海洋微生物研究精選(九篇)

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第1篇：海洋微生物研究范文

【關鍵詞】海洋微生物學 實驗教學 積極性

【基金項目】上海市教委重點課程（海洋微生物學）建設項目。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0145-02

海洋是我國21世紀經濟社會發展的前沿領域，建設“海洋強國”是我國一直以來的偉大構想和長遠的目標。作為我國為數不多的海洋類高校之一的上海海洋大學，有義務，有責任為國家輸送大批量專業的、高素質的海洋人才。海洋微生物學是海洋類專業本科生教育中一門重要的專業基礎課程，對現代與未來人類的生活、生產及社會經濟發展也有直接或間接的影響作用。海洋微生物學課程分為理論課程與實驗課程兩個部分。實驗課可以讓學生將課堂所學的理論知識用于實踐當中，深化了學生對所學知識的理解，培養了學生的動手實踐能力，為將來從事海洋類工作打下了夯實的基礎。但是就近些年的海洋微生物學實驗課程的實施情況來看，其課程內容更貼近于普通微生物學實驗課程，實驗內容枯燥無趣，課堂氛圍不活躍，考核體系不完善等問題也存在已久，這樣的情況直接影響了學生們上課的積極性。因此“如何通過海洋微生物學實驗課程的改革來提高學生在實驗課程中的積極性？”是一個急需解決的問題。本文主要從豐富海洋微生物學實驗內容、提高學生主觀能動性、改變傳統的考核觀念三個方面對海洋微生物學實驗課程進行改革，從而提高學生在海洋微生物實驗課上的積極性，讓學生們切實掌握實驗技能，成為實踐能力強的海洋專業人才。

一、豐富海洋微生物實驗內容

海洋微生物學隸屬于微生物學，因此海洋微生物實驗內容既要包括傳統微生物學實驗，又要具有海洋特色。一般，微生物實驗課程教學內容由顯微鏡的使用、細菌等形態的觀察、革蘭氏染色、培養基的制備等基本實驗構成[1]。而海洋微生物學作為具有海洋特色的專業基礎課程，其實驗的對象就不能是普通的模式菌，而是海洋中的細菌、硅藻、單細胞藻類等海洋微生物。在課程內容方面，筆者所在團隊也針對海洋特色做了相應的改革，將實驗內容的重點集中在海洋微生物的純種分離與保種、海洋細菌與硅藻的培養及計數以及海洋細菌DNA的提取及檢測等方面[2]。這些實驗內容的設計與先后次序的安排基本上能夠形成一套系統的、完整的研究海洋微生物的實驗流程，而具有一定難度的海洋細菌DNA的提取及檢測也是研究海洋微生物最基本的分子手段。另外，在實驗內容上還增加了海洋硅藻的形態觀察，自然微生物被膜的葉綠素測定等，使整個實驗體系更加豐富，完善。這樣的內容改革，將海洋微生物學基礎理論課與實驗課緊密地聯系起來，讓學生更加清晰的了解到海洋微生物的概念，將書本知識用于實驗，在實驗中更深地理解基礎理論。同時，也讓學生在實驗過程中能夠了解并掌握PCR技術、細菌分離技術、熒光顯微鏡的使用方法等熱門技術與方法，提高學生的綜合能力。

二、提高學生的主觀能動性

在高等教育教學中，如何提高學生的主觀能動性一直都是老師所要攻克的一個難題。在海洋微生物學的理論課堂上，筆者所在團隊通過多媒體平臺的輔助教學、開放式討論課程的加入，以及前沿研究介紹的方法來調動學生學習的主觀能動性，并取得了一定的成績[3]。而實驗課在教學模式等方面的改革空間較小，不易于學生自主學習的發展與進程。想要在實驗課上也將學生的自主能動性調動起來，需要理論課與實驗課相結合，老師和學生相配合。在排課時，需要將理論課與實驗課穿插安排。實驗課前的理論課上，老師對實驗課所要涉及的內容進行講解，并將實驗課的研究內容告知學生。學生根據實驗課的分組，以小組為單位做好充分的課前預習。學生需要根據理論課上布置的實驗課內容，結合自己所學知識點，查找資料，并整理出實驗課所做實驗的目的、原理、步驟及注意事項等內容，匯總成自己設計的實驗方案。到了實驗課時，老師的授課方式也不能像以往那樣，將實驗步驟寫在黑板上，讓學生們照著葫蘆畫瓢的完成實驗即可。而是應該循循善誘，一步一步引導學生自己獨立思考獨立完成實驗。例如，在開課前讓每一個小組的學生將自己小組所設計實驗方案打印出來，分發其他的小組。然后再課堂上給學生們發表講解實驗方案的機會，通過各小組討論以及老師的指導與修正確定最終的試驗方案。如果有堅持己見的小組也沒有關系，就讓學生按照自己的想法去做。如果實驗成功，則總結其原理及意義，如果不成功，則總結其原因并找出解決的方法。這樣靈活而充滿自主性的實驗課授課教學方法，可以讓學生自己來支配實驗的進程，在實驗的過程中鞏固理論課知識，鍛煉其組織能力，調動其學習的自主能動性。實驗中，老師應注意激發學生的興趣，多加鼓勵學生踴躍發問， 讓他們敢想、敢懷疑、敢問。即使某些問題非常可笑， 某些發現、探索是錯誤的， 老師也不要進行冷嘲熱諷，而應該從積極的方面加以鼓勵， 并幫助學生分析他們錯誤的原因，從而使學生對海洋微生物實驗的興趣大增。與此同時，本實驗課程的完成是建立在學校提供的公共實驗室平臺和個人實驗室平臺上的，這樣既可以完成一些基本的經典的實驗，也能夠開展一些相對前沿的實驗；既可以擴展學生的視野、調動學生的積極性也可以幫助選拔具有優秀科研潛質的學生。在課堂以外，鼓勵對科研感興趣的學生參與到教師的科研項目中，和老師、研究生等一起研究并探討海洋微生物學實驗的奧秘；鼓勵學生申報大學生創新項目等實驗項目，以期在老師的指導下，發揮自己的聰明才智通過自己的勤奮完成實驗的項目，同時，增加自己的實驗興趣和提高自己的實驗綜合能力。

三、改變傳統考核觀念

海洋微生物學實驗課程的考核方式一直存在問題。一般，實驗課的考核方式都是以實驗報告主，這會導致學生之間經常會出現相互抄襲、敷衍了事的現象，同時也讓老師很難了解到學生的真實水平。因此，我們需要加強對于實驗細節的把控，改變以往只注重結果的報告形式，突出實驗過程的重要性，要求學生真實的反映出在實驗過程中遇到的問題，并針對問題加以解決，使學生全身心的投入到實驗當中。此外，課堂上回答問題、小組討論、遵守實驗室規章制度等也納入考核范圍，以提高學生對實驗的重視程度，也能更好的反應學生的學習效果[4]。

四、結語

海洋微生物學實驗課程是海洋微生物學的重要組成部分。如何培養學生更好的學習海洋微生物學實驗課程，這是一個教學相長，師生互動和“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的過程。為此我們要以學生為本，充分調動起主動性和探索性，提高學生主動發現問題，解決問題的能力，為培養高質量的海洋人才打下基礎。

參考文獻：

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作者簡介：

第2篇：海洋微生物研究范文

摘要： 深海微生物是地球生物系統的重要組成部分，深海微生物由于其在生態、資源、環境等方面的重要性，越來越受到人們的重視。本文對深海微生物研究開發的歷史和進展進行概述。

關鍵詞： 深海微生物； 研究； 開發

Research and development of deepsea microbes

ABSTRACT Deepsea microbes are the important components of earth biological system. Deepsea microbes have received more and more intensive attention as their importance in the research and application in ecology， resources， environments， and so on. In this study， the history and main achievements in deepsea microbial research and developments were briefly introduced.

KEY WORDS Deepsea microbes; Research; Development

深海的概念通常指1000米以下的海洋，占到海洋總面積的3/4，而其中深海沉積物覆蓋了地球表層的50%以上。深海及深海沉積物中的微生物生存面臨高壓，低溫或高溫、黑暗及低營養水平等幾個主要極端環境，長期以來一直被認為是一片“荒蕪的沙漠”。20世紀中期，深海測量技術發現深海洋底也有高山峻嶺，全世界有8萬公里長的山脊蜿蜒在各個大洋，大洋中山脊的發現使人們認識到海洋環境與陸地環境的統一性。1977年美國“阿爾文”號深潛器最早在太平洋上的加拉帕戈斯群島附近2500米的深海熱液區發現了完全不依賴于光合作用而獨立生存的獨立生命體系。位于生命體系金字塔底部的是微生物，能直接利用深海火山口噴出的硫化物、氮化物、甲烷等低分子化合物作為食物和能源，合成各種生物大分子如蛋白質、糖等。位于金字塔上部的是一些大型生物包括長管蟲、蠕蟲、蛤類、貽貝類，還有蟹類、水母、藤壺等特殊的生物群落。有人將這樣五彩繽紛、生機勃勃的海底生物世界稱為海底“生命綠洲”。目前已經有幾十個深海熱液區生物體系被研究，這種依靠地球內源能量支持，在深海黑暗和高溫的環境下，通過化合作用生產有機質的“黑暗食物鏈”的發現使人類對深海環境以及生物圈有了更進一步的了解。在目前已發現的各種極端環境中深海蘊藏著的生物資源極為豐富，其中最主要的是深海微生物，但這些微生物大部分還鮮為人知。深海環境下極端微生物的研究不僅是目前生命科學最前沿的領域之一，也是海底深部生物圈研究和海底流體活動研究重要的組成部分。該項研究將回答生命起源、生物進化、外太空生命探索等生命科學的重大問題并帶動包括21世紀地球科學內的其它學科領域的重大發展。2001年美國國家科學基金(NSF)在其題為“Ocean Science at the New Millenium”的科學發展展望報告中，將海底流體活動研究列為海洋科學今后十年最重要、最有可能取得重大突破和科學發現的前沿研究方向之一，生命科學與海底地球物理、地球化學等在上述研究中將占據重要地位。于2003年10月份開始的整合大洋鉆探計劃(IODP)將深部生物圈和洋底、海底列為該計劃中三大科學課題之一。深海深部生物圈的發現是對“生物圈”廣泛范圍的進一步了解。雖然海底采集沉積柱狀樣已經有近80年的歷史，大規模的系統研究開始于1968年的深海鉆探計劃?！吧詈ｃ@探(DSDP，1968～1983)”、“大洋鉆探(ODP，1985～2003)”和“綜合大洋鉆探(IODP，2003～至今)”等深海研究的三部曲，是國際地球科學歷時最長、規模最大，也是成績最為突出的合作研究計劃。大洋鉆探計劃ODP以獨特的視角為我們呈現出另外一個生命世界――掩埋在洋底沉積物中和地殼中的生物圈。在數千米深海海底存在著由微小的原核生物組成，數量極大的生物群，有人估計其生物量相當全球地表生物總量的1/10。與熱液口“自養”的微生物不同，深部生物圈的原核生物依靠地層里的有機物實行“異養”。深海大洋中生物圈的發現，讓人類認識到地球生態系統的真正基礎在于原核生物。正是這些原核生物多種多樣的新陳代謝過程，產生了多種多樣生物地球化學效果，在此基礎上建立了地球的生態系統。微生物總是出現在它們能夠生存的一切物理、化學、地質環境中，這似乎是一條基本規律。那些在極端環境中生長并通常需要這種極端環境正常生長的微生物被統稱為極端微生物。極端環境涵蓋了物理極端環境(如溫度、輻射、壓力、磁場、空間、時間等)、化學極端(如干燥、鹽度、酸堿度、重金屬濃度、氧化還原電位等)和生物極端(如營養、種群密度、生物鏈因素等)，海底被認為是上述極端環境中的極端。在深海環境中廣泛存在著嗜酸(pH3以下)、嗜堿(pH10以上)、嗜鹽(25mol/L以上)、嗜冷(可達0℃以下)、嗜熱(120℃以上)、嗜壓(500大氣壓以上)微生物。深海環境下極端生物特征的研究也為生命極限的研究提供了良好的生物材料并對外太空生命探索不斷提供新的線索和依據?？茖W家們設想：既然在如此嚴酷的極端環境下微生物還能很好地生存，那么在火星上也會有生命存在。深海微生物學的建立應該追溯到上世紀70年代，美國Scripps海洋研究所Yayanos教授設計、改進高壓培養罐并于1979年首先分離出深海嗜壓菌，1989年Bartlett首先分離出壓力調控的外膜蛋白(OmpH)。1990年日本三菱重工和三洋公司開始為日本海洋科學技術中心研制深海微生物高溫/高壓培養系統，1994年才完成，耗資七億五千萬日元。該系統的建設和深潛、采樣系統的建設極大地推動了深海生物圈的研究進步。1995年Kato等分析了一個壓力調控基因簇，1999年Nogi等從馬里亞納海溝分離、鑒定出極端嗜壓菌Moritella yayanosii［1～3］；2003年日本、美國和意大利相繼展開了深海嗜壓菌Shewanella violacea DSS12和Photobacterium profundum SS9全基因組測序［4，5］；2005年3月P.profundum SS9全基因組序列及初步分析在Science上發表［6，7］。除了巨大的科學研究價值，深海微生物研究還具有極大的經濟、社會價值而引起廣泛的關注。深海生物處于獨特的物理、化學和生態環境中，在高靜水壓、劇變的溫度梯度、極微弱的光照條件和高濃度的有毒物質包圍下，它們形成了極為特殊的生物結構、代謝機制系統。由于這種極端的環境，深海生物體內的各種活性物質，特別是酶，具有高度的溫度耐受性，高度的耐酸堿性、耐鹽性及很強的抗毒能力。這些特殊的生物活性物質是深海生物資源中最具應用價值的部分。除了發展、改進海洋微生物的分離培養方法獲得新的海洋微生物，篩選活性物質外，應用基因組學研究方法，構建海洋微生物基因組文庫，通過研究，操作海洋微生物遺傳基因，來獲得新的海洋微生物活性物質，這是探索海洋特別是深海微生物資源，研究開發海洋新藥物的必然而有效的選擇，也是目前深海微生物資源開發的熱點。概括來說，深海生物在以下幾個方面具有潛在的應用價值：

1 工業應用

工業生產常常要求一些特殊的反應溫度、酸堿度并加入一些有機溶劑，在這種條件下，普通酶無法保持活性，因此，依賴酶的工業必須花費大量資金采取特殊的工藝以保持這些酶的活性，從而大大提高了成本，而極端酶在普通酶失活的條件下仍然能保持較高的活性，所以在工業上有著廣泛的的應用前景。目前已經有高溫聚合酶、糖酶、淀粉酶、蛋白酶等幾種極端酶開始工業化生產，并且已經創造了數十億美元的經濟效益。

2 醫藥應用

從生物體內研制藥物治療人類的各種疾病由來已久。由于越來越多的病原菌或病毒對目前的藥物產生了抗藥性，并且不斷產生新的疾病。因此從海洋中篩選新的生物藥物成為海洋藥物研究開發的方向。深海生物由于環境的獨特性而成為新型特效藥物、抗腫瘤、抗病毒、降壓降脂等藥物的來源。目前國際上在深海藥物的篩選方面還未見太多報道，但是可以預料它的前景將是十分廣闊的。

3 環境保護

在海底，由于動物尸體聚集、火山噴發等原因造成有毒物質及硫化物等對陸地生物有害物質的濃度較高，而生存在這里的微生物能分解這些物質并以其為能源繁衍生息，因此，這些生物在清除地球表面的重金屬、石油等污染物方面具有重要的應用價值。目前日本科學家已經從深海中篩選到具有較高的石油分解能力的菌株，并已開展了應用研究。從20世紀后期開始，隨著深海技術能力的提高，越來越多的國家投身于深海研究的前沿領域。目前的深海載人潛器下潛深度達到6500m，無人纜控潛器ROV則可達到11000m水深，并獲得最深處馬里亞納海溝深海沉積物樣本，研究發現其微生物含量達到103～104/g的水平。實驗室深海環境模擬也取得突破進展，已分離鑒定出嗜壓、嗜堿、嗜酸、嗜鹽、嗜冷、嗜熱等極端微生物。目前國際上進行深海微生物研究的國家主要分布在歐洲，美洲及亞洲，其中美國、日本、德國和法國都是深海微生物研究的主力軍。目前，在深海微生物的分離培養、多樣性調查、功能基因研究和適應性機制研究(如深海嗜壓菌的嗜壓機制)等方面取得了一定的進展；各類極端微生物在工業用酶、工具酶、環境修復以及生物活性物質等方面的開發應用也有了突破，使人們看到了深海微生物開發的巨大潛力和廣闊的應用前景。深海生物資源尤其是微生物資源越來越得到人類的重視。隨著科學的發展進步，水下工程技術和探測技術的改進和完善，人類對深海微生物的研究和開發有了更大的空間和可能性。我國深海生物基因的系統研究起步時間較晚，從本世紀初開始主要得到了國家科技部和中國大洋專項的資助。中國大洋協會依托國家海洋局第三海洋研究所成立了中國大洋生物基因研究開發基地，研制、配備了一批船載和實驗室深海微生物培養專用設備。在深海設備的支持下，真正意義的深海微生物研究得以開展。到目前為止，基礎研究主要開展了深海微生物在物質循環中的作用；極端微生物分離、培養；微生物遺傳、代謝研究，深海極端環境下微生物適應性機理的研究等。成功分離、鑒定出各類深海嗜壓、嗜熱、嗜冷、嗜鹽、嗜堿、嗜酸微生物，從中發現了多個未經報道的新種。以此為基礎，正在建設國內第一個深海微生物菌株資源庫?？寺×硕喾N深海極端酶基因，進行了基因表達和分析。深海微生物抗菌、抗腫瘤活性物質篩選工作也已經開展。深海耐壓菌Shewanella comra WP3已基本完成全基因組序列測定，正在開展后基因組研究。開展了深海沉積物宏基因組文庫的構建，成功構建了一個深海5000米水深沉積物的cosmid基因文庫，通過對克隆子的分析發現文庫中微生物來源主要是一些不可培養的微生物新種，部分克隆子序列測定發現克隆子上大部分基因是新基因。目前已篩選到多個能表達生物活性物質的克隆子，正在進行序列測定?？傊?，深海生物研究是一個依賴于工程技術的高投入項目，我國深海生物基因資源開發利用研究的快速發展還需要更多資金和人才的不斷投入。

參考文獻

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第3篇：海洋微生物研究范文

關鍵詞：生態系統 氯鹽污染 防治對策

1 前言

水體鹽度污染已經成為水污染中不可忽視的環境問題，當生活在淡水環境中的微生物或其他生物突然接觸到高鹽環境中，僅有部分微生物能存活。這是由于鹽度對微生物選擇的結果。將淡水微生物的存活率定義為100%，當鹽度超過20 g/L，其存活率低于40%。因此，當鹽度超過20 g/L，一般認為用淡水微生物不能存活?？梢?，淡水中鹽度的變化對水環境中生態系統有著重要的影響。

2 氯鹽對水環境生態系統的影響

2.1浮游生物

鹽度升高會引起浮游植物生物量降低，減少浮游生物的種類，降低浮游生物多樣性，會使浮游生物群落向耐鹽類型方向演替。申屠青春等人[1]對山東省高青縣某鹽堿池塘中的鹽度對浮游生物的影響進行研究，結果表明，鹽度對浮游生物的影響與鹽堿池塘中業已存在的浮游生物的耐鹽性密切相關，若超出鹽度耐受范圍，浮游生物將由于滲透壓平衡被破壞而死亡。鹽度升高，一些耐鹽性差的浮游生物總生物量等有明顯下降趨勢，較耐鹽性的種類占優勢；Green等[2]在鹽度為1.5～450的內陸湖浮游生物調查中發現在鹽度大于20的水體中輪蟲的種類數明顯下降；美國猶他州的大鹽湖鹽度從1963年的2500降到1985年～1987年的500，其中浮游動物也從一種鹵蟲增加到一種輪蟲、兩種橈足類、鹵蟲和劃蝽，從反面證明了鹽度對浮游動物的影響。

2.2底泥底棲生物

鹽度還會對底泥底棲生物產生影響。其中，相關研究表明，鹽度升高對文蛤浮游幼體生長、存活及變態都有顯著影響[2]。鹽度的改變，直接體現在滲透壓的改變，而滲透壓的改變不僅會降低動物的代謝速率，同時也會影響代謝過程的效率[3]。陳長平等[4]認為，鹽度升高促進了底棲硅藻胞外多聚物（EPS）的積累，說明EPS的存在可能有利于緩解外界的不利條件。

2.3魚類胚胎

鹽度與水溫一樣是直接影響魚類胚胎發育的主要因素，鹽度的升高可導致胚胎和仔魚發育出現各種異常。相關研究表明，當鹽度升高不是很大時，有利于一些魚類（如雙棘黃姑魚）的孵化，但仔魚活力相對較差[5]。而離高鹽度廢水排放口較遠的水域經過水流的稀釋作用，其鹽度升高不會太大，可能不會對魚類的生長產生顯著的影響。

2.4微生物

鹽度略微升高會增加海洋微生物總數，但鹽度升高很大時，會使海洋微生物生存環境間接或直接發生很大的變化，從而使微生物總數明顯下降。胡章立等[6]在研究人為因素導致的鹽度變化對Kinneret湖水細菌種群的影響發現，在現有湖水鹽度及細菌種群的基礎上，人為增加鹽度，細菌總數出現明顯的增加，尤其是Cardiobacteriu、Pseudomonas和Vibrio等均大量繁殖，使得細菌總數達到很高水平。

3防治對策

針對氯鹽濃度過高的原因， 可選用以下幾項措施來治理。

（1） 對于沿海地區海水入侵， 應設置地下截滲墻， 切斷海水入侵路徑， 這是一種有效的防治措施。

（2） 盡量減少使用含有大量氯鹽的清潔劑、漂白劑及織物柔順劑， 使污廢水中的氯鹽濃度降低。

（3） 采用先進的處理方法解決垃圾填埋場滲濾液的問題， 例如： 以反滲透為主的膜處理工藝和高效生化處理結合膜法的先進技術等。

參考文獻：

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第4篇：海洋微生物研究范文

的確，那些臭名昭著的細菌和病毒曾經在人類歷史上帶來過不堪回首的黑色記憶。人類最初在面對這看不見的對手時顯得束手無策，比如霍亂弧菌、結核桿菌、破傷風桿菌、天花病毒等。每種病原的出現都會在人類的發展史上寫下濃重的一筆。十年前的SARS冠狀病毒更是讓中國人至今如梗在喉，今天的H7N9禽流感更是讓我們談“禽”色變。從某種意義上說，人類的疾病史就是一部不斷與病原微生物斗爭的歷史。

細菌學說之后的現代醫學使得微生物開始顯形。這種最古老的生命與生物環境間存在著各種形態的關系，比如自生固氮菌與纖維分解細菌的互生關系；真菌與藍細菌結合形成地衣的共生關系；各種植物病原菌與宿主植物間的寄生關系；抗生素產生菌與敏感微生物間的相克、敵對的拮抗關系，等等。由于微生物的微觀性以及研究手段的限制，人類至今發現的微生物種類只占自然界存在的很小一部分。

人類生存與繁育必須適應外在的大生態環境和內在的微生態環境。在長期進化過程中，正常微生物與人體動態的生理性組合形成了人體內環境的微生態平衡，共同維護機體局部內環境的穩定。人類的生存須臾離不開微生物，微生物與人類早已結成了某種共生、互生關系，它們幫助人類消化食物并提供人體必須的維生素，清除人體內的垃圾，參與生命的進程的演進。因此，腸道微生物基因組被認為是人類的第二基因組。

生活中，人類對部分有益微生物的利用早已駕輕就熟，人類利用它們制作面包、饅頭、啤酒、酸奶、干酪、腐乳、調味品（味精）等食物。而在現代醫學方面，1928年，英國細菌學家亞歷山大?弗萊明從青霉菌抑制其他細菌的生長中發現了青霉素。此后，大量抗生素從放線菌等的代謝產物中篩選出來，而將病原微生物及其代謝產物經過減毒、滅活或利用基因工程等方法制成疫苗，則使人類在疾病的預防和治療領域向前邁進了一大步。

第5篇：海洋微生物研究范文

大山里走出來的生物學家

1957年3月出生于房縣城關鎮的鄧子新，從貧困山區的農家孩子到名牌大學的教授，從農村青年到蜚聲海內外的分子生物學專家，鄧子新以他的勤奮和執著，走出了一條自強不息、勇攀高峰的成功之路。

1977年恢復高考，鄧子新以優異的成績考入華中農學院，成為生化系微生物專業的大學生。1982年，鄧子新入了黨，并以優異成績畢業。后經人推薦，他拜師在世界鏈霉菌遺傳系研究中心霍普伍德先生的門下。鄧子新在英國沒有辜負祖國、老師對他的期望，發現了鏈霉菌啟動子在大腸桿菌中能起作用，揭示了鏈霉菌異源基因表達和調節的新內容，贏得霍普伍德先生的信任和欣賞，破例讓他立即到東英大學注冊，提前轉攻博士學位。鄧子新只用三年半時間，完成了別人六年才能完成的學業。1987年5月，他順利通過博士論文答辨，戴上了英國皇家博士帽。

1988年5月，鄧子新攜妻子一起回到祖國?；貒螅Y合國內的實際情況，在重視和強化自己基礎研究能力的前提下，重點開展了應用基礎性研究，中心課題是絲狀細菌鏈霉菌抗生素生物合成的遺傳學，但他們的研究進行得很不順利。

鄧子新早在英國時就對分子生物學很感興趣，并在實驗中發現一些細菌的DNA發生了降解，而另一些細菌的DNA則不降解。整個DNA的提取、電泳等過程都是一個人操作的，在同樣的環境、操作方法和實驗條件下，為什么不同生物來源的DNA會出現降解特性完全相反的差異呢？他很快發現，自己的新發現得不到同行的認可，一方面由于解答質疑總要花上一年半載，另一方面太新的想法容易被人看成是在“忽悠”經費，所以往往申請了也白搭。

鄧子新還是個多面手，在微生物分子遺傳學、抗生素藥物代謝工程和化學生物學領域，發展了一系列重要抗生素產生菌的體內外分子操作技術，設計了一系列新抗衍生物，取得了一批抗生素基因簇或其藥物衍生化合物的專利。雖然這些工作使他陸續獲得了不少經費支持，但他一直“癡心”的這個DNA降解之謎卻得不到經費支持，不得已，他就從自己的其他項目“借用”資金，國內做不成的實驗，就通過國際合作來解決。

1997年，鄧子新和同事已經將有關基因分離出來，分析結果顯示，這些基因編碼的蛋白質與硫有關。但當時他們第一次拿到DNA上存在硫修飾的證據，那時還沒有遺傳學、生物化學、尤其是沒有化學分析的最終證據，難以服眾。

2000年，上海交通大學創辦Bio-X生命科學研究中心，鄧子新在此中心組建了微生物遺傳學團隊，并從武漢來到了上海。交大看重他們的研究，給他們提供了較好的工作條件和啟動經費，這無疑是項目得以順利展開的最好催化劑。

2003年，他著手申請國家自然科學基金委的重點項目，然而答辯沒有通過，說明認可的程度很低，但基金委認為這是一個有潛力的項目，因此以提供基金委生命科學部主任基金的方式給了他一筆30萬元的資助。這是在非共識的情況下得到的經費，鄧子新很感動，因為這畢竟是對他挑戰常規的一種鼓勵。

DNA骨架上第一種生理修飾之謎被破解

2007年，鄧子新與其科研團隊在這個原創性新領域不斷努力，有一種被用作藥物的DNA修飾物，原本一直是科學家在實驗室中合成的，現在，中美科學家共同發現，原來細菌早就會干這件事——5種酶合力，能將硫摻入到DNA骨架中。這種被稱為磷硫酰化的DNA修飾，是迄今在天然DNA骨架上發現的第一種生理修飾。

鄧子新領銜的實驗室與美國麻省理工學院合作，成功解析DNA硫修飾精細化學結構為“R-構象的磷硫?！钡难芯砍晒都毦鶧NA大分子上的磷硫?；?，發表在《自然》系列之《化學生物學》網絡版上。這是迄今為止在天然DNA骨架上發現的第一種生理修飾。

“這一發現，再次證明大自然蘊含無窮神秘，人類會做的事情，它早就會做了?！编囎有卤硎?，天然DNA骨架上磷硫酰化的發現無疑構成了對DNA結構又一新的補充，如同甲基化的修飾導致了一系列新的發現一樣，DNA磷硫酰化的發現將產生分子生物學領域新的“信息”流，并打開一個新的學科領域。

有關專家認為，這個新領域剛剛打開，眾多研究內容的延伸可能形成一系列新的跨越不同學科的研究生長點。比如透過DNA磷硫酰化修飾找到全新功能的核酸酶，用細菌來合成磷硫酰化寡核苷酸用于生物化學和基因治療等，都將具有重大的生物學或生物工程學意義。

期待陸地海洋領域學者一同“下?！?/p>

“陸地微生物的多樣性成為天然藥物的第一寶庫，那么海洋就是生物多樣性的第二寶庫?！敝锌圃涸菏苦囎有氯缡钦f。“共生是海洋低等生物繁衍和生存的保障?！?/p>

隨著探索和研究的進行，越來越多的化學和生物證據提示，海洋低等生物中分離的天然產物其實是由共生微生物直接或間接產生的。“我們甚至可以這樣說，與海洋低等生物共生的微生物，才是許多海洋藥源天然產物的真正制造者。藥物產生是生物共生的需求，也是人類資源的外延。如果能夠從海洋共生微生物入手，找到或克隆出相關化合物的生物基因簇，那么就可以解決藥源限制的瓶頸問題，從而促進海洋藥物的發展。”

我國的海洋共生體研究及海洋藥物研發還處在初級階段，存在著很多的不足和限制。對此，鄧子新認為，應該鼓勵陸地微生物學和化學生物學家“下?！保訌妼Ｑ蠊采⑸锎x產物和功能基因簇的克隆。針對樣品采集過程中各自為政、重復研究而造成資源浪費甚至破壞的情況，鄧子新建議，“強化海洋生物采集技術與設備的投入，提高采集效率，同時統籌規劃樣品采集的利用和保護，加強相互協同，并且借鑒陸地微生物，如放線菌的研究經驗，優化和完善整個體系的研究”。

由于99.9%以上的共生微生物還不能被分離培養，同時海洋微生物都是未經馴化的野生菌，因此藥源制備非常費力，難以規模發酵。對于野生型微生物的特點，鄧子新也有獨特的理解，他認為，可以優化培養裝置、發酵與代謝調控技術，或者利用分子生物學技術，將其“馴化”為易于遺傳操作、發酵性能良好的微生物藥物工業產生菌。

目前我國從事海洋藥物研發的單位非常有限，主要集中在北京、上海、廣州、青島等幾個城市。鄧子新表示，期待國內外陸地和海洋領域的學者能夠共同加入，利用學科交叉的優勢，協同作戰，共同促進我國海洋藥物的進一步發展。

近幾年來，我國在抗生素藥物基礎研究方面的優勢不斷增強，研究機構有高等院校、科研院所，覆蓋面非常寬，研究的跨度也很大。抗生素產業涉及到各個部門，從學科來講涉及到上中下游，從產業來講，企業也有強烈的愿望。政府、科研機構希望通過各種不同的機制能夠推動基礎研究和產業發生互動。任何一個研究機構在目前的情況下都很難包打天下，從原始資源一直做到優產資源，所以我們希望資源與技術對接，基礎與產業互動。在基礎研究方面，通過國家建立的科研平臺形成強有力的科研積累，研究人員與企業共同在生產過程中發現需求，通過資金投入、項目管理和科技政策的制定等等，促進有用資源的產業化。

第6篇：海洋微生物研究范文

關鍵詞：降解；海藻酸鈉；固定化；鞘氨醇單胞菌；COD

中圖分類號：X712文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2011）10－1975-05

Study on the COD Degradation of Cultured Seawater in Liangyungang by Sodium Alginate Immobilized Sphingom onas

CHEN Wen－bina，b，YIN Leib，MA Wei－xingb，XU Xing－youb，KONG Junb

（a． Jiangsu Institute of Marine Resources； b．College of Chemical Engineering，Huaihai Institute of Technology，

Lianyungang 222005， Jiangsu， China）

Abstract： Using pure bacteria to culture new thalli could eliminate the influence of other bacteria． The optimum degradation condition of sodium alginate immobilized Sphingom onas pellet to COD degradation was explored through the orthogonal experiment， and the influence of several single factors to the sodium alginate immobilized Sphingom onas pellet to COD degradation， including time， temperature， pH value， the degradation reagent dosage and the speed of the shaker were discussed． It was found that the microorganisms showed high degradation activity only by means of a certain vector during the process of COD degradation． Dynamics research indicated that among the several methods of the COD degradation， micro－organisms embedding had many advantages such as simple operation， obvious effect， less pollution， low cost， etc．

Key words： degradation； sodium alginate； immobilization； Sphingom onas； COD

連云港近海海域污水、廢渣、廢油和化學物質源源不斷地流入大海以及海水養殖業的發展使得海水水質惡化，赤潮等海水變質現象的發生讓社會認識到海水修復技術的重要性。海水修復技術有物理修復法、化學修復法和生物修復法等［1］?；瘜W修復法由于投加化學試劑，因此費用高且易產生二次污染［2］。物理修復法易于操作，處理效果明顯，但往往治標不治本［2］。微生物固定化修復技術的主要特點是對完整的微生物細胞進行固定，可避免人為破壞生物酶的活性和生化反應的穩定性，可提高單位體積水體內微生物細胞密度，并可加快細胞的流動速率，能有效地解決污染環境修復問題［3］。固定化后的微生物能長期保持活性，固定化顆?？芍貜褪褂?，節省投資，固定化細胞顆粒的微環境有利于屏蔽土著菌、噬菌體和毒性物質對微生物體的惡性競爭、吞噬和毒害，使其在復雜環境中和激烈的操作條件下可穩定地發揮高效性能［4］。將固定化細胞顆粒直接投加到其中，操作簡單，不產生二次污染，節省投資，簡化流程［5］。而有關海水養殖環境生物修復技術的研究，國內外剛剛起步，微生物修復是當前污染環境生物修復的主要形式。于偉君［6］等研究表明光合細菌能降低蝦池水中有害物質、氨氮的含量，對改善蝦池生態環境有明顯的效果。莫照蘭等［7］在實驗室條件下篩選到對蝦池富營養有機物具有較高降解性能的細菌，包括弧屬、假單胞屬、發光桿菌屬等，試驗結果表明這些細菌對消化蝦池殘餌、糞便的處理效果很明顯。研究從海洋底泥中篩選出的鞘氨醇單胞菌菌株RB2256使用海藻酸鈉固定后對污染的養殖海水進行生物修復，對海水中的COD進行降解，通過單因素試驗和正交試驗得出COD的最佳降解條件和各單因素對COD降解影響的大小，可為污染海水的生物修復提供理論依據和實踐參考。

1材料與方法

1．1主要儀器與試劑

WFJ－7200型可見分光光度計［尤尼柯（上海）儀器有限公司］；TDL－4飛鴿系列離心機（上海安亭科學儀器廠）；SW－CJ－1D型無菌操作臺（蘇州凈化設備有限公司）；pHSJ－5型實驗室pH計（上海樹立儀器儀表有限公司）；SHP－180生化培養箱（上海雷磁儀器廠）；HZQ－QX型全溫振蕩器（上海實驗儀器總廠）；立式壓力蒸汽滅菌器（哈爾濱東聯電子技術有限公司）。

氯化鈣溶液：20 mg／L，稱取20 g氯化鈣溶于水中，移入1 000 mL容量瓶內，稀釋至標線，搖勻。

1．2海藻酸鈉固定化鞘氨醇單細胞小球的制備

試驗以連云港贛榆縣某養殖場海水為樣品，此海水樣的初始COD濃度為20．50 mg／L。

1）配制2％（質量體積分數）海藻酸鈉－鞘氨醇單胞菌混合液（1 g海藻酸鈉加入50 mL培養好的菌液）。

2）用注射器吸取海藻酸鈉－鞘氨醇單胞菌混合液，慢慢加入CaCl2溶液中，老化4 h。

3）傾去CaCl2溶液，用去離子水洗滌海藻酸鈉固定化鞘氨醇單胞菌小球至少3次（以洗滌液中不含Ca2＋為準）。

1．3試驗方法

1．3．1正交試驗設計試驗設計有溫度、小球質量、pH值、時間4個因素，分別記為A、B、C、D，每個因素設4個水平，采用4因素4水平的正交表將試驗分為16個處理組，其中A1． 37 ℃、A2．30 ℃、A3．20 ℃、A4．10 ℃；B1．0．9 g、 B2．1．0 g、 B3．1．1 g、 B4． 1．2 g；C1． pH值4、C2． pH值5、C3． pH值6、C4． pH值7；D1． 90 min、D2．100 min、D3．110 min、D4．120 min，每處理3次重復。海水樣品為10 mL。

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1．3．2單因素試驗分別考察了溫度、小球質量、pH值、時間、搖床轉速對海藻酸鈉固定化鞘氨醇單胞菌小球降解COD的影響。

1．3．3比較試驗考察了鞘氨醇單胞菌包埋與否對COD降解的影響。

1．3．4試驗步驟用所取海水水樣調節不同pH值，加入降解劑海藻酸鈉固定化鞘氨醇單胞菌小球，至上述A因素中不同溫度的搖床中，振蕩D因素中的不同時間，待振蕩時間結束，過濾，測降解后海水中的COD。

2結果與分析

2．1正交試驗結果與分析

由測得的降解后海水COD的值計算出降解劑的降解量和降解率，其數據見表1。由表1可以看出，降解量中極差最大的是C，其次是D、A、B，說明pH值對降解量的影響最大；再得出降解率中的極差大小與降解量的順序一致，也是C＞D＞A＞B，說明pH值對降解率的影響最大。吸附率的方差分析如表2。由表2可知，因素A、C、D對吸附率的影響極顯著，結合表1各因素對吸附率影響的主次順序為C＞D＞A＞B，則最優方案為C3D1A1B1，即在pH值為6，振蕩90 min，37℃，小球質量為0．9 g時吸附效果最佳。吸附量的方差分析如表3。由表3可知，因素A、C、D對吸附量的影響極顯著，結合表1各因素對吸附量影響的主次順序C＞D＞A＞B，則最優方案為C3D1A1B4，即在pH值為6，振蕩90 min，37℃，小球質量1．2 g時吸附效果最佳。

2．2 單因素試驗結果分析

2．2．1時間、溫度與降解量之間的關系試驗中時間試驗擬定靜置與振蕩兩種情況，取5個25 mL錐形瓶向其中加10 mL海水，再向其中加入1．0 g降解劑，在37℃水浴中不同時間測COD，其結果見圖1。從圖1中看出，兩種情況下以振蕩時降解效果最佳，主要是由于振蕩時整個溶液內還原性物質是均勻分布的，降解速度均勻；靜置時小球降解還原性物質是呈局部狀態的，速度時快時慢。開始時降解速度較快，接下來降解速度相對變慢，到最后還出現降解量下降的現象。這主要是由于起初小球內部積累的還原性物質濃度較低，隨時間變化，小球內部還原性物質的濃度增大，使降解速率減?。?］，當降解量達到最大后，小球內部的還原性物質被解析出來，降解量出現下降的現象。由圖2可以看出，在相同的時間內，溫度越高，降解量就越大，這主要是由于降解反應是一個吸熱過程，溫度越高，越有利于降解的進行。但是超過一定溫度后，降解效果變差，主要是由于微生物的活性是在一定溫度下表現出來的，超過或低于此溫度酶的活性降低，小球的降解率性能下降［9，10］，降解效果達不到最佳。

2．2．2降解劑量、pH值對降解性能的影響由圖3可以看出，增加降解劑的量可以提高降解性能，但加入過多也會降低降解性能。原因是由于降解劑的解析作用；另一方面是由于降解體系中溶質與溶劑相互作用，從而使降解性能下降［5］。

從圖4中可以看出，當pH值為7左右時降解效果較佳。隨著pH值的增大，降解性能呈現下降的趨勢，這可能是由于在較強酸的條件下，H＋的濃度較大，結合了細菌表面的負電荷，使降解劑表面的負電荷減少，從而使其降解還原性物質的能力減小，因此其降解性能也差。另外，微生物只有在最佳pH值下，其體內的酶活性最大，pH值或高或低都會影響酶的活性，因此不在最佳pH值下時，酶的活性降低，降解性能也會下降［11，12］。

2．2．3搖床轉速、不同生長時期細菌對降解性能的影響由圖5看出，隨轉速增加，降解量和降解率先增加后減少，因為改變轉速影響溶氧和水中微生物的接觸情況。低轉速會導致供氧不足，限制微生物對還原性物質的去除，使水與微生物不能充分接觸；提高轉速會導致微生物之間的摩擦增加，造成微生物磨損，不易降解還原性物質［13］。

由圖6可知，培養24 h的微生物做成的小球的降解量與降解率最大。這是由于培養24 h的微生物正處于活性最強的對數期，而選用的其他培養時間的微生物處于微生物生長繁殖的其他3個時期，其活性不如對數期，因此，選用培養24 h的微生物做成小球的降解量與降解率比選用其他培養時間的大［10］。

由此可見，對COD降解起主要作用的還是微生物，海藻酸鈉作為一種天然高分子物質具有生物降解性和生物相容性，由于其結構中含有降解性官能團，其對COD降解起一定的作用［14］。微生物降解COD的機理可能分為兩個階段：第一階段與代謝無關，為生物降解過程，在此過程中，水樣中的還原性物質可能通過配位、螯合、離子交換、物理降解及微沉淀等作用中的一種或幾種復合至細胞表面。在此階段中微生物的作用較快；第二階段為生物累積過程，在此階段中還原性物質被運送至細胞內。生物累積過程和細胞代謝直接相關［14，15］。

綜上所述，在37℃、1．0 g降解劑、pH值為7左右、振蕩時間90 min、搖床轉速115 r／min時，效果較佳。達到國家規定海水質量標準中的二類海水水質標準，符合養殖海水標準（清潔海水COD≤2 mg／L，較清潔海水COD≤3 mg／L，輕微污染海水COD≤4 mg／L，中度污染海水COD≤5 mg／L）。

3結論

通過海藻酸鈉固定化鞘氨醇單胞菌對海水COD降解的試驗，在搖床轉速、溫度、pH值、降解劑質量因素中，pH值對海水COD降解的影響最大。其中，溫度是一個較主要的因素。由于降解反應是一個化學過程，所以降解量和降解率會隨著溫度的升高而增大；pH值同樣也是一個影響因素，試驗中降解量和降解率隨著pH值的升高先升后降，一般pH值為7左右，降解效果較佳；培養24 h的微生物做成的小球降解效果最好。處理后的海水達到國家規定海水質量標準中的二類海水水質標準，符合養殖海水標準。

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第7篇：海洋微生物研究范文

關鍵詞 海洋生物技術

發展展望

近10年來，由于海洋在沿海國家可持續發展中的戰略地位日益突出，以及人類對海洋環境特殊性和海洋生物多樣性特征的認識不斷深入，海洋生物資源多層面的開發利用極大地促進了海洋生物技術研究與應用的迅速發展。1989年首屆國際海洋生物技術大會（以下簡稱MPS大會）在日本召開時僅有幾十人參加，而1997年第四屆IMBC大會在意大利召開時參加入數達1000多人?，F在IMBC會議已成為全球海洋生物技術發展的重要標志，出現了火紅的局面。《IMBC 2000》在澳大利亞剛剛開過，《IMBC 2003》的籌備工作在日本已經開始，以色列為了舉辦們《IMBC 2006》早早作了宣傳，并爭到了舉辦權。每3年一屆的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專家學者前往展示與交流研究成果，探討新的研究發展方向，同時也極大地推動了區域海洋生物技術研究的發展進程。在各大洲，先后成立了區域性學術交流組織，如亞太海洋生物技術學會、歐洲海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會等。各國還組建了一批研究中心，其中比較著名的為美國馬里蘭大學海洋生物技術中心、加州大學圣地亞哥分校海洋生物技術和環境中心，康州大學海洋生物技術中心，挪威貝爾根大學海洋分子生物學國際研究中心和日本海洋生物技術研究所等。這些學術組織或研究中心不斷舉辦各種專題研討會或工作組會議研究討論富有區域特色的海洋生物技術問題。1998年在歐洲海洋生物技術學會、日本海洋生物技術學會和泛美海洋生物技術協會的支持下，原《海洋生物技術雜志》與《分子海洋生物學和生物技術》合刊為《海洋生物技術》學報（以下簡稱MB T），現在它已成為一份具有權威性的國際刊物。海洋生物技術作為一個新的學科領域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學如細胞生物學及其它的技術應用”。

為了適應這種快速發展的形勢，美國、日本、澳大利亞等發達國家先后制定了國家發展計劃，把海洋生物技術研究確定為21世紀優先發展領域。1996年，中國也不失時機地將海洋生物技術納入國家高技術研究發展計劃（863計劃），為今后的發展打下了基礎。不言而喻，迄今海洋生物技術不僅成為海洋科學與生物技術交叉發展起來的全新研究領域，同時，也是21世紀世界各國科學技術發展的重要內容并將顯示出強勁的發展勢頭和巨大應用潛力。

1．發展特點

表1和表2列出的資料大體反映了當前海洋生物技術研究發展的主要特點。

1.1加強基礎生物學研究是促進海洋生物技術研究發展的重要基石

海洋生物技術涉及到海洋生物的分子生物學、細胞生物學、發育生物學、生殖生物學、遺傳學、生物化學、微生物學，乃至生物多樣性和海洋生態學等廣泛內容，為了使其發展有一個堅實的基礎，研究者非常重視相關的基礎研究。在《IMBC 2000》會議期間，當本文作者詢問一位資深的與會者：本次會議的主要進步是什么？他毫不猶豫的回答：分子生物學水平的研究成果增多了。事實確實如此。近期的研究成果統計表明，海洋生物技術的基礎研究更側重于分子水平的研究，如基因表達、分子克隆、基因組學、分子標記、海洋生物分子、物質活性及其化合物等。這些具有導向性的基礎研究，對今后的發展將有重要影。

1.2推動傳統產業是海洋生物技術應用的主要方面

目前，應用海洋生物技術推動海洋產業發展主要聚焦在水產養殖和海洋天然產物開發兩個方面，這也是海洋生物技術研究發展勢頭強勁。充滿活力的原因所在。在水產養殖方面，提高重要養殖種類的繁殖、發育、生長和健康狀況，特別是在培育品種的優良性狀、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的進步，如轉生長激素基因魚的培育、貝類多倍體育苗、魚類和甲殼類性別控制、疾病檢測與防治、DNA疫苗和營養增強等；在海洋天然產物開發方面，利用生物技術的最新原理和方法開發分離海洋生物的活性物質、測定分子組成和結構及生物合成方式、檢驗生物活性等，已明顯地促進了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新一代生物制品和化學品的產業化開發。轉貼于

表1 近期IMBC大會研討的主要內容

表2 近期IMBC大會和《Marine Biotechnology》學報論文統計表

1.3保證海洋環境可持續利用是海洋生物技術研究應用的另一個重要方面

利用生物技術保護海洋環境、治理污染，使海洋生態系統生物生產過程更加有效是一個相對比較新的應用發展領域，因此，無論是從技術開發，還是產業發展的角度看，它都有巨大的潛力有待挖掘出來。目前已涉及到的研究主要包括生物修復（如生物降解和富集、固定有毒物質技術等）、防生物附著、生態毒理、環境適應和共生等。有關國家把“生物修復”作為海洋生態環境保護及其產業可持續發展的重要生物工程手段，美國和加拿大聯合制定了海洋環境生物修復計劃，推動該技術的應用與發展。

1.4與海洋生物技術發展有關的海洋政策始終是公眾關注的問題

其中海洋生物技術的發展策略、海洋生物技術的專利保護、海洋生物技術對水產養殖發展的重要性、轉基因種類的安全性及控制問題、海洋生物技術與生物多樣性關系以及海洋環境保護等方面的政策、法規的制定與實施倍受關注。

2. 重點發展領域

當前，國際海洋生物技術的重點研究發展領域主要包括如下幾個方面：

2.1發育與生殖生物學基礎

弄清海洋生物胚胎發育、變態、成熟及繁殖各個環節的生理過程及其分子調控機理，不僅對于闡明海洋生物生長、發育與生殖的分子調控規律具有重要科學意義，而且對于應用生物技術手段，促進某種生物的生長發育及調控其生殖活動，提高水產養殖的質量和產量具有重要應用價值。因此，這方面的研究是近年來海洋生物技術領域的研究重點之一。主要包括：生長激素、生長因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激素釋放激素、生長一催乳激素、滲透壓調節激素、生殖抑制因子、卵母細胞最后成熟誘導因子、性別決定因子和性別特異基因等激素和調節因子的基因鑒定、克隆及表達分析，以及魚類胚胎于細胞培養及定向分化等。

2.2基因組學與基因轉移

隨著全球性基因組計劃尤其是人類基因組計劃的實施，各種生物的結構基因組和功能基因組研究成為生命科學的重點研究內容，海洋生物的基因組研究，特別是功能基因組學研究自然成為海洋生物學工作者研究的新熱點。目前的研究重點是對有代表性的海洋生物（包括魚、蝦、貝及病原微生物和病毒）基因組進行全序列測定，同時進行特定功能基因，如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐鹽基因等的克隆和功能分析。在此基礎上，基因轉移作為海洋生物遺傳改良、培育快速生長和抗逆優良品種的有效技術手段，已成為該領域應用技術研究發展的重點。近幾年研究重點集中在目標基因篩選，如抗病基因、胰島素樣生長因子基因及綠色熒光蛋白基因等作為目標基因；大批量、高效轉基因方法也是基因轉移研究的重點方面，除傳統的顯微注射法、基因槍法和攜帶法外，目前已發展了逆轉錄病毒介導法，電穿孔法，轉座子介導法及胚胎細胞介導法等。

2.3病原生物學與免疫

隨著海洋環境逐漸惡化和海水養殖的規?；l展，病害問題已成為制約世界海水養殖業發展的瓶頸因子之一。開展病原生物（如細菌、病毒等）致病機理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究，是研制有效防治技術的基礎；同時，開展海水養殖生物分子免疫學和免疫遺傳學的研究，弄清海水魚、蝦、貝類的免疫機制對于培育抗病養殖品種、有效防治養殖病害的發生具有重要意義。因此，病原生物學與免疫已成為當前海洋生物技術的重點研究領域之一，重點是病原微生物致病相關基因、海洋生物抗病相關基因的篩選、克隆，海洋無脊椎動物細胞系的建立、海洋生物免疫機制的探討、DNA疫苗研制等。

2.4生物活性及其產物轉貼于

海洋生物活性物質的分離與利用是當今海洋生物技術的又一研究熱點?，F人研究表明，各種海洋生物中都廣泛存在獨特的化合物，用來保護自己生存于海洋中。來自不同海洋生物的活性物質在生物醫學及疾病防治上顯示出巨大的應用潛力，如海綿是分離天然藥物的重要資源。另外，有一些海洋微生物具有耐高溫或低溫、耐高壓、耐高鹽和財低營養的功能，研究開發利用這些具特殊功能的海洋極端生物可能獲得陸地上無法得到的新的天然產物，因而，對極端生物研究也成為近年來海洋生物技術研究的重點方面。這一領域的研究重點包括抗腫瘤藥物、工業酶及其它特殊用途酶類、極端微生物定功能基因的篩選、抗微生物活性物質、抗生殖藥物、免疫增強物質、抗氧化劑及產業化生產等。

2.5海洋環境生物技術

該領域的研究重點是海洋生物修復技術的開發與應用。生物修復技術是比生物降解含義更為廣泛，又以生物降解為重點的海洋環境生物技術。其方法包括利用活有機體、或其制作產品降解污染物，減少毒性或轉化為無毒產品，富集和固定有毒物質（包括重金屬等），大尺度的生物修復還包括生態系統中的生態調控等。應用領域包括水產規?；B殖和工廠化養殖、石油污染、重金屬污染、城市排污以及海洋其他廢物（水）處理等。目前，微生物對環境反應的動力學機制、降解過程的生化機理、生物傳感器、海洋微生物之間以及與其它生物之間的共生關系和互利機制，抗附著物質的分離純化等是該領域的重要研究內容。

3.前沿領域的最新研究進展

3.1發育與生殖調控

應用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素調控甲殼類動物成熟和繁殖的技術[1]，研究了甲狀腺激素在金紹生長和發育中的調控作用，發現甲狀腺激素受體mRNA水平在大腦中最高，在肌肉中最低，而在肝、腎和鰓中表達水平中等，表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1]，對海鞘的同源框（Homeobox）基因進行了鑒定，分離到30個同源框基因[1]，建立了青鳉的同源框（Homeobox）基因[1]，建立了青鳉胚胎干細胞系并通過細胞移植獲得了嵌合體青鳉[1]，建立了虹鱒原始生殖細胞培養物并分離出Vasa基因[2]，進行斑節對蝦生殖抑制激素的分離與鑒定[2]，應用受體介導法篩選GnRH類似物，用于魚類繁殖[2]，建立了海綿細胞培養技術，用于進行藥物篩選[2]，建立了將海膽胚胎作為研究基因表達的模式系統[2]，通過基因轉移開展了海膽胚胎工程的研究[2]，研究了人葡糖轉移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鱒胚胎中的表達［3］，建立了通過細胞周期蛋白依賴的激酶活性測定海水魚苗細胞增殖速率的方法[3]，研究了幾丁質酶基因在斑節對蝦蛻皮過程中的表達［4］，從海參分離出同源框基因，并進行了序列的測定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝臟和脾臟mRN A的表達序列標志，從深海一種耐壓細菌中分離到壓力調節的操縱子，從大西洋鮭分離到雌激素受體和甲狀腺素受體基因，從挪威對蝦中分離到性腺抑制激素基因[1]；將DNA微陣列技術在海綿細胞培養上進行了應用，構建了班節對蝦遺傳連鎖圖譜，建立了海洋紅藻EST，從海星卵母細胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞基，初步表明硬骨頭魚類IGF－I原E一肽具有抗腫瘤作用[2]；構建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的質粒載體，從鯉魚血清中分離純化出蛋白酶抑制劑，從蘭蟹血細胞中分離到一種抗菌肽樣物質，從紅鮑分離到一種肌動蛋白啟動子，發現依賴于細胞周期的激酶活性可用作海洋魚類苗種細胞增殖的標記，克隆和定序了鰻魚細胞色素P4501A cD－NA，通過基因轉移方法分析了鰻細胞色素P450IAI基因的啟動子區域，分離和克隆了鰻細胞色素P450IAI基因，建立了適宜于溝紹遺傳作圖的多態性EST標記，構建了黃蓋鰈EST數據庫并鑒定出了一些新基因，建立了班節對蝦一些組織特異的EST標志，從經Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細胞 EST中分離出596個 cDNA克隆[3]；用PCR方法克隆出一種自體受精雌雄同體魚類的?一肌動蛋白基因，從金鯛cDNA文庫中分離出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鱒基因組中發現了TC1樣轉座子元件[4]；鑒定和克隆出的基因包括：南美白對蝦抗菌肽基因、牡蠣變應原（allergen）基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹鱒Vasa基因、青鳉P53基因組基因、雙鞭毛藻類真核啟始因子5A基因、條紋鱸GtH（促性腺激素）受體cDNA、鮑肌動蛋白基因、藍細菌丙酮酸激酶基因、鯉魚視紫紅質基因調節系列以及牙鲆溶菌酶基因等［1—4］。

3.3基因轉移

分離克隆了大馬哈魚IGF基因及其啟動子，并構建了大馬哈魚IGF（胰島素樣生長因子）基因表達載體[1]。通過核定位信號因子提高了外源基因轉移到斑馬魚卵的整合率[1]，建立了快速生長的轉基因羅非魚品系并進行了安全性評價；對轉基因羅非魚進行了三倍體誘導，發現三倍體轉基因羅非魚盡管生長不如轉基因二倍體快，但優于未轉基因的二倍體魚，同時，轉基因三倍體雌魚是完全不育的，因而具有推廣價值[2]；研究了超聲處理促進外源DNA與金鯛結合的技術方法，將GFP作為細胞和生物中轉基因表達的指示劑；表明轉基因溝鯰比對照組生長快33％，且轉基因魚逃避敵害的能力較差，因而可以釋放到自然界中，而不會對生態環境造成大的危害[3]；應用GFP作為遺傳標記研究了斑馬魚轉基因的條件優化和表達效率[3]；在抗病基因工程育種方面，構建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達載體并進行了基因轉移實驗[2]；在轉基因研究的種類上，目前已從經濟養殖魚類逐步擴展到養殖蝦、貝類及某些觀賞魚類[2.3]。通過基因槍法將外源基因轉到虹鱒肌肉中獲得了穩定表達[4]。

3.4分子標記技術與遺傳多樣性

研究了將魚類基因內含子作為遺傳多樣性評價指標的可行性，應用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海幾種海洋生物的遺傳多樣性[1]。研究了南美白對蝦消化酶基因的多態性[1]；利用寄生性原生動物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區序列作標記檢測環境水體中這些病原生物的污染程度，應用18S和5.8 S核糖體RNA基因之間的第一個內部間隔區(ITC—1)序列作標記進行甲殼類生物種間和種內遺傳多樣性研究[2]；研究了斑節對蝦三個種群的線粒體DNA多態性，用PCR技術鑒定了夏威夷Gobioid苗的種類特異性。通過測定內含子序列揭示了南美白對蝦的種內遺傳多樣性，采用同功酶、微衛星DNA及RAPD標記對褐鱒不同種群的遺傳變異進行了評價，在平魚鑒定并分離出12種微衛星DNA，在美國加州魷魚上發現了高度可變的微衛星DNA[3]；弄清了一種深水魚類（Gonostoma gracile）線粒體基因組的結構，并發現了硬骨魚類 tRNA基因重組的首個實例，測定了具有重要商業價值的海水輪蟲的衛星DNA序列，用RAPD技術在大鯪鲆和鰨魚篩選到微衛星重復片段，從多毛環節動物上分離出高度多態性的微衛星DNA，用RAPD技術研究了泰國東部泥蟹的遺傳多樣性[3]；用AFLP方法分析了母性遺傳物質在雌核發育條紋鱸基因組中的貢獻[4]。

3.5 DNA疫苗及疾病防治

構建了抗魚類壞死病毒的 DNA疫苗[1]；開展了虹鱒IHNV DNA疫苗構建及防病的研究，表明用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒，誘導了非特異性免疫保護反應，證明DNA免疫途徑在魚類上的可行性，從虹鱒細胞系中鑒定出經干擾素可誘導的蛋白激酶[2]；建立了養殖對蝦病毒病原檢測的ELISA試劑盒，用PCR等分子生物學技術鑒定了蝦類的病毒性病原，將魚類的非特異性免疫指標用于海洋環境監控，研究了抗病基因轉移提高鯛科魚類抗病力的可行性，研究了蛤類唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2]；研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；建立了測定牡蠣病原的PCR—ELISA方法[3]；研究了Latrunculin B毒素在紅海綿體內的免疫定位[4]。

3.6生物活性物質

從海藻中分離出新的抗氧化劑[1]，建立了大量生產生物活性化合物的海藻細胞和組織培養技術，建立了通過海綿細胞體外培養制備抗腫瘤化合物的方法[1]；從不同生物（如對蝦和細菌）中鑒定分離出抗微生物肽及其基因，從魚類水解產物中分離出可用作微生物生長底物的活性物質，海洋生物中存在的抗附著活性物質，用血管生成抑制劑作為抗受孕劑，從蟹和蝦體內提取免疫激活劑，從海洋藻類和藍細菌中純化光細菌致死化合物，海星抽提物在小鼠上表現出批精細胞形成的作用，從海洋植物Zostera marina分離出一種無毒的抗附著活性化合物，從海綿和海鞘抽提物分離出抗腫瘤化合物，開發了珊瑚變態天然誘導劑，從海膽中分離出一種抗氧化的新藥，在海洋雙鞭毛藻類植物中鑒定出長碳鏈高度不飽和脂肪酸（C28），表明海洋真菌是分離抗微生物肽等生物活性化合物的理想來源[2]；發現海洋假單胞桿菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性，從硬殼蛤分離出谷光甘肽一S一轉移酶，從鯉血清中分離出絲氨酸蛋白酶抑制劑，從海綿中分離出氨激脯氨酸二肽酶，從一種珊瑚分離出具DNA酶樣活性的物質，建立了開放式海綿養殖系統，為生物活性物質的大量制備提供了充足的海綿原料[3]；從蝦肌水解產物中分離到抗氧化肽物質[4]；從一種海洋細菌中分離純化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脫乙酸酶[4]。

3.7生物修復、極端微生物及防附著

研究了轉重金屬硫蛋白基因藻類對海水環境中重金屬的吸附能力，表明明顯大于野生藻類[1]，研究了石油降解微生物在修復被石油污染的海水環境上的可療性及應用潛力[1]；研究了海洋磁細菌在去除和回收海水環境中重金屬上的應用潛力[1]；用Bacillus清除養魚場污水中的氮，用分子技術篩選作為海水養殖餌料的微藻，開發了六價鉻在生物修復上的應用潛力，分離出耐冷的癸烷降解細菌，研究了海洋環境中多芳香化烴的微生物降解技術[2]；從噬鹽細菌分離出滲透壓調節基因，并生產了重組Ectoine（滲透壓調節因子），從2650米的深海分離到一種耐高溫的細菌，這種細菌可用來分離耐高溫和熱穩定的酶，在耐高溫的archaea發現了D型氨基酸和無氧氨酸消旋酶，測定了3種海洋火球菌的基因組DNA序列，借助于CROSS／BLAST分析進行了特定功能基因的篩選，從海底沉積物、海水和北冰洋收集了1000多種噬冷細菌，并從這些細菌中分離到多種冷適應的酶[2]；建立了一種測定藤壺附著誘導物質的簡單方法，研究了Chlorophyta和共生細菌之間附著所必需的形態上相互作用，研究了珊瑚抗附著物質（dterpene）類似物的抗附著和麻醉作用[3]；分析了海岸環境中污著的起始過程，并對沉積物和附著物的影響進行了檢測[4]。

4．展望與建議

第8篇：海洋微生物研究范文

關鍵詞：解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）；甘露聚糖；甘露聚糖酶

中圖分類號：TQ925+.9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3105-04

目前，在全球能源危機、糧食缺乏及環境保護越發重要的情況下，甘露聚糖酶在食品、造紙、印染、紡織等許多方面都具有重要作用[1-4]。β-甘露聚糖酶能特異性水解甘露糖類半纖維素，產生大量甘露寡糖和少量甘露糖[5]。該酶廣泛存在于植物、動物、微生物中[6]，其中微生物來源的甘露聚糖酶具有易于大規模生產、來源穩定、生產成本低等特點，因此，尋找發掘能夠產甘露聚糖酶的微生物資源備受人們關注。由于工業生產中要求所使用的甘露聚糖酶具有較強的穩定性、耐熱性及耐酸堿等特性，普通土壤環境下微生物產生的酶很難滿足這一要求。海洋尤其深海環境特殊，包括了高壓、低溫、高鹽、極端pH等，這一特殊環境中蘊藏著大量的稀有微生物資源。由于深海微生物產生的酶往往具有耐高溫、耐高壓和耐鹽堿等特點[7]，在一些較為苛刻的工業環境中表現出極大的應用價值。因此，從海洋微生物中發掘新的酶資源受到越來越多的關注。

本研究從海底淤泥中篩選到一株產甘露聚糖酶的海洋細菌，經分子生物學鑒定該菌株為解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens），并初步研究了該菌株的最佳產酶條件，為進一步利用該海洋菌株生產甘露聚糖酶奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品與試劑 海底淤泥樣品取自廈門深海；Taq DNA聚合酶、PCR試劑、DNA Marker等均購自寶生物工程（大連）有限公司；槐豆膠、低熔點瓊脂、蛋白胨和酵母粉購自英國Oxoid公司；UNIQ-10柱式DNA膠回收試劑盒購自上海生工生物工程技術服務有限公司；其他試劑均為分析純。

1.1.2 培養基

1）選擇培養基。魔芋粉20.0 g，酵母膏20.0 g，NaCl 6.0 g， MgSO4·7H2O 1.0 g， KH2PO4 1.0 g，（NH4）2SO4 2.0 g，蒸餾水1 000.0 mL，pH 7.5。

2）種子培養基（LB培養基）。蛋白胨10.0 g，NaCl 10.0 g，酵母膏5.0 g，蒸餾水1 000.0 mL，pH 7.2。

1.2 方法

1.2.1 產甘露聚糖酶菌株的篩選與鑒定 取約2 g泥樣加入到100 mL蒸餾水中浸泡2 h左右， 取適量泥樣懸液稀釋， 不同濃度梯度分別涂布在固體選擇培養基上， 37 ℃倒置培養2 d后，用0.1%剛果紅染色10 min后棄去染液，用蒸餾水洗脫，選出透明圈直徑與菌落直徑比值大的菌株[8]。將篩選出的甘露聚糖酶高產菌株在LB固體培養基上劃線培養，挑取單菌落于LB液體培養基中，28 ℃培養12～16 h，提取細菌基因組DNA。以基因組DNA為模板，利用細菌16S rDNA通用引物（fP1：5′-AGAGTTTGAT

CCTGGCTCAG-3′，rP2：5′-ACGGCTACCTTGTTACG

ACTT-3′），PCR擴增所篩選出菌株的16S rDNA， PCR反應程序為：94 ℃預變性5 min；94 ℃變性30 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸100 s，30個循環；72 ℃延伸7 min。將測序（測序交由華大基因公司完成）后的序列通過與GenBank中登錄的基因序列進行BLAST比對，確定篩選出的菌株的種屬。

1.2.2 甘露聚糖酶的活力測定 采用3，5-二硝基水楊酸（DNS）比色法測定還原糖含量[9]。取10 μL甘露聚糖酶加入到90 μL 0.5%槐豆膠底物，55 ℃反應30 min，然后加入100 μL DNS終止反應，沸水浴10 min，冷卻后加蒸餾水定容至1 mL，再取200 μL加至96孔板中，測定OD540 nm。

1.2.3 產甘露聚糖酶菌株產酶條件的優化 ①培養時間對產酶的影響。250 mL三角瓶裝入50 mL液體選擇培養基，接種2%的種子培養液，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養12、24、48 h取樣測定酶活。②培養溫度對產酶的影響。250 mL三角瓶裝入50 mL液體選擇培養基，接種2%的種子培養液，置于28、37 ℃的搖床，轉速為200 r/min培養24 h后取樣測定酶活。③碳源對產酶的影響。250 mL三角瓶裝入50 mL以魔芋粉和槐豆膠為不同碳源的液體選擇培養基，分別接種2%的種子培養液，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活。④氮源對產酶的影響。250 mL三角瓶裝入50 mL以蛋白胨、酵母粉和（NH4）2SO4為不同氮源的培養基，分別接種2%的種子培養液，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活。⑤培養基裝液量對產酶的影響。250 mL的三角瓶中裝入25、50、75、100 mL的液體選擇培養基，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活。

2 結果與分析

2.1 產甘露聚糖酶菌株的篩選

利用選擇培養基從海底淤泥樣品中篩選高產甘露聚糖酶的菌株。結果發現一株菌落形態光滑的海洋細菌，出現較大、較清晰的水解圈（圖1）。

2.2 產甘露聚糖酶菌株的鑒定

LB液體培養基培養細菌過夜后，抽提細菌的基因組DNA。以基因組DNA為模板，利用16S rRNA通用引物PCR擴增16S rDNA，結果見圖2。由圖2可知，擴增的16S rRNA條帶清晰、特異，將回收的16S rDN段送至華大基因公司測序。與GenBank中登錄的基因序列進行BLAST比對，結果發現與解淀粉芽孢桿菌的16S rRNA同源性為100%。根據基于近緣種的16S rDNA序列構建的系統發育樹，該菌株與DSM11031和B-23049（T）形成一個分支，有100的自展值（圖3）。將該菌株命名為Bacillus amyloliquefaciens T27。

2.3 培養時間對產酶的影響

利用以魔芋粉作為選擇培養基的惟一碳源，接種2%的種子培養液，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養12、24、36、48 h后取樣測定酶活，研究培養時間對產酶的影響（圖4）。由圖4可知，24 h內甘露聚糖酶活力隨培養時間的延長呈現上升趨勢，并在24 h達到最高點；24 h后甘露聚糖酶活力緩慢下降。這與菌株的生長速率以及酶的表達量、失活速率是基本一致的。

2.4 培養溫度對產酶的影響

利用以魔芋粉作為選擇培養基的惟一碳源，接種2%的種子培養液，置于28、37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活，研究培養溫度對產酶的影響（圖5）。由圖5可知，37 ℃培養條件下甘露糖聚酶活力比28 ℃時高出大約20%，37 ℃培養溫度對菌株產酶更有利。

2.5 碳源對產酶的影響

天然菌株通常為誘導產酶，不同的碳源由于其化學結構的不同，對菌株的誘導產酶也不同。250 mL三角瓶分別裝入50 mL以魔芋粉和槐豆膠為不同碳源的選擇培養基，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活（表1）。從表1中可以看出，菌株在以魔芋粉作為惟一碳源時，產酶效果明顯優于槐豆膠。

2.6 氮源對產酶的影響

氮源對發酵產酶有重要影響。250 mL三角瓶分別裝入50 mL以蛋白胨、酵母粉和（NH4）2SO4為不同氮源的培養基，分別接種2%的種子培養液，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活（表2）。從表2中可以看出，菌株在以酵母粉作為惟一氮源時，產酶效果明顯優于其他氮源。

2.7 培養基裝液量對產酶的影響

培養基裝液量直接影響搖瓶發酵中細菌生長的氧氣量，從而影響發酵過程中菌株的生長和產酶能力。250 mL的三角瓶中裝入25、50、75、100 mL的液體培養基，置于37 ℃的搖床，轉速為250 r/min培養24 h后取樣測定酶活（圖6），由圖6可知，50 mL培養基裝液量產酶活性最高，達到98.0 U/mL，培養基中氧氣含量直接影響解淀粉芽孢桿菌T27的產酶量。

3 小結與討論

甘露聚糖酶在生物能源、飼料和食品工業中有著廣泛的應用，甘露聚糖酶的發酵優化和重組表達能夠為工業生產這類酶提供參考。通過透明圈法篩選得到了能夠水解甘露聚糖的海洋細菌菌株，其中解淀粉芽孢桿菌T27在甘露聚糖平板上能夠顯示出相對較大的水解圈，而且相對于其他海洋細菌的水解圈，解淀粉芽孢桿T27水解圈透明度較高。

解淀粉芽孢桿菌T27在以魔芋粉為碳源，酵母粉為氮源，蛋白胨為蛋白水解物，（NH4）2SO4為無機氮源的培養基上產酶效果最好。魔芋粉的主要成分為葡甘露聚糖，而葡甘露聚糖是天然的甘露聚糖以β-1，4-D-吡喃甘露糖苷鍵連結而成的線狀多糖，加上部分葡萄糖殘基形成的[10]?；倍鼓z主要為半乳甘露聚糖，主要是以β-1，4-D-吡喃甘露糖苷鍵連結而成的線狀多糖，加上部分修飾的半乳糖殘基形成[11]。這表明解淀粉芽孢桿菌T27甘露聚糖酶在葡甘露聚糖的誘導下表達好，可能與甘露聚糖酶的水解特性和甘露聚糖酶基因的啟動子的特異性有關。不同的氮源，其氮元素的配比和含量上都有明顯的區別，這在甘露聚糖的表達誘導上能發揮主要作用。解淀粉芽孢桿菌T27培養24 h產酶活性最高，這與芽孢桿菌的生長特性以及甘露聚糖酶的表達特性有關。培養基的裝液量主要影響容氧量。當裝液量過高時，容氧量過低，會影響菌體生長，從而影響產酶；當裝液量過低時，搖床轉動時會產生過大的機械剪切力，使菌體難以與營養成分粘附，導致產酶降低。

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[9] 張龍翔，張庭芳，李令媛.生化實驗方法和技術[M].北京：高等教育出版社，1981.10.

第9篇：海洋微生物研究范文

論文摘要：針對我院以往的微生物實驗教學中存在學生動手能力不強的問題，筆者采用改善實驗條件、優化實驗內容、重視預習、鼓勵學生參與實驗準備和教師科研課題，考核方式多樣化等方式對微生物實驗教學進行了改革。結果表明，通過教改提高了學生觀察、思考、分析和解決問題的能力，培養了學生勤奮、嚴謹的學風和科學的態度，學生不僅牢固地掌握了微生物學的基礎知識和基本概念，而且初步具備了從事微生物應用和研究所需的基本方法和技能，為他們將來工作或進一步深造奠定了較好的基礎。

微生物學是生物類學科一門重要的專業基礎課，它涉及面廣、應用性強、受益面寬、發展迅速，既是生命科學理論研究的核心，又是一門應用性極強的學科，對生命科學和生物工程技術的發展起著巨大的推動作用。微生物學實驗是微生物學的重要組成部分，是現代生物學技術的重要基礎，其獨特的實驗技術在學科的發展中占據著突出的位置。我院微生物實驗課面向生物工程、食品工程、生物技術、水產養殖等專業開設。為使這些專業的學生能熟練掌握微生物學實驗技術和操作規程，培養他們觀察、思考、分析和解決問題的能力，增強他們的創新意識，樹立實事求是、嚴肅認真的科學態度以及勤儉節約、愛護公物的良好作風，我們從2003年開始對各專業微生物實驗課做了相應改革探討，以期達到較好的效果。

一、 我院以往的微生物實驗教學存在的問題

1.教師包辦多，儀器經費有限，造成學生動手少。

我院以往的實驗課教學從教學內容的選擇、實驗思路的設計、實驗器材的準備，甚至實驗的預期結果都由教師一手包辦，到實驗課上學生只是按照教師的指令按部就班地完成而已，這就造成了學生的依賴思想，課前不預習，實驗過程中不認真、不主動，結果分析不到位。另外由于儀器設備及經費限制，一個小組往往2—4人，實驗中有人做，有人看，有人當記錄員，這樣部分學生養成不愛動手的毛病，只要“認真”抄襲同組同學的數據照樣能寫出完美的實驗報告。這樣不僅錯過了動手能力培養的機會，而且養成了投機鉆營的惡習。

2.時間安排不合理，不利于學生觀察分析。

微生物學實驗課時間安排一般較緊，每周1次或兩周1次，每次3—4學時，有些實驗內容，如微生物的分離、培養、生化反應、生長曲線測定等，需要培養18小時以上才能觀察分析結果，一次實驗課難以完成。如果第二次課再觀察結果，就難以保證實驗結果的正確性和連續性，因此教師通常自行安排課間或課余時間進行。有些小組不來，有些小組派代表來觀察，即使全部到齊，也由于時間短而緊張，導致學生觀察不仔細，出現問題也無心分析和解決，由此影響了分析和解決問題能力的提高。

3.考核方法單一，導致學生忽視實驗操作過程。

以往學生成績的評定主要看實驗報告，學生單純地為實驗報告而做實驗，一旦操作出現錯誤或沒有達到預期的實驗效果，不是就此分析原因、總結教訓，而是為了實驗報告得到教師的“好評”而編造數據，甚至抄襲他人的結果。這種考核方式也導致了學生對實驗過程的不重視。

4.前后項目安排不合理。

以往的實驗項目，內容連貫性不強，一學期下來，學生感覺做了不少實驗，但實際應用時不知所措，無從下手。

二、教學改革采取的方式措施

1.提高認識，合理利用現有條件。

我院微生物課程組的十多名教師，在分析問題的基礎上，集思廣益，統一認識，改變過去一包到底的做法，給學生動手留出足夠的空間。學校近年來也加大了資金投入，不僅實驗室寬敞明亮，實驗所需儀器設備一應俱全，還添置了不少精密儀器，如奧林帕斯數碼攝影顯微鏡、全自動熒光顯微鏡、大小不等的生物反應器、全溫振蕩培養箱、冷凍干燥機、超聲波粉碎機等，這樣既保證了實驗教學的高質量完成，又給教師提供了很好的科研條件，教師吸納學生參與科研活動，又進一步促進了學生動手能力的提高。

2.合理安排實驗內容及開出順序，增強其連貫性和實用性。

我院的微生物實驗內容既要考慮基礎知識和基本技能的培養，又要照顧各專業的特點，所選內容應覆蓋微生物學的基本操作技能，尤其應突出微生物學獨特的基本技術，如顯微鏡技術、無菌操作技術、接種和分離技術、培養技術等，既有簡單的、基礎的小實驗，又有一些設計性和綜合性實驗，注意實驗技術與基礎理論的銜接，同時避免與其他學科實驗內容的重復，以便于學生建立正確、全面的實驗概念。

首先，在總體上，強調基礎性和系統性，突出微生物學的基本實驗方法和基本操作技術，如微生物形態結構觀察中的染色技術，培養基的制備及各種滅菌技術，微生物的分離、純化、培養及保藏技術，微生物生理生化特性測定技術及無菌操作技術等。其次，從專業的特點以及將來可能從事的工作性質出發，盡量安排一些選修的內容。第三，從簡單的驗證性實驗向綜合性實驗發展，將有關實驗內容有機結合起來，安排在一次實驗課上或前后連接，既節約了課時，又增強了實驗的綜合性，也有助于學生判斷、分析能力的提高。如將細菌革蘭氏染色與細菌特殊結構觀察、測微技術、顯微鏡直接計數法結合，微生物分離、純培養技術與微生物鑒定結合，微生物紫外誘變與平板菌落計數法結合，各種理化因素對微生物的影響與微生物對碳、氮源利用的結合，微生物生長曲線的測定與生理生化反應的結合等。實驗改進后，一環緊扣一環，中途如有一次失敗，就會影響到以后的實驗結果，這樣學生對自己的結果關心得多了，動手操作的興趣和能力也大大提高了。

3.重視課前預習，積極參與實驗準備工作。

微生物實驗內容比較繁雜，因課時限制，有時一次課要做多個實驗項目，如果實驗前不進行充分的預習，學生只能按板書內容和教師所講悶頭去做，對實驗的全過程就知其然而不知其所以然，這樣勢必影響學習效果。所以我們要求：（1）每次實驗前，學生必須閱讀有關內容，了解實驗目的、原理和內容，在做實驗之前對要做什么、怎么做、關鍵步驟有哪些、預期效果如何等要做到心中有數，這樣減少了實驗的盲目性，做起來就會得心應手。（2）讓學生參與實驗準備工作，如玻璃器皿的洗滌、包扎，無菌水的分裝、滅菌，試劑和培養基的配制，儀器的調試、保養等工作，這樣不僅緩解了教師人手不足的問題，更重要的是增加了學生動手的機會。同時學生在準備實驗的過程中，還學到了實驗課之外的知識，增強了責任感，培養了嚴肅認真的科學態度。此外，學生和教師一起準備實驗還有利于師生的溝通，便于教師及時發現問題，糾正錯誤。

4.提問精講加小結，切實提高課堂效果

課前要求預習，但部分學生自覺性較差，如果不檢查，預習就會流于形式。因此，實驗課開始時，教師對要求預習的內容以提問的方式進行抽查，或者提前幾分鐘先讓學生簡要試講，然后由教師給予補充和糾正。既可以強調重點，又可以使學生記憶深刻。

教師精講，關鍵示范。教師的講解和示范是必不可少的環節，但必須簡潔明了，講清該實驗的實際應用、關鍵步驟、具體要求和歷屆學生易出現的錯誤等問題，關鍵操作要進行演示。盡可能騰出更多的時間讓學生多動手、多練習，充分發揮學生的主體作用；實驗過程中，教師巡回指導，細心觀察學生操作的每一個環節，隨時發現正在發生或可能發生的問題，發現問題教師時親自動手示范，及時糾正錯誤，做到一絲不茍，培養學生嚴謹的學風和科學的態度。為了加深學生們的印象，還可抽時間讓學生過關簽名，努力做到讓每位學生都能正確、熟練地掌握微生物學的基本實驗技巧。鼓勵學生勇于創新，引導他們多觀察多思考。如果實驗中出現異常，不要輕易放過，教師要引導學生認真分析，找出原因，提出改進意見，并在條件允許的情況下，鼓勵學生重新實驗，這樣可以使學生收益更大。

下課前小結，是大家容易忽視的問題，發揮得好可以起到畫龍點睛的作用。由于學生之間的差別、教學安排、技術因素等原因，容易使實驗課結束時草草收場，結果一些學生的疑點和錯誤得不到及時解除和糾正，這一點在操作考試時表現得非常明顯。因此教師應在每次實驗課結束前，最好利用很短的時間對本次實驗進行小結，糾正普遍性的問題，解釋某些實驗現象，表揚實驗做得好的小組或學生。實驗結束后要求學生將用過的物品清洗干凈，擺放整齊，原始數據經教師看過簽字后才能離開實驗室，以此培養學生嚴謹的學風和科學的態度。

5.鼓勵學生參與科研課題，拓展視野。

實驗課因受課時、資金等因素的限制，只能安排一些最基本的內容（與前面的綜合性實驗內容有矛盾，看看如何調整）。較深的內容、耗時較多的內容、顯示專業特色的內容就不可能面面俱到，唯一的辦法就是課外彌補。我們在教學中體會到，不少學生希望動手，掌握更多知識的欲望非常強烈，就看教師怎么去引導。食品專業的學生喜歡食品原料或產品中微生物指標的檢驗，生物工程專業的學生則喜歡利用微生物來生產工業產品，生物技術專業的學生則想利用微生物生產基因產品，水產養殖專業的學生則想篩選生物制劑，防治水產動物疫病。根據以上情況，我們提倡學生通過參與教師科研課題，“自謀生路”；申請學校和系部立項的學生課題，“找米下鍋”，期末參加綜合大實驗，或者組建興趣小組等形式提高自己的綜合能力，實驗室也全天候為他們開放，教師主動熱情地為他們“分憂解難”，形成了較好的學習氛圍。有的選了食用菌菌絲體培養及DNA提取，有的選了食用菌栽培，有的選了市場酸奶樣品的檢測，有的選了海洋微生物產抗生素或者產酶菌株的篩選等等。選題之后，學生們一邊去上網或圖書館查資料，了解前人的研究成果，一邊編制自己的計劃，摸索實驗條件，干得不亦樂乎，實驗結束時提交總結報告或者論文。通過鍛煉，學生們開闊了視野，提高了分析問題和解決問題的能力。從前幾屆畢業的學生看，參加各種訓練的學生做畢業論文時能很快進入角色，論文的水平也大大提高，有些學生在畢業前后就有一兩篇；另外，通過鍛煉，學生適應社會的能力強了，有些學生還沒畢業，就利用自己所學的微生物知識幫家人和親友脫貧致富，幫企業分析市場，研究開發新產品。

6.考核方式多樣化，將操作能力培養貫穿始終。

我們的微生物學實驗與理論可單獨設課。實驗課的考核包括平時考核和期末考核兩部分。教師制定合理的考核標準，并在第一節課予以公布。平時考核成績占總成績的60％，主要考核學生的出勤、預習、回答問題、實驗操作的態度和結果以及實驗報告的寫作水平。期末考核包括操作考核和實驗理論筆試，占總成績的40％。操作考核內容包括器皿的包扎、接種和制片技術、顯微觀察、微生物分離和培養、微生物計數、培養基的配制及滅菌等，教師對這些內容進行編號，讓學生抽簽進行單人考核，形式以動手操作為主，輔加一些口試，操作不及格者必須補考。實驗理論筆試內容包括原理、試劑用途、注意事項、結果分析、實驗方案的設計等。通過考核，督促學生進一步熟悉實驗內容和儀器的使用方法，彌補了實驗中的不足?？记霸S多學生主動到實驗室查漏補缺，反復操練，生怕出錯，在一定程度上起到了積極的作用。另外，考核學生的同時也是對教師的教學效果的檢查，因此對教師改進教學也有一定的促進作用。

7.建立實驗項目卡和實驗檔案，為進一步教改提供積累。

實驗檔案的收集，是一個學校教學成果的體現，也是教學經驗的積累和進一步改革的基礎，這個思想始終貫穿于我們的教學過程。每個實驗項目建有卡片，每個卡上有實驗目的、原理、操作要點、注意事項、所用的儀器臺套數，消耗材料的多少等內容，即使新手準備實驗也會一目了然。檔案中有教師的預實驗報告，記載著教師的試做過程、心得體會和改進意見，實驗員有準備實驗記錄和開出記錄，實驗設備記錄本上有使用記錄，教學檔案室存有歷屆學生的實驗報告、綜合大實驗的總結報告、學生的平時成績記錄、實驗理論考試試卷和總評成績，這些原始材料的積累，為以后的改革提供了很好的參考。

三、總結經驗，深化改革

1.教學改革后的效果

通過以上改革，學生認識到了本課程的重要性，大大激發了他們上好實驗課的熱情；更加牢固地掌握了微生物學的基礎知識和基本概念，具備了從事微生物應用和研究所需的基本方法和技能，為后續課程的學習和將來順利完成畢業論文提供了有力保障；提高了他們觀察、思考、分析問題和解決問題的能力，培養了勤奮、嚴謹的學風和科學的態度，為他們將來工作或進一步深造奠定了較好的基礎。

2.深化改革的設想

21世紀是知識經濟的時代，是充滿競爭的時代，這種競爭的核心是人才的競爭，因此，作為高等教育，培養“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的高質量人才是時代的要求，其具體表現在：（1）具有滿足工作的知識和基本工作能力；（2）獲得新知識、新技術的能力；（3）具備科研創新的基本素質和能力。

對照21世紀對人才的需求，我們還有許多工作要做，總結起來有以下幾點：（1）進一步加大資金投入，添置與適應現代科技發展的儀器裝備，爭取更多的科研項目，使更多的教師和學生投入進來。（2）加強教師和實驗技術人員自身的學習，不斷提高業務和技術水平，將更多的新方法、新技術介紹給學生，更好地發揮教師的主導作用。（3）加大微生物學實驗室對學生的開放程度，包括時間、空間和實驗項目的開放，使學生有更多的機會和自由空間去選擇實踐，進一步提高他們分析問題、解決問題和科技創新的能力。

參考文獻:

[1]董新嬌，吳楚.微生物學教學改革的探索[J].溫州師范學院學報(自然科學版) ，2002，23（3）:76-78.

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