等营养物质,浮游植物分泌乙醇酸等物质作为某些细菌的能源与碳源。,海洋微生物富变异性,能参与降解各种海洋污染物或毒物,有助于海水的自净化和保持海洋生态系统的稳定。,Back,2.海洋微生物-新药开发的重要资源,半个多世纪以来,陆栖微生物已成为像抗生素、酶抑制剂等生物活性物质的重要资源,形成了辉煌的抗生素时代。种种原因,特别是研究方法创新的滞后和筛选模型陈旧,结果寻找
11、到新种属的微生物或有特殊机能性状的微生物的几率大幅度地降低。与之相关联的,开发出新型的药物的几率也大幅度地下降。,大量事实表明,海洋微生物将成为开发新型药物的重要资源。海洋是新种属的微生物的生存繁衍地海洋是独特生态系统工程的微生物的生存繁衍地海洋微生物是新型生物活性物质和先导化合物的来源海洋微生物也是其他有应用价值的医药品的重要来源,l.海洋是新种属的微生物的生存繁衍地,微生物的种类和数量都明显地随着环境的不同而变化;环境条件越多样化,越能造就生存繁衍的微生物种类的多样化,越有可能分离到新种属的微生物。,近海微生物有可能来自陆地,但由于长期适应海洋的环境,至少它们必须要有适应水环境、液化琼脂和
12、耐盐能力。从而倾向于形成新种属。,近海区,海洋微生物与陆栖微生物相似,链霉菌占优势;深海区,过渡到以小单孢菌和诺卡氏放线菌占优势;水深6000m的深海区,只有嗜压的假单孢菌才能生长。,调查表明,长期生长繁衍于海洋的链霉菌、小单孢菌和诺卡氏放线菌,即使有一部分从经典的分类意义上与一些陆栖微生物菌属十分相似,但由于适应了海洋环境,既显示出一系列特殊的生理性状(如耐盐和液化琼脂等),也具备有不同的遗传背景,将倾向于构成新的亚种。,从厦门鼓浪屿海区的海底泥样中分离到一株海洋链霉菌株,其培养特征、大部分生理生化特征和细胞壁组成特征都与陆栖的鲁特格斯链霉菌基本相似,但又有一定差别。特别是具有强的液化琼脂和
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