海洋微生物研究精选(九篇)

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第1篇：海洋微生物研究范文

【关键词】海洋微生物学 实验教学 积极性

【基金项目】上海市教委重点课程（海洋微生物学）建设项目。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0145-02

海洋是我国21世纪经济社会发展的前沿领域，建设“海洋强国”是我国一直以来的伟大构想和长远的目标。作为我国为数不多的海洋类高校之一的上海海洋大学，有义务，有责任为国家输送大批量专业的、高素质的海洋人才。海洋微生物学是海洋类专业本科生教育中一门重要的专业基础课程，对现代与未来人类的生活、生产及社会经济发展也有直接或间接的影响作用。海洋微生物学课程分为理论课程与实验课程两个部分。实验课可以让学生将课堂所学的理论知识用于实践当中，深化了学生对所学知识的理解，培养了学生的动手实践能力，为将来从事海洋类工作打下了夯实的基础。但是就近些年的海洋微生物学实验课程的实施情况来看，其课程内容更贴近于普通微生物学实验课程，实验内容枯燥无趣，课堂氛围不活跃，考核体系不完善等问题也存在已久，这样的情况直接影响了学生们上课的积极性。因此“如何通过海洋微生物学实验课程的改革来提高学生在实验课程中的积极性？”是一个急需解决的问题。本文主要从丰富海洋微生物学实验内容、提高学生主观能动性、改变传统的考核观念三个方面对海洋微生物学实验课程进行改革，从而提高学生在海洋微生物实验课上的积极性，让学生们切实掌握实验技能，成为实践能力强的海洋专业人才。

一、丰富海洋微生物实验内容

海洋微生物学隶属于微生物学，因此海洋微生物实验内容既要包括传统微生物学实验，又要具有海洋特色。一般，微生物实验课程教学内容由显微镜的使用、细菌等形态的观察、革兰氏染色、培养基的制备等基本实验构成[1]。而海洋微生物学作为具有海洋特色的专业基础课程，其实验的对象就不能是普通的模式菌，而是海洋中的细菌、硅藻、单细胞藻类等海洋微生物。在课程内容方面，笔者所在团队也针对海洋特色做了相应的改革，将实验内容的重点集中在海洋微生物的纯种分离与保种、海洋细菌与硅藻的培养及计数以及海洋细菌DNA的提取及检测等方面[2]。这些实验内容的设计与先后次序的安排基本上能够形成一套系统的、完整的研究海洋微生物的实验流程，而具有一定难度的海洋细菌DNA的提取及检测也是研究海洋微生物最基本的分子手段。另外，在实验内容上还增加了海洋硅藻的形态观察，自然微生物被膜的叶绿素测定等，使整个实验体系更加丰富，完善。这样的内容改革，将海洋微生物学基础理论课与实验课紧密地联系起来，让学生更加清晰的了解到海洋微生物的概念，将书本知识用于实验，在实验中更深地理解基础理论。同时，也让学生在实验过程中能够了解并掌握PCR技术、细菌分离技术、荧光显微镜的使用方法等热门技术与方法，提高学生的综合能力。

二、提高学生的主观能动性

在高等教育教学中，如何提高学生的主观能动性一直都是老师所要攻克的一个难题。在海洋微生物学的理论课堂上，笔者所在团队通过多媒体平台的辅助教学、开放式讨论课程的加入，以及前沿研究介绍的方法来调动学生学习的主观能动性，并取得了一定的成绩[3]。而实验课在教学模式等方面的改革空间较小，不易于学生自主学习的发展与进程。想要在实验课上也将学生的自主能动性调动起来，需要理论课与实验课相结合，老师和学生相配合。在排课时，需要将理论课与实验课穿插安排。实验课前的理论课上，老师对实验课所要涉及的内容进行讲解，并将实验课的研究内容告知学生。学生根据实验课的分组，以小组为单位做好充分的课前预习。学生需要根据理论课上布置的实验课内容，结合自己所学知识点，查找资料，并整理出实验课所做实验的目的、原理、步骤及注意事项等内容，汇总成自己设计的实验方案。到了实验课时，老师的授课方式也不能像以往那样，将实验步骤写在黑板上，让学生们照着葫芦画瓢的完成实验即可。而是应该循循善诱，一步一步引导学生自己独立思考独立完成实验。例如，在开课前让每一个小组的学生将自己小组所设计实验方案打印出来，分发其他的小组。然后再课堂上给学生们发表讲解实验方案的机会，通过各小组讨论以及老师的指导与修正确定最终的试验方案。如果有坚持己见的小组也没有关系，就让学生按照自己的想法去做。如果实验成功，则总结其原理及意义，如果不成功，则总结其原因并找出解决的方法。这样灵活而充满自主性的实验课授课教学方法，可以让学生自己来支配实验的进程，在实验的过程中巩固理论课知识，锻炼其组织能力，调动其学习的自主能动性。实验中，老师应注意激发学生的兴趣，多加鼓励学生踊跃发问， 让他们敢想、敢怀疑、敢问。即使某些问题非常可笑， 某些发现、探索是错误的， 老师也不要进行冷嘲热讽，而应该从积极的方面加以鼓励， 并帮助学生分析他们错误的原因，从而使学生对海洋微生物实验的兴趣大增。与此同时，本实验课程的完成是建立在学校提供的公共实验室平台和个人实验室平台上的，这样既可以完成一些基本的经典的实验，也能够开展一些相对前沿的实验；既可以扩展学生的视野、调动学生的积极性也可以帮助选拔具有优秀科研潜质的学生。在课堂以外，鼓励对科研感兴趣的学生参与到教师的科研项目中，和老师、研究生等一起研究并探讨海洋微生物学实验的奥秘；鼓励学生申报大学生创新项目等实验项目，以期在老师的指导下，发挥自己的聪明才智通过自己的勤奋完成实验的项目，同时，增加自己的实验兴趣和提高自己的实验综合能力。

三、改变传统考核观念

海洋微生物学实验课程的考核方式一直存在问题。一般，实验课的考核方式都是以实验报告主，这会导致学生之间经常会出现相互抄袭、敷衍了事的现象，同时也让老师很难了解到学生的真实水平。因此，我们需要加强对于实验细节的把控，改变以往只注重结果的报告形式，突出实验过程的重要性，要求学生真实的反映出在实验过程中遇到的问题，并针对问题加以解决，使学生全身心的投入到实验当中。此外，课堂上回答问题、小组讨论、遵守实验室规章制度等也纳入考核范围，以提高学生对实验的重视程度，也能更好的反应学生的学习效果[4]。

四、结语

海洋微生物学实验课程是海洋微生物学的重要组成部分。如何培养学生更好的学习海洋微生物学实验课程，这是一个教学相长，师生互动和“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的过程。为此我们要以学生为本，充分调动起主动性和探索性，提高学生主动发现问题，解决问题的能力，为培养高质量的海洋人才打下基础。

参考文献：

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作者简介：

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统的重要组成部分，深海微生物由于其在生态、资源、环境等方面的重要性，越来越受到人们的重视。本文对深海微生物研究开发的历史和进展进行概述。

关键词： 深海微生物； 研究； 开发

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，占到海洋总面积的3/4，而其中深海沉积物覆盖了地球表层的50%以上。深海及深海沉积物中的微生物生存面临高压，低温或高温、黑暗及低营养水平等几个主要极端环境，长期以来一直被认为是一片“荒芜的沙漠”。20世纪中期，深海测量技术发现深海洋底也有高山峻岭，全世界有8万公里长的山脊蜿蜒在各个大洋，大洋中山脊的发现使人们认识到海洋环境与陆地环境的统一性。1977年美国“阿尔文”号深潜器最早在太平洋上的加拉帕戈斯群岛附近2500米的深海热液区发现了完全不依赖于光合作用而独立生存的独立生命体系。位于生命体系金字塔底部的是微生物，能直接利用深海火山口喷出的硫化物、氮化物、甲烷等低分子化合物作为食物和能源，合成各种生物大分子如蛋白质、糖等。位于金字塔上部的是一些大型生物包括长管虫、蠕虫、蛤类、贻贝类，还有蟹类、水母、藤壶等特殊的生物群落。有人将这样五彩缤纷、生机勃勃的海底生物世界称为海底“生命绿洲”。目前已经有几十个深海热液区生物体系被研究，这种依靠地球内源能量支持，在深海黑暗和高温的环境下，通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”的发现使人类对深海环境以及生物圈有了更进一步的了解。在目前已发现的各种极端环境中深海蕴藏着的生物资源极为丰富，其中最主要的是深海微生物，但这些微生物大部分还鲜为人知。深海环境下极端微生物的研究不仅是目前生命科学最前沿的领域之一，也是海底深部生物圈研究和海底流体活动研究重要的组成部分。该项研究将回答生命起源、生物进化、外太空生命探索等生命科学的重大问题并带动包括21世纪地球科学内的其它学科领域的重大发展。2001年美国国家科学基金(NSF)在其题为“Ocean Science at the New Millenium”的科学发展展望报告中，将海底流体活动研究列为海洋科学今后十年最重要、最有可能取得重大突破和科学发现的前沿研究方向之一，生命科学与海底地球物理、地球化学等在上述研究中将占据重要地位。于2003年10月份开始的整合大洋钻探计划(IODP)将深部生物圈和洋底、海底列为该计划中三大科学课题之一。深海深部生物圈的发现是对“生物圈”广泛范围的进一步了解。虽然海底采集沉积柱状样已经有近80年的历史，大规模的系统研究开始于1968年的深海钻探计划。“深海钻探(DSDP，1968～1983)”、“大洋钻探(ODP，1985～2003)”和“综合大洋钻探(IODP，2003～至今)”等深海研究的三部曲，是国际地球科学历时最长、规模最大，也是成绩最为突出的合作研究计划。大洋钻探计划ODP以独特的视角为我们呈现出另外一个生命世界――掩埋在洋底沉积物中和地壳中的生物圈。在数千米深海海底存在着由微小的原核生物组成，数量极大的生物群，有人估计其生物量相当全球地表生物总量的1/10。与热液口“自养”的微生物不同，深部生物圈的原核生物依靠地层里的有机物实行“异养”。深海大洋中生物圈的发现，让人类认识到地球生态系统的真正基础在于原核生物。正是这些原核生物多种多样的新陈代谢过程，产生了多种多样生物地球化学效果，在此基础上建立了地球的生态系统。微生物总是出现在它们能够生存的一切物理、化学、地质环境中，这似乎是一条基本规律。那些在极端环境中生长并通常需要这种极端环境正常生长的微生物被统称为极端微生物。极端环境涵盖了物理极端环境(如温度、辐射、压力、磁场、空间、时间等)、化学极端(如干燥、盐度、酸碱度、重金属浓度、氧化还原电位等)和生物极端(如营养、种群密度、生物链因素等)，海底被认为是上述极端环境中的极端。在深海环境中广泛存在着嗜酸(pH3以下)、嗜碱(pH10以上)、嗜盐(25mol/L以上)、嗜冷(可达0℃以下)、嗜热(120℃以上)、嗜压(500大气压以上)微生物。深海环境下极端生物特征的研究也为生命极限的研究提供了良好的生物材料并对外太空生命探索不断提供新的线索和依据。科学家们设想：既然在如此严酷的极端环境下微生物还能很好地生存，那么在火星上也会有生命存在。深海微生物学的建立应该追溯到上世纪70年代，美国Scripps海洋研究所Yayanos教授设计、改进高压培养罐并于1979年首先分离出深海嗜压菌，1989年Bartlett首先分离出压力调控的外膜蛋白(OmpH)。1990年日本三菱重工和三洋公司开始为日本海洋科学技术中心研制深海微生物高温/高压培养系统，1994年才完成，耗资七亿五千万日元。该系统的建设和深潜、采样系统的建设极大地推动了深海生物圈的研究进步。1995年Kato等分析了一个压力调控基因簇，1999年Nogi等从马里亚纳海沟分离、鉴定出极端嗜压菌Moritella yayanosii［1～3］；2003年日本、美国和意大利相继展开了深海嗜压菌Shewanella violacea DSS12和Photobacterium profundum SS9全基因组测序［4，5］；2005年3月P.profundum SS9全基因组序列及初步分析在Science上发表［6，7］。除了巨大的科学研究价值，深海微生物研究还具有极大的经济、社会价值而引起广泛的关注。深海生物处于独特的物理、化学和生态环境中，在高静水压、剧变的温度梯度、极微弱的光照条件和高浓度的有毒物质包围下，它们形成了极为特殊的生物结构、代谢机制系统。由于这种极端的环境，深海生物体内的各种活性物质，特别是酶，具有高度的温度耐受性，高度的耐酸碱性、耐盐性及很强的抗毒能力。这些特殊的生物活性物质是深海生物资源中最具应用价值的部分。除了发展、改进海洋微生物的分离培养方法获得新的海洋微生物，筛选活性物质外，应用基因组学研究方法，构建海洋微生物基因组文库，通过研究，操作海洋微生物遗传基因，来获得新的海洋微生物活性物质，这是探索海洋特别是深海微生物资源，研究开发海洋新药物的必然而有效的选择，也是目前深海微生物资源开发的热点。概括来说，深海生物在以下几个方面具有潜在的应用价值：

1 工业应用

工业生产常常要求一些特殊的反应温度、酸碱度并加入一些有机溶剂，在这种条件下，普通酶无法保持活性，因此，依赖酶的工业必须花费大量资金采取特殊的工艺以保持这些酶的活性，从而大大提高了成本，而极端酶在普通酶失活的条件下仍然能保持较高的活性，所以在工业上有着广泛的的应用前景。目前已经有高温聚合酶、糖酶、淀粉酶、蛋白酶等几种极端酶开始工业化生产，并且已经创造了数十亿美元的经济效益。

2 医药应用

从生物体内研制药物治疗人类的各种疾病由来已久。由于越来越多的病原菌或病毒对目前的药物产生了抗药性，并且不断产生新的疾病。因此从海洋中筛选新的生物药物成为海洋药物研究开发的方向。深海生物由于环境的独特性而成为新型特效药物、抗肿瘤、抗病毒、降压降脂等药物的来源。目前国际上在深海药物的筛选方面还未见太多报道，但是可以预料它的前景将是十分广阔的。

3 环境保护

在海底，由于动物尸体聚集、火山喷发等原因造成有毒物质及硫化物等对陆地生物有害物质的浓度较高，而生存在这里的微生物能分解这些物质并以其为能源繁衍生息，因此，这些生物在清除地球表面的重金属、石油等污染物方面具有重要的应用价值。目前日本科学家已经从深海中筛选到具有较高的石油分解能力的菌株，并已开展了应用研究。从20世纪后期开始，随着深海技术能力的提高，越来越多的国家投身于深海研究的前沿领域。目前的深海载人潜器下潜深度达到6500m，无人缆控潜器ROV则可达到11000m水深，并获得最深处马里亚纳海沟深海沉积物样本，研究发现其微生物含量达到103～104/g的水平。实验室深海环境模拟也取得突破进展，已分离鉴定出嗜压、嗜碱、嗜酸、嗜盐、嗜冷、嗜热等极端微生物。目前国际上进行深海微生物研究的国家主要分布在欧洲，美洲及亚洲，其中美国、日本、德国和法国都是深海微生物研究的主力军。目前，在深海微生物的分离培养、多样性调查、功能基因研究和适应性机制研究(如深海嗜压菌的嗜压机制)等方面取得了一定的进展；各类极端微生物在工业用酶、工具酶、环境修复以及生物活性物质等方面的开发应用也有了突破，使人们看到了深海微生物开发的巨大潜力和广阔的应用前景。深海生物资源尤其是微生物资源越来越得到人类的重视。随着科学的发展进步，水下工程技术和探测技术的改进和完善，人类对深海微生物的研究和开发有了更大的空间和可能性。我国深海生物基因的系统研究起步时间较晚，从本世纪初开始主要得到了国家科技部和中国大洋专项的资助。中国大洋协会依托国家海洋局第三海洋研究所成立了中国大洋生物基因研究开发基地，研制、配备了一批船载和实验室深海微生物培养专用设备。在深海设备的支持下，真正意义的深海微生物研究得以开展。到目前为止，基础研究主要开展了深海微生物在物质循环中的作用；极端微生物分离、培养；微生物遗传、代谢研究，深海极端环境下微生物适应性机理的研究等。成功分离、鉴定出各类深海嗜压、嗜热、嗜冷、嗜盐、嗜碱、嗜酸微生物，从中发现了多个未经报道的新种。以此为基础，正在建设国内第一个深海微生物菌株资源库。克隆了多种深海极端酶基因，进行了基因表达和分析。深海微生物抗菌、抗肿瘤活性物质筛选工作也已经开展。深海耐压菌Shewanella comra WP3已基本完成全基因组序列测定，正在开展后基因组研究。开展了深海沉积物宏基因组文库的构建，成功构建了一个深海5000米水深沉积物的cosmid基因文库，通过对克隆子的分析发现文库中微生物来源主要是一些不可培养的微生物新种，部分克隆子序列测定发现克隆子上大部分基因是新基因。目前已筛选到多个能表达生物活性物质的克隆子，正在进行序列测定。总之，深海生物研究是一个依赖于工程技术的高投入项目，我国深海生物基因资源开发利用研究的快速发展还需要更多资金和人才的不断投入。

参考文献

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第3篇：海洋微生物研究范文

关键词：生态系统 氯盐污染 防治对策

1 前言

水体盐度污染已经成为水污染中不可忽视的环境问题，当生活在淡水环境中的微生物或其他生物突然接触到高盐环境中，仅有部分微生物能存活。这是由于盐度对微生物选择的结果。将淡水微生物的存活率定义为100%，当盐度超过20 g/L，其存活率低于40%。因此，当盐度超过20 g/L，一般认为用淡水微生物不能存活。可见，淡水中盐度的变化对水环境中生态系统有着重要的影响。

2 氯盐对水环境生态系统的影响

2.1浮游生物

盐度升高会引起浮游植物生物量降低，减少浮游生物的种类，降低浮游生物多样性，会使浮游生物群落向耐盐类型方向演替。申屠青春等人[1]对山东省高青县某盐碱池塘中的盐度对浮游生物的影响进行研究，结果表明，盐度对浮游生物的影响与盐碱池塘中业已存在的浮游生物的耐盐性密切相关，若超出盐度耐受范围，浮游生物将由于渗透压平衡被破坏而死亡。盐度升高，一些耐盐性差的浮游生物总生物量等有明显下降趋势，较耐盐性的种类占优势；Green等[2]在盐度为1.5～450的内陆湖浮游生物调查中发现在盐度大于20的水体中轮虫的种类数明显下降；美国犹他州的大盐湖盐度从1963年的2500降到1985年～1987年的500，其中浮游动物也从一种卤虫增加到一种轮虫、两种桡足类、卤虫和划蝽，从反面证明了盐度对浮游动物的影响。

2.2底泥底栖生物

盐度还会对底泥底栖生物产生影响。其中，相关研究表明，盐度升高对文蛤浮游幼体生长、存活及变态都有显著影响[2]。盐度的改变，直接体现在渗透压的改变，而渗透压的改变不仅会降低动物的代谢速率，同时也会影响代谢过程的效率[3]。陈长平等[4]认为，盐度升高促进了底栖硅藻胞外多聚物（EPS）的积累，说明EPS的存在可能有利于缓解外界的不利条件。

2.3鱼类胚胎

盐度与水温一样是直接影响鱼类胚胎发育的主要因素，盐度的升高可导致胚胎和仔鱼发育出现各种异常。相关研究表明，当盐度升高不是很大时，有利于一些鱼类（如双棘黄姑鱼）的孵化，但仔鱼活力相对较差[5]。而离高盐度废水排放口较远的水域经过水流的稀释作用，其盐度升高不会太大，可能不会对鱼类的生长产生显著的影响。

2.4微生物

盐度略微升高会增加海洋微生物总数，但盐度升高很大时，会使海洋微生物生存环境间接或直接发生很大的变化，从而使微生物总数明显下降。胡章立等[6]在研究人为因素导致的盐度变化对Kinneret湖水细菌种群的影响发现，在现有湖水盐度及细菌种群的基础上，人为增加盐度，细菌总数出现明显的增加，尤其是Cardiobacteriu、Pseudomonas和Vibrio等均大量繁殖，使得细菌总数达到很高水平。

3防治对策

针对氯盐浓度过高的原因， 可选用以下几项措施来治理。

（1） 对于沿海地区海水入侵， 应设置地下截渗墙， 切断海水入侵路径， 这是一种有效的防治措施。

（2） 尽量减少使用含有大量氯盐的清洁剂、漂白剂及织物柔顺剂， 使污废水中的氯盐浓度降低。

（3） 采用先进的处理方法解决垃圾填埋场渗滤液的问题， 例如： 以反渗透为主的膜处理工艺和高效生化处理结合膜法的先进技术等。

参考文献：

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第4篇：海洋微生物研究范文

的确，那些臭名昭著的细菌和病毒曾经在人类历史上带来过不堪回首的黑色记忆。人类最初在面对这看不见的对手时显得束手无策，比如霍乱弧菌、结核杆菌、破伤风杆菌、天花病毒等。每种病原的出现都会在人类的发展史上写下浓重的一笔。十年前的SARS冠状病毒更是让中国人至今如梗在喉，今天的H7N9禽流感更是让我们谈“禽”色变。从某种意义上说，人类的疾病史就是一部不断与病原微生物斗争的历史。

细菌学说之后的现代医学使得微生物开始显形。这种最古老的生命与生物环境间存在着各种形态的关系，比如自生固氮菌与纤维分解细菌的互生关系；真菌与蓝细菌结合形成地衣的共生关系；各种植物病原菌与宿主植物间的寄生关系；抗生素产生菌与敏感微生物间的相克、敌对的拮抗关系，等等。由于微生物的微观性以及研究手段的限制，人类至今发现的微生物种类只占自然界存在的很小一部分。

人类生存与繁育必须适应外在的大生态环境和内在的微生态环境。在长期进化过程中，正常微生物与人体动态的生理性组合形成了人体内环境的微生态平衡，共同维护机体局部内环境的稳定。人类的生存须臾离不开微生物，微生物与人类早已结成了某种共生、互生关系，它们帮助人类消化食物并提供人体必须的维生素，清除人体内的垃圾，参与生命的进程的演进。因此，肠道微生物基因组被认为是人类的第二基因组。

生活中，人类对部分有益微生物的利用早已驾轻就熟，人类利用它们制作面包、馒头、啤酒、酸奶、干酪、腐乳、调味品（味精）等食物。而在现代医学方面，1928年，英国细菌学家亚历山大・弗莱明从青霉菌抑制其他细菌的生长中发现了青霉素。此后，大量抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来，而将病原微生物及其代谢产物经过减毒、灭活或利用基因工程等方法制成疫苗，则使人类在疾病的预防和治疗领域向前迈进了一大步。

第5篇：海洋微生物研究范文

大山里走出来的生物学家

1957年3月出生于房县城关镇的邓子新，从贫困山区的农家孩子到名牌大学的教授，从农村青年到蜚声海内外的分子生物学专家，邓子新以他的勤奋和执着，走出了一条自强不息、勇攀高峰的成功之路。

1977年恢复高考，邓子新以优异的成绩考入华中农学院，成为生化系微生物专业的大学生。1982年，邓子新入了党，并以优异成绩毕业。后经人推荐，他拜师在世界链霉菌遗传系研究中心霍普伍德先生的门下。邓子新在英国没有辜负祖国、老师对他的期望，发现了链霉菌启动子在大肠杆菌中能起作用，揭示了链霉菌异源基因表达和调节的新内容，赢得霍普伍德先生的信任和欣赏，破例让他立即到东英大学注册，提前转攻博士学位。邓子新只用三年半时间，完成了别人六年才能完成的学业。1987年5月，他顺利通过博士论文答辨，戴上了英国皇家博士帽。

1988年5月，邓子新携妻子一起回到祖国。回国后，他结合国内的实际情况，在重视和强化自己基础研究能力的前提下，重点开展了应用基础性研究，中心课题是丝状细菌链霉菌抗生素生物合成的遗传学，但他们的研究进行得很不顺利。

邓子新早在英国时就对分子生物学很感兴趣，并在实验中发现一些细菌的DNA发生了降解，而另一些细菌的DNA则不降解。整个DNA的提取、电泳等过程都是一个人操作的，在同样的环境、操作方法和实验条件下，为什么不同生物来源的DNA会出现降解特性完全相反的差异呢？他很快发现，自己的新发现得不到同行的认可，一方面由于解答质疑总要花上一年半载，另一方面太新的想法容易被人看成是在“忽悠”经费，所以往往申请了也白搭。

邓子新还是个多面手，在微生物分子遗传学、抗生素药物代谢工程和化学生物学领域，发展了一系列重要抗生素产生菌的体内外分子操作技术，设计了一系列新抗衍生物，取得了一批抗生素基因簇或其药物衍生化合物的专利。虽然这些工作使他陆续获得了不少经费支持，但他一直“痴心”的这个DNA降解之谜却得不到经费支持，不得已，他就从自己的其他项目“借用”资金，国内做不成的实验，就通过国际合作来解决。

1997年，邓子新和同事已经将有关基因分离出来，分析结果显示，这些基因编码的蛋白质与硫有关。但当时他们第一次拿到DNA上存在硫修饰的证据，那时还没有遗传学、生物化学、尤其是没有化学分析的最终证据，难以服众。

2000年，上海交通大学创办Bio-X生命科学研究中心，邓子新在此中心组建了微生物遗传学团队，并从武汉来到了上海。交大看重他们的研究，给他们提供了较好的工作条件和启动经费，这无疑是项目得以顺利展开的最好催化剂。

2003年，他着手申请国家自然科学基金委的重点项目，然而答辩没有通过，说明认可的程度很低，但基金委认为这是一个有潜力的项目，因此以提供基金委生命科学部主任基金的方式给了他一笔30万元的资助。这是在非共识的情况下得到的经费，邓子新很感动，因为这毕竟是对他挑战常规的一种鼓励。

DNA骨架上第一种生理修饰之谜被破解

2007年，邓子新与其科研团队在这个原创性新领域不断努力，有一种被用作药物的DNA修饰物，原本一直是科学家在实验室中合成的，现在，中美科学家共同发现，原来细菌早就会干这件事——5种酶合力，能将硫掺入到DNA骨架中。这种被称为磷硫酰化的DNA修饰，是迄今在天然DNA骨架上发现的第一种生理修饰。

邓子新领衔的实验室与美国麻省理工学院合作，成功解析DNA硫修饰精细化学结构为“R-构象的磷硫酰”的研究成果《细菌DNA大分子上的磷硫酰化》，发表在《自然》系列之《化学生物学》网络版上。这是迄今为止在天然DNA骨架上发现的第一种生理修饰。

“这一发现，再次证明大自然蕴含无穷神秘，人类会做的事情，它早就会做了。”邓子新表示，天然DNA骨架上磷硫酰化的发现无疑构成了对DNA结构又一新的补充，如同甲基化的修饰导致了一系列新的发现一样，DNA磷硫酰化的发现将产生分子生物学领域新的“信息”流，并打开一个新的学科领域。

有关专家认为，这个新领域刚刚打开，众多研究内容的延伸可能形成一系列新的跨越不同学科的研究生长点。比如透过DNA磷硫酰化修饰找到全新功能的核酸酶，用细菌来合成磷硫酰化寡核苷酸用于生物化学和基因治疗等，都将具有重大的生物学或生物工程学意义。

期待陆地海洋领域学者一同“下海”

“陆地微生物的多样性成为天然药物的第一宝库，那么海洋就是生物多样性的第二宝库。”中科院院士邓子新如是说。“共生是海洋低等生物繁衍和生存的保障。”

随着探索和研究的进行，越来越多的化学和生物证据提示，海洋低等生物中分离的天然产物其实是由共生微生物直接或间接产生的。“我们甚至可以这样说，与海洋低等生物共生的微生物，才是许多海洋药源天然产物的真正制造者。药物产生是生物共生的需求，也是人类资源的外延。如果能够从海洋共生微生物入手，找到或克隆出相关化合物的生物基因簇，那么就可以解决药源限制的瓶颈问题，从而促进海洋药物的发展。”

我国的海洋共生体研究及海洋药物研发还处在初级阶段，存在着很多的不足和限制。对此，邓子新认为，应该鼓励陆地微生物学和化学生物学家“下海”，加强对海洋共生微生物代谢产物和功能基因簇的克隆。针对样品采集过程中各自为政、重复研究而造成资源浪费甚至破坏的情况，邓子新建议，“强化海洋生物采集技术与设备的投入，提高采集效率，同时统筹规划样品采集的利用和保护，加强相互协同，并且借鉴陆地微生物，如放线菌的研究经验，优化和完善整个体系的研究”。

由于99.9%以上的共生微生物还不能被分离培养，同时海洋微生物都是未经驯化的野生菌，因此药源制备非常费力，难以规模发酵。对于野生型微生物的特点，邓子新也有独特的理解，他认为，可以优化培养装置、发酵与代谢调控技术，或者利用分子生物学技术，将其“驯化”为易于遗传操作、发酵性能良好的微生物药物工业产生菌。

目前我国从事海洋药物研发的单位非常有限，主要集中在北京、上海、广州、青岛等几个城市。邓子新表示，期待国内外陆地和海洋领域的学者能够共同加入，利用学科交叉的优势，协同作战，共同促进我国海洋药物的进一步发展。

近几年来，我国在抗生素药物基础研究方面的优势不断增强，研究机构有高等院校、科研院所，覆盖面非常宽，研究的跨度也很大。抗生素产业涉及到各个部门，从学科来讲涉及到上中下游，从产业来讲，企业也有强烈的愿望。政府、科研机构希望通过各种不同的机制能够推动基础研究和产业发生互动。任何一个研究机构在目前的情况下都很难包打天下，从原始资源一直做到优产资源，所以我们希望资源与技术对接，基础与产业互动。在基础研究方面，通过国家建立的科研平台形成强有力的科研积累，研究人员与企业共同在生产过程中发现需求，通过资金投入、项目管理和科技政策的制定等等，促进有用资源的产业化。

第6篇：海洋微生物研究范文

关键词：降解；海藻酸钠；固定化；鞘氨醇单胞菌；COD

中图分类号：X712文献标识码：A文章编号：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

连云港近海海域污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海以及海水养殖业的发展使得海水水质恶化，赤潮等海水变质现象的发生让社会认识到海水修复技术的重要性。海水修复技术有物理修复法、化学修复法和生物修复法等［1］。化学修复法由于投加化学试剂，因此费用高且易产生二次污染［2］。物理修复法易于操作，处理效果明显，但往往治标不治本［2］。微生物固定化修复技术的主要特点是对完整的微生物细胞进行固定，可避免人为破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性，可提高单位体积水体内微生物细胞密度，并可加快细胞的流动速率，能有效地解决污染环境修复问题［3］。固定化后的微生物能长期保持活性，固定化颗粒可重复使用，节省投资，固定化细胞颗粒的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害，使其在复杂环境中和激烈的操作条件下可稳定地发挥高效性能［4］。将固定化细胞颗粒直接投加到其中，操作简单，不产生二次污染，节省投资，简化流程［5］。而有关海水养殖环境生物修复技术的研究，国内外刚刚起步，微生物修复是当前污染环境生物修复的主要形式。于伟君［6］等研究表明光合细菌能降低虾池水中有害物质、氨氮的含量，对改善虾池生态环境有明显的效果。莫照兰等［7］在实验室条件下筛选到对虾池富营养有机物具有较高降解性能的细菌，包括弧属、假单胞属、发光杆菌属等，试验结果表明这些细菌对消化虾池残饵、粪便的处理效果很明显。研究从海洋底泥中筛选出的鞘氨醇单胞菌菌株RB2256使用海藻酸钠固定后对污染的养殖海水进行生物修复，对海水中的COD进行降解，通过单因素试验和正交试验得出COD的最佳降解条件和各单因素对COD降解影响的大小，可为污染海水的生物修复提供理论依据和实践参考。

1材料与方法

1．1主要仪器与试剂

WFJ－7200型可见分光光度计［尤尼柯（上海）仪器有限公司］；TDL－4飞鸽系列离心机（上海安亭科学仪器厂）；SW－CJ－1D型无菌操作台（苏州净化设备有限公司）；pHSJ－5型实验室pH计（上海树立仪器仪表有限公司）；SHP－180生化培养箱（上海雷磁仪器厂）；HZQ－QX型全温振荡器（上海实验仪器总厂）；立式压力蒸汽灭菌器（哈尔滨东联电子技术有限公司）。

氯化钙溶液：20 mg／L，称取20 g氯化钙溶于水中，移入1 000 mL容量瓶内，稀释至标线，摇匀。

1．2海藻酸钠固定化鞘氨醇单细胞小球的制备

试验以连云港赣榆县某养殖场海水为样品，此海水样的初始COD浓度为20．50 mg／L。

1）配制2％（质量体积分数）海藻酸钠－鞘氨醇单胞菌混合液（1 g海藻酸钠加入50 mL培养好的菌液）。

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

3）倾去CaCl2溶液，用去离子水洗涤海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球至少3次（以洗涤液中不含Ca2＋为准）。

1．3试验方法

1．3．1正交试验设计试验设计有温度、小球质量、pH值、时间4个因素，分别记为A、B、C、D，每个因素设4个水平，采用4因素4水平的正交表将试验分为16个处理组，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，每处理3次重复。海水样品为10 mL。

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1．3．2单因素试验分别考察了温度、小球质量、pH值、时间、摇床转速对海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球降解COD的影响。

1．3．3比较试验考察了鞘氨醇单胞菌包埋与否对COD降解的影响。

1．3．4试验步骤用所取海水水样调节不同pH值，加入降解剂海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球，至上述A因素中不同温度的摇床中，振荡D因素中的不同时间，待振荡时间结束，过滤，测降解后海水中的COD。

2结果与分析

2．1正交试验结果与分析

由测得的降解后海水COD的值计算出降解剂的降解量和降解率，其数据见表1。由表1可以看出，降解量中极差最大的是C，其次是D、A、B，说明pH值对降解量的影响最大；再得出降解率中的极差大小与降解量的顺序一致，也是C＞D＞A＞B，说明pH值对降解率的影响最大。吸附率的方差分析如表2。由表2可知，因素A、C、D对吸附率的影响极显著，结合表1各因素对吸附率影响的主次顺序为C＞D＞A＞B，则最优方案为C3D1A1B1，即在pH值为6，振荡90 min，37℃，小球质量为0．9 g时吸附效果最佳。吸附量的方差分析如表3。由表3可知，因素A、C、D对吸附量的影响极显著，结合表1各因素对吸附量影响的主次顺序C＞D＞A＞B，则最优方案为C3D1A1B4，即在pH值为6，振荡90 min，37℃，小球质量1．2 g时吸附效果最佳。

2．2 单因素试验结果分析

2．2．1时间、温度与降解量之间的关系试验中时间试验拟定静置与振荡两种情况，取5个25 mL锥形瓶向其中加10 mL海水，再向其中加入1．0 g降解剂，在37℃水浴中不同时间测COD，其结果见图1。从图1中看出，两种情况下以振荡时降解效果最佳，主要是由于振荡时整个溶液内还原性物质是均匀分布的，降解速度均匀；静置时小球降解还原性物质是呈局部状态的，速度时快时慢。开始时降解速度较快，接下来降解速度相对变慢，到最后还出现降解量下降的现象。这主要是由于起初小球内部积累的还原性物质浓度较低，随时间变化，小球内部还原性物质的浓度增大，使降解速率减小［8］，当降解量达到最大后，小球内部的还原性物质被解析出来，降解量出现下降的现象。由图2可以看出，在相同的时间内，温度越高，降解量就越大，这主要是由于降解反应是一个吸热过程，温度越高，越有利于降解的进行。但是超过一定温度后，降解效果变差，主要是由于微生物的活性是在一定温度下表现出来的，超过或低于此温度酶的活性降低，小球的降解率性能下降［9，10］，降解效果达不到最佳。

2．2．2降解剂量、pH值对降解性能的影响由图3可以看出，增加降解剂的量可以提高降解性能，但加入过多也会降低降解性能。原因是由于降解剂的解析作用；另一方面是由于降解体系中溶质与溶剂相互作用，从而使降解性能下降［5］。

从图4中可以看出，当pH值为7左右时降解效果较佳。随着pH值的增大，降解性能呈现下降的趋势，这可能是由于在较强酸的条件下，H＋的浓度较大，结合了细菌表面的负电荷，使降解剂表面的负电荷减少，从而使其降解还原性物质的能力减小，因此其降解性能也差。另外，微生物只有在最佳pH值下，其体内的酶活性最大，pH值或高或低都会影响酶的活性，因此不在最佳pH值下时，酶的活性降低，降解性能也会下降［11，12］。

2．2．3摇床转速、不同生长时期细菌对降解性能的影响由图5看出，随转速增加，降解量和降解率先增加后减少，因为改变转速影响溶氧和水中微生物的接触情况。低转速会导致供氧不足，限制微生物对还原性物质的去除，使水与微生物不能充分接触；提高转速会导致微生物之间的摩擦增加，造成微生物磨损，不易降解还原性物质［13］。

由图6可知，培养24 h的微生物做成的小球的降解量与降解率最大。这是由于培养24 h的微生物正处于活性最强的对数期，而选用的其他培养时间的微生物处于微生物生长繁殖的其他3个时期，其活性不如对数期，因此，选用培养24 h的微生物做成小球的降解量与降解率比选用其他培养时间的大［10］。

由此可见，对COD降解起主要作用的还是微生物，海藻酸钠作为一种天然高分子物质具有生物降解性和生物相容性，由于其结构中含有降解性官能团，其对COD降解起一定的作用［14］。微生物降解COD的机理可能分为两个阶段：第一阶段与代谢无关，为生物降解过程，在此过程中，水样中的还原性物质可能通过配位、螯合、离子交换、物理降解及微沉淀等作用中的一种或几种复合至细胞表面。在此阶段中微生物的作用较快；第二阶段为生物累积过程，在此阶段中还原性物质被运送至细胞内。生物累积过程和细胞代谢直接相关［14，15］。

综上所述，在37℃、1．0 g降解剂、pH值为7左右、振荡时间90 min、摇床转速115 r／min时，效果较佳。达到国家规定海水质量标准中的二类海水水质标准，符合养殖海水标准（清洁海水COD≤2 mg／L，较清洁海水COD≤3 mg／L，轻微污染海水COD≤4 mg／L，中度污染海水COD≤5 mg／L）。

3结论

通过海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对海水COD降解的试验，在摇床转速、温度、pH值、降解剂质量因素中，pH值对海水COD降解的影响最大。其中，温度是一个较主要的因素。由于降解反应是一个化学过程，所以降解量和降解率会随着温度的升高而增大；pH值同样也是一个影响因素，试验中降解量和降解率随着pH值的升高先升后降，一般pH值为7左右，降解效果较佳；培养24 h的微生物做成的小球降解效果最好。处理后的海水达到国家规定海水质量标准中的二类海水水质标准，符合养殖海水标准。

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第7篇：海洋微生物研究范文

关键词 海洋生物技术

发展展望

近10年来，由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出，以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入，海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会（以下简称MPS大会）在日本召开时仅有几十人参加，而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志，出现了火红的局面。《IMBC 2000》在澳大利亚刚刚开过，《IMBC 2003》的筹备工作在日本已经开始，以色列为了举办们《IMBC 2006》早早作了宣传，并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果，探讨新的研究发展方向，同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲，先后成立了区域性学术交流组织，如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心，其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心，康州大学海洋生物技术中心，挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下，原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报（以下简称MB T），现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。

为了适应这种快速发展的形势，美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划，把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年，中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划（863计划），为今后的发展打下了基础。不言而喻，迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域，同时，也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。

1．发展特点

表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。

1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石

海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学，乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容，为了使其发展有一个坚实的基础，研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC 2000》会议期间，当本文作者询问一位资深的与会者：本次会议的主要进步是什么？他毫不犹豫的回答：分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明，海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究，如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究，对今后的发展将有重要影。

1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面

目前，应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面，这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面，提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况，特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步，如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等；在海洋天然产物开发方面，利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等，已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。转贴于

表1 近期IMBC大会研讨的主要内容

表2 近期IMBC大会和《Marine Biotechnology》学报论文统计表

1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面

利用生物技术保护海洋环境、治理污染，使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域，因此，无论是从技术开发，还是产业发展的角度看，它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复（如生物降解和富集、固定有毒物质技术等）、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段，美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划，推动该技术的应用与发展。

1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题

其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。

2. 重点发展领域

当前，国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面：

2.1发育与生殖生物学基础

弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理，不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义，而且对于应用生物技术手段，促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动，提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此，这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括：生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析，以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。

2.2基因组学与基因转移

随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施，各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容，海洋生物的基因组研究，特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物（包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒）基因组进行全序列测定，同时进行特定功能基因，如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上，基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段，已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选，如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因；大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面，除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外，目前已发展了逆转录病毒介导法，电穿孔法，转座子介导法及胚胎细胞介导法等。

2.3病原生物学与免疫

随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展，病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物（如细菌、病毒等）致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究，是研制有效防治技术的基础；同时，开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究，弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此，病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一，重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆，海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。

2.4生物活性及其产物转贴于

海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明，各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物，用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力，如海绵是分离天然药物的重要资源。另外，有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能，研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物，因而，对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。

2.5海洋环境生物技术

该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛，又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物，减少毒性或转化为无毒产品，富集和固定有毒物质（包括重金属等），大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物（水）处理等。目前，微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制，抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。

3.前沿领域的最新研究进展

3.1发育与生殖调控

应用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1]，研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用，发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高，在肌肉中最低，而在肝、肾和鳃中表达水平中等，表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1]，对海鞘的同源框（Homeobox）基因进行了鉴定，分离到30个同源框基因[1]，建立了青鳉的同源框（Homeobox）基因[1]，建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1]，建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2]，进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2]，应用受体介导法筛选GnRH类似物，用于鱼类繁殖[2]，建立了海绵细胞培养技术，用于进行药物筛选[2]，建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2]，通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2]，研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达［3］，建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3]，研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达［4］，从海参分离出同源框基因，并进行了序列的测定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝脏和脾脏mRN A的表达序列标志，从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子，从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因，从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1]；将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用，构建了班节对虾遗传连锁图谱，建立了海洋红藻EST，从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基，初步表明硬骨头鱼类IGF－I原E一肽具有抗肿瘤作用[2]；构建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的质粒载体，从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂，从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质，从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子，发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记，克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501A cD－NA，通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域，分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因，建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记，构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因，建立了班节对虾一些组织特异的EST标志，从经Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞 EST中分离出596个 cDNA克隆[3]；用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因，从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4]；鉴定和克隆出的基因包括：南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原（allergen）基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH（促性腺激素）受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等［1—4］。

3.3基因转移

分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子，并构建了大马哈鱼IGF（胰岛素样生长因子）基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1]，建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价；对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导，发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快，但优于未转基因的二倍体鱼，同时，转基因三倍体雌鱼是完全不育的，因而具有推广价值[2]；研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法，将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂；表明转基因沟鲶比对照组生长快33％，且转基因鱼逃避敌害的能力较差，因而可以释放到自然界中，而不会对生态环境造成大的危害[3]；应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3]；在抗病基因工程育种方面，构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2]；在转基因研究的种类上，目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。

3.4分子标记技术与遗传多样性

研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性，应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1]；利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度，应用18S和5.8 S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2]；研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性，用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性，采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价，在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA，在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3]；弄清了一种深水鱼类（Gonostoma gracile）线粒体基因组的结构，并发现了硬骨鱼类 tRNA基因重组的首个实例，测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列，用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段，从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA，用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3]；用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。

3.5 DNA疫苗及疾病防治

构建了抗鱼类坏死病毒的 DNA疫苗[1]；开展了虹鳟IHNV DNA疫苗构建及防病的研究，表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟，诱导了非特异性免疫保护反应，证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性，从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2]；建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒，用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原，将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控，研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性，研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2]；研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3]；建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3]；研究了Latrunculin B毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。

3.6生物活性物质

从海藻中分离出新的抗氧化剂[1]，建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术，建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1]；从不同生物（如对虾和细菌）中鉴定分离出抗微生物肽及其基因，从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质，海洋生物中存在的抗附着活性物质，用血管生成抑制剂作为抗受孕剂，从蟹和虾体内提取免疫激活剂，从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物，海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用，从海洋植物Zostera marina分离出一种无毒的抗附着活性化合物，从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物，开发了珊瑚变态天然诱导剂，从海胆中分离出一种抗氧化的新药，在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸（C28），表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2]；发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性，从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶，从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂，从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶，从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质，建立了开放式海绵养殖系统，为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3]；从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4]；从一种海洋细菌中分离纯化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。

3.7生物修复、极端微生物及防附着

研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力，表明明显大于野生藻类[1]，研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1]；研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1]；用Bacillus清除养鱼场污水中的氮，用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻，开发了六价铬在生物修复上的应用潜力，分离出耐冷的癸烷降解细菌，研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2]；从噬盐细菌分离出渗透压调节基因，并生产了重组Ectoine（渗透压调节因子），从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌，这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶，在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶，测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列，借助于CROSS／BLAST分析进行了特定功能基因的筛选，从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌，并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2]；建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法，研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用，研究了珊瑚抗附着物质（dterpene）类似物的抗附着和麻醉作用[3]；分析了海岸环境中污着的起始过程，并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。

4．展望与建议

第8篇：海洋微生物研究范文

关键词：解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）；甘露聚糖；甘露聚糖酶

中图分类号：TQ925+.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-3105-04

目前，在全球能源危机、粮食缺乏及环境保护越发重要的情况下，甘露聚糖酶在食品、造纸、印染、纺织等许多方面都具有重要作用[1-4]。β-甘露聚糖酶能特异性水解甘露糖类半纤维素，产生大量甘露寡糖和少量甘露糖[5]。该酶广泛存在于植物、动物、微生物中[6]，其中微生物来源的甘露聚糖酶具有易于大规模生产、来源稳定、生产成本低等特点，因此，寻找发掘能够产甘露聚糖酶的微生物资源备受人们关注。由于工业生产中要求所使用的甘露聚糖酶具有较强的稳定性、耐热性及耐酸碱等特性，普通土壤环境下微生物产生的酶很难满足这一要求。海洋尤其深海环境特殊，包括了高压、低温、高盐、极端pH等，这一特殊环境中蕴藏着大量的稀有微生物资源。由于深海微生物产生的酶往往具有耐高温、耐高压和耐盐碱等特点[7]，在一些较为苛刻的工业环境中表现出极大的应用价值。因此，从海洋微生物中发掘新的酶资源受到越来越多的关注。

本研究从海底淤泥中筛选到一株产甘露聚糖酶的海洋细菌，经分子生物学鉴定该菌株为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens），并初步研究了该菌株的最佳产酶条件，为进一步利用该海洋菌株生产甘露聚糖酶奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品与试剂 海底淤泥样品取自厦门深海；Taq DNA聚合酶、PCR试剂、DNA Marker等均购自宝生物工程（大连）有限公司；槐豆胶、低熔点琼脂、蛋白胨和酵母粉购自英国Oxoid公司；UNIQ-10柱式DNA胶回收试剂盒购自上海生工生物工程技术服务有限公司；其他试剂均为分析纯。

1.1.2 培养基

1）选择培养基。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，蒸馏水1 000.0 mL，pH 7.5。

2）种子培养基（LB培养基）。蛋白胨10.0 g，NaCl 10.0 g，酵母膏5.0 g，蒸馏水1 000.0 mL，pH 7.2。

1.2 方法

1.2.1 产甘露聚糖酶菌株的筛选与鉴定 取约2 g泥样加入到100 mL蒸馏水中浸泡2 h左右， 取适量泥样悬液稀释， 不同浓度梯度分别涂布在固体选择培养基上， 37 ℃倒置培养2 d后，用0.1%刚果红染色10 min后弃去染液，用蒸馏水洗脱，选出透明圈直径与菌落直径比值大的菌株[8]。将筛选出的甘露聚糖酶高产菌株在LB固体培养基上划线培养，挑取单菌落于LB液体培养基中，28 ℃培养12～16 h，提取细菌基因组DNA。以基因组DNA为模板，利用细菌16S rDNA通用引物（fP1：5′-AGAGTTTGAT

CCTGGCTCAG-3′，rP2：5′-ACGGCTACCTTGTTACG

ACTT-3′），PCR扩增所筛选出菌株的16S rDNA， PCR反应程序为：94 ℃预变性5 min；94 ℃变性30 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸100 s，30个循环；72 ℃延伸7 min。将测序（测序交由华大基因公司完成）后的序列通过与GenBank中登录的基因序列进行BLAST比对，确定筛选出的菌株的种属。

1.2.2 甘露聚糖酶的活力测定 采用3，5-二硝基水杨酸（DNS）比色法测定还原糖含量[9]。取10 μL甘露聚糖酶加入到90 μL 0.5%槐豆胶底物，55 ℃反应30 min，然后加入100 μL DNS终止反应，沸水浴10 min，冷却后加蒸馏水定容至1 mL，再取200 μL加至96孔板中，测定OD540 nm。

1.2.3 产甘露聚糖酶菌株产酶条件的优化 ①培养时间对产酶的影响。250 mL三角瓶装入50 mL液体选择培养基，接种2%的种子培养液，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养12、24、48 h取样测定酶活。②培养温度对产酶的影响。250 mL三角瓶装入50 mL液体选择培养基，接种2%的种子培养液，置于28、37 ℃的摇床，转速为200 r/min培养24 h后取样测定酶活。③碳源对产酶的影响。250 mL三角瓶装入50 mL以魔芋粉和槐豆胶为不同碳源的液体选择培养基，分别接种2%的种子培养液，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活。④氮源对产酶的影响。250 mL三角瓶装入50 mL以蛋白胨、酵母粉和（NH4）2SO4为不同氮源的培养基，分别接种2%的种子培养液，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活。⑤培养基装液量对产酶的影响。250 mL的三角瓶中装入25、50、75、100 mL的液体选择培养基，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活。

2 结果与分析

2.1 产甘露聚糖酶菌株的筛选

利用选择培养基从海底淤泥样品中筛选高产甘露聚糖酶的菌株。结果发现一株菌落形态光滑的海洋细菌，出现较大、较清晰的水解圈（图1）。

2.2 产甘露聚糖酶菌株的鉴定

LB液体培养基培养细菌过夜后，抽提细菌的基因组DNA。以基因组DNA为模板，利用16S rRNA通用引物PCR扩增16S rDNA，结果见图2。由图2可知，扩增的16S rRNA条带清晰、特异，将回收的16S rDN段送至华大基因公司测序。与GenBank中登录的基因序列进行BLAST比对，结果发现与解淀粉芽孢杆菌的16S rRNA同源性为100%。根据基于近缘种的16S rDNA序列构建的系统发育树，该菌株与DSM11031和B-23049（T）形成一个分支，有100的自展值（图3）。将该菌株命名为Bacillus amyloliquefaciens T27。

2.3 培养时间对产酶的影响

利用以魔芋粉作为选择培养基的惟一碳源，接种2%的种子培养液，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养12、24、36、48 h后取样测定酶活，研究培养时间对产酶的影响（图4）。由图4可知，24 h内甘露聚糖酶活力随培养时间的延长呈现上升趋势，并在24 h达到最高点；24 h后甘露聚糖酶活力缓慢下降。这与菌株的生长速率以及酶的表达量、失活速率是基本一致的。

2.4 培养温度对产酶的影响

利用以魔芋粉作为选择培养基的惟一碳源，接种2%的种子培养液，置于28、37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活，研究培养温度对产酶的影响（图5）。由图5可知，37 ℃培养条件下甘露糖聚酶活力比28 ℃时高出大约20%，37 ℃培养温度对菌株产酶更有利。

2.5 碳源对产酶的影响

天然菌株通常为诱导产酶，不同的碳源由于其化学结构的不同，对菌株的诱导产酶也不同。250 mL三角瓶分别装入50 mL以魔芋粉和槐豆胶为不同碳源的选择培养基，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活（表1）。从表1中可以看出，菌株在以魔芋粉作为惟一碳源时，产酶效果明显优于槐豆胶。

2.6 氮源对产酶的影响

氮源对发酵产酶有重要影响。250 mL三角瓶分别装入50 mL以蛋白胨、酵母粉和（NH4）2SO4为不同氮源的培养基，分别接种2%的种子培养液，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活（表2）。从表2中可以看出，菌株在以酵母粉作为惟一氮源时，产酶效果明显优于其他氮源。

2.7 培养基装液量对产酶的影响

培养基装液量直接影响摇瓶发酵中细菌生长的氧气量，从而影响发酵过程中菌株的生长和产酶能力。250 mL的三角瓶中装入25、50、75、100 mL的液体培养基，置于37 ℃的摇床，转速为250 r/min培养24 h后取样测定酶活（图6），由图6可知，50 mL培养基装液量产酶活性最高，达到98.0 U/mL，培养基中氧气含量直接影响解淀粉芽孢杆菌T27的产酶量。

3 小结与讨论

甘露聚糖酶在生物能源、饲料和食品工业中有着广泛的应用，甘露聚糖酶的发酵优化和重组表达能够为工业生产这类酶提供参考。通过透明圈法筛选得到了能够水解甘露聚糖的海洋细菌菌株，其中解淀粉芽孢杆菌T27在甘露聚糖平板上能够显示出相对较大的水解圈，而且相对于其他海洋细菌的水解圈，解淀粉芽孢杆T27水解圈透明度较高。

解淀粉芽孢杆菌T27在以魔芋粉为碳源，酵母粉为氮源，蛋白胨为蛋白水解物，（NH4）2SO4为无机氮源的培养基上产酶效果最好。魔芋粉的主要成分为葡甘露聚糖，而葡甘露聚糖是天然的甘露聚糖以β-1，4-D-吡喃甘露糖苷键连结而成的线状多糖，加上部分葡萄糖残基形成的[10]。槐豆胶主要为半乳甘露聚糖，主要是以β-1，4-D-吡喃甘露糖苷键连结而成的线状多糖，加上部分修饰的半乳糖残基形成[11]。这表明解淀粉芽孢杆菌T27甘露聚糖酶在葡甘露聚糖的诱导下表达好，可能与甘露聚糖酶的水解特性和甘露聚糖酶基因的启动子的特异性有关。不同的氮源，其氮元素的配比和含量上都有明显的区别，这在甘露聚糖的表达诱导上能发挥主要作用。解淀粉芽孢杆菌T27培养24 h产酶活性最高，这与芽孢杆菌的生长特性以及甘露聚糖酶的表达特性有关。培养基的装液量主要影响容氧量。当装液量过高时，容氧量过低，会影响菌体生长，从而影响产酶；当装液量过低时，摇床转动时会产生过大的机械剪切力，使菌体难以与营养成分粘附，导致产酶降低。

参考文献：

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[2] 邬敏辰.微生物β-甘露聚糖酶的生产与应用[J].中国商办工业，2001（5）：46-47.

[3] 杨艳燕，李小明，李顺意，等.魔芋低聚糖对小鼠血糖含量和抗氧化能力的影响[J].中草药，2001，32（2）：142-144.

[4] ADEMARK P， VARGA A， MEDVE J，et al.Softwood hemicellulose-degrading enzymes from Aspergillus niger： Purification ande properties of a β-mannanase[J]. Journal of Biotechnology，1998，63（3）：199-210.

[5] MC-CLEARY B V. Comparision of endolytic hydrolases that depolymerize 1，4-β-D-mannanase，1，5-α-L-Arabina and 1，4-β-D-galactan[A].Leatha G F，Himmel M E. Enzymes in biomass conversion，ACS Symposium Series 460[C].Washingtong：American Chemica Society，1991.437-442.

[6] BOURGAULI R， BEWLEY J D. Variation in its C-terminal amino acids determines whet her endo-β-mannanase is active or inactive in ripening tomato fruits of different cultivars[J]. Plant Physiology，2002，130（3）：1254-1262.

[7] RASMUSSEN S R， MORRISSEY T M. Marine biotechnology for production of food ingredients[J]. Advances in Food and Nutrition Reseach，2007（52）：237-292.

[8] DOWNIE B， HILHORSTH W M ， BEWLEYJ D. A new assay for quantifying endo-β-D-mannanase activity using congored dye[J]. Phytochemistry，1994，36（4）：829-835.

[9] 张龙翔，张庭芳，李令媛.生化实验方法和技术[M].北京：高等教育出版社，1981.10.

第9篇：海洋微生物研究范文

论文摘要：针对我院以往的微生物实验教学中存在学生动手能力不强的问题，笔者采用改善实验条件、优化实验内容、重视预习、鼓励学生参与实验准备和教师科研课题，考核方式多样化等方式对微生物实验教学进行了改革。结果表明，通过教改提高了学生观察、思考、分析和解决问题的能力，培养了学生勤奋、严谨的学风和科学的态度，学生不仅牢固地掌握了微生物学的基础知识和基本概念，而且初步具备了从事微生物应用和研究所需的基本方法和技能，为他们将来工作或进一步深造奠定了较好的基础。

微生物学是生物类学科一门重要的专业基础课，它涉及面广、应用性强、受益面宽、发展迅速，既是生命科学理论研究的核心，又是一门应用性极强的学科，对生命科学和生物工程技术的发展起着巨大的推动作用。微生物学实验是微生物学的重要组成部分，是现代生物学技术的重要基础，其独特的实验技术在学科的发展中占据着突出的位置。我院微生物实验课面向生物工程、食品工程、生物技术、水产养殖等专业开设。为使这些专业的学生能熟练掌握微生物学实验技术和操作规程，培养他们观察、思考、分析和解决问题的能力，增强他们的创新意识，树立实事求是、严肃认真的科学态度以及勤俭节约、爱护公物的良好作风，我们从2003年开始对各专业微生物实验课做了相应改革探讨，以期达到较好的效果。

一、 我院以往的微生物实验教学存在的问题

1.教师包办多，仪器经费有限，造成学生动手少。

我院以往的实验课教学从教学内容的选择、实验思路的设计、实验器材的准备，甚至实验的预期结果都由教师一手包办，到实验课上学生只是按照教师的指令按部就班地完成而已，这就造成了学生的依赖思想，课前不预习，实验过程中不认真、不主动，结果分析不到位。另外由于仪器设备及经费限制，一个小组往往2—4人，实验中有人做，有人看，有人当记录员，这样部分学生养成不爱动手的毛病，只要“认真”抄袭同组同学的数据照样能写出完美的实验报告。这样不仅错过了动手能力培养的机会，而且养成了投机钻营的恶习。

2.时间安排不合理，不利于学生观察分析。

微生物学实验课时间安排一般较紧，每周1次或两周1次，每次3—4学时，有些实验内容，如微生物的分离、培养、生化反应、生长曲线测定等，需要培养18小时以上才能观察分析结果，一次实验课难以完成。如果第二次课再观察结果，就难以保证实验结果的正确性和连续性，因此教师通常自行安排课间或课余时间进行。有些小组不来，有些小组派代表来观察，即使全部到齐，也由于时间短而紧张，导致学生观察不仔细，出现问题也无心分析和解决，由此影响了分析和解决问题能力的提高。

3.考核方法单一，导致学生忽视实验操作过程。

以往学生成绩的评定主要看实验报告，学生单纯地为实验报告而做实验，一旦操作出现错误或没有达到预期的实验效果，不是就此分析原因、总结教训，而是为了实验报告得到教师的“好评”而编造数据，甚至抄袭他人的结果。这种考核方式也导致了学生对实验过程的不重视。

4.前后项目安排不合理。

以往的实验项目，内容连贯性不强，一学期下来，学生感觉做了不少实验，但实际应用时不知所措，无从下手。

二、教学改革采取的方式措施

1.提高认识，合理利用现有条件。

我院微生物课程组的十多名教师，在分析问题的基础上，集思广益，统一认识，改变过去一包到底的做法，给学生动手留出足够的空间。学校近年来也加大了资金投入，不仅实验室宽敞明亮，实验所需仪器设备一应俱全，还添置了不少精密仪器，如奥林帕斯数码摄影显微镜、全自动荧光显微镜、大小不等的生物反应器、全温振荡培养箱、冷冻干燥机、超声波粉碎机等，这样既保证了实验教学的高质量完成，又给教师提供了很好的科研条件，教师吸纳学生参与科研活动，又进一步促进了学生动手能力的提高。

2.合理安排实验内容及开出顺序，增强其连贯性和实用性。

我院的微生物实验内容既要考虑基础知识和基本技能的培养，又要照顾各专业的特点，所选内容应覆盖微生物学的基本操作技能，尤其应突出微生物学独特的基本技术，如显微镜技术、无菌操作技术、接种和分离技术、培养技术等，既有简单的、基础的小实验，又有一些设计性和综合性实验，注意实验技术与基础理论的衔接，同时避免与其他学科实验内容的重复，以便于学生建立正确、全面的实验概念。

首先，在总体上，强调基础性和系统性，突出微生物学的基本实验方法和基本操作技术，如微生物形态结构观察中的染色技术，培养基的制备及各种灭菌技术，微生物的分离、纯化、培养及保藏技术，微生物生理生化特性测定技术及无菌操作技术等。其次，从专业的特点以及将来可能从事的工作性质出发，尽量安排一些选修的内容。第三，从简单的验证性实验向综合性实验发展，将有关实验内容有机结合起来，安排在一次实验课上或前后连接，既节约了课时，又增强了实验的综合性，也有助于学生判断、分析能力的提高。如将细菌革兰氏染色与细菌特殊结构观察、测微技术、显微镜直接计数法结合，微生物分离、纯培养技术与微生物鉴定结合，微生物紫外诱变与平板菌落计数法结合，各种理化因素对微生物的影响与微生物对碳、氮源利用的结合，微生物生长曲线的测定与生理生化反应的结合等。实验改进后，一环紧扣一环，中途如有一次失败，就会影响到以后的实验结果，这样学生对自己的结果关心得多了，动手操作的兴趣和能力也大大提高了。

3.重视课前预习，积极参与实验准备工作。

微生物实验内容比较繁杂，因课时限制，有时一次课要做多个实验项目，如果实验前不进行充分的预习，学生只能按板书内容和教师所讲闷头去做，对实验的全过程就知其然而不知其所以然，这样势必影响学习效果。所以我们要求：（1）每次实验前，学生必须阅读有关内容，了解实验目的、原理和内容，在做实验之前对要做什么、怎么做、关键步骤有哪些、预期效果如何等要做到心中有数，这样减少了实验的盲目性，做起来就会得心应手。（2）让学生参与实验准备工作，如玻璃器皿的洗涤、包扎，无菌水的分装、灭菌，试剂和培养基的配制，仪器的调试、保养等工作，这样不仅缓解了教师人手不足的问题，更重要的是增加了学生动手的机会。同时学生在准备实验的过程中，还学到了实验课之外的知识，增强了责任感，培养了严肃认真的科学态度。此外，学生和教师一起准备实验还有利于师生的沟通，便于教师及时发现问题，纠正错误。

4.提问精讲加小结，切实提高课堂效果

课前要求预习，但部分学生自觉性较差，如果不检查，预习就会流于形式。因此，实验课开始时，教师对要求预习的内容以提问的方式进行抽查，或者提前几分钟先让学生简要试讲，然后由教师给予补充和纠正。既可以强调重点，又可以使学生记忆深刻。

教师精讲，关键示范。教师的讲解和示范是必不可少的环节，但必须简洁明了，讲清该实验的实际应用、关键步骤、具体要求和历届学生易出现的错误等问题，关键操作要进行演示。尽可能腾出更多的时间让学生多动手、多练习，充分发挥学生的主体作用；实验过程中，教师巡回指导，细心观察学生操作的每一个环节，随时发现正在发生或可能发生的问题，发现问题教师时亲自动手示范，及时纠正错误，做到一丝不苟，培养学生严谨的学风和科学的态度。为了加深学生们的印象，还可抽时间让学生过关签名，努力做到让每位学生都能正确、熟练地掌握微生物学的基本实验技巧。鼓励学生勇于创新，引导他们多观察多思考。如果实验中出现异常，不要轻易放过，教师要引导学生认真分析，找出原因，提出改进意见，并在条件允许的情况下，鼓励学生重新实验，这样可以使学生收益更大。

下课前小结，是大家容易忽视的问题，发挥得好可以起到画龙点睛的作用。由于学生之间的差别、教学安排、技术因素等原因，容易使实验课结束时草草收场，结果一些学生的疑点和错误得不到及时解除和纠正，这一点在操作考试时表现得非常明显。因此教师应在每次实验课结束前，最好利用很短的时间对本次实验进行小结，纠正普遍性的问题，解释某些实验现象，表扬实验做得好的小组或学生。实验结束后要求学生将用过的物品清洗干净，摆放整齐，原始数据经教师看过签字后才能离开实验室，以此培养学生严谨的学风和科学的态度。

5.鼓励学生参与科研课题，拓展视野。

实验课因受课时、资金等因素的限制，只能安排一些最基本的内容（与前面的综合性实验内容有矛盾，看看如何调整）。较深的内容、耗时较多的内容、显示专业特色的内容就不可能面面俱到，唯一的办法就是课外弥补。我们在教学中体会到，不少学生希望动手，掌握更多知识的欲望非常强烈，就看教师怎么去引导。食品专业的学生喜欢食品原料或产品中微生物指标的检验，生物工程专业的学生则喜欢利用微生物来生产工业产品，生物技术专业的学生则想利用微生物生产基因产品，水产养殖专业的学生则想筛选生物制剂，防治水产动物疫病。根据以上情况，我们提倡学生通过参与教师科研课题，“自谋生路”；申请学校和系部立项的学生课题，“找米下锅”，期末参加综合大实验，或者组建兴趣小组等形式提高自己的综合能力，实验室也全天候为他们开放，教师主动热情地为他们“分忧解难”，形成了较好的学习氛围。有的选了食用菌菌丝体培养及DNA提取，有的选了食用菌栽培，有的选了市场酸奶样品的检测，有的选了海洋微生物产抗生素或者产酶菌株的筛选等等。选题之后，学生们一边去上网或图书馆查资料，了解前人的研究成果，一边编制自己的计划，摸索实验条件，干得不亦乐乎，实验结束时提交总结报告或者论文。通过锻炼，学生们开阔了视野，提高了分析问题和解决问题的能力。从前几届毕业的学生看，参加各种训练的学生做毕业论文时能很快进入角色，论文的水平也大大提高，有些学生在毕业前后就有一两篇；另外，通过锻炼，学生适应社会的能力强了，有些学生还没毕业，就利用自己所学的微生物知识帮家人和亲友脱贫致富，帮企业分析市场，研究开发新产品。

6.考核方式多样化，将操作能力培养贯穿始终。

我们的微生物学实验与理论可单独设课。实验课的考核包括平时考核和期末考核两部分。教师制定合理的考核标准，并在第一节课予以公布。平时考核成绩占总成绩的60％，主要考核学生的出勤、预习、回答问题、实验操作的态度和结果以及实验报告的写作水平。期末考核包括操作考核和实验理论笔试，占总成绩的40％。操作考核内容包括器皿的包扎、接种和制片技术、显微观察、微生物分离和培养、微生物计数、培养基的配制及灭菌等，教师对这些内容进行编号，让学生抽签进行单人考核，形式以动手操作为主，辅加一些口试，操作不及格者必须补考。实验理论笔试内容包括原理、试剂用途、注意事项、结果分析、实验方案的设计等。通过考核，督促学生进一步熟悉实验内容和仪器的使用方法，弥补了实验中的不足。考前许多学生主动到实验室查漏补缺，反复操练，生怕出错，在一定程度上起到了积极的作用。另外，考核学生的同时也是对教师的教学效果的检查，因此对教师改进教学也有一定的促进作用。

7.建立实验项目卡和实验档案，为进一步教改提供积累。

实验档案的收集，是一个学校教学成果的体现，也是教学经验的积累和进一步改革的基础，这个思想始终贯穿于我们的教学过程。每个实验项目建有卡片，每个卡上有实验目的、原理、操作要点、注意事项、所用的仪器台套数，消耗材料的多少等内容，即使新手准备实验也会一目了然。档案中有教师的预实验报告，记载着教师的试做过程、心得体会和改进意见，实验员有准备实验记录和开出记录，实验设备记录本上有使用记录，教学档案室存有历届学生的实验报告、综合大实验的总结报告、学生的平时成绩记录、实验理论考试试卷和总评成绩，这些原始材料的积累，为以后的改革提供了很好的参考。

三、总结经验，深化改革

1.教学改革后的效果

通过以上改革，学生认识到了本课程的重要性，大大激发了他们上好实验课的热情；更加牢固地掌握了微生物学的基础知识和基本概念，具备了从事微生物应用和研究所需的基本方法和技能，为后续课程的学习和将来顺利完成毕业论文提供了有力保障；提高了他们观察、思考、分析问题和解决问题的能力，培养了勤奋、严谨的学风和科学的态度，为他们将来工作或进一步深造奠定了较好的基础。

2.深化改革的设想

21世纪是知识经济的时代，是充满竞争的时代，这种竞争的核心是人才的竞争，因此，作为高等教育，培养“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的高质量人才是时代的要求，其具体表现在：（1）具有满足工作的知识和基本工作能力；（2）获得新知识、新技术的能力；（3）具备科研创新的基本素质和能力。

对照21世纪对人才的需求，我们还有许多工作要做，总结起来有以下几点：（1）进一步加大资金投入，添置与适应现代科技发展的仪器装备，争取更多的科研项目，使更多的教师和学生投入进来。（2）加强教师和实验技术人员自身的学习，不断提高业务和技术水平，将更多的新方法、新技术介绍给学生，更好地发挥教师的主导作用。（3）加大微生物学实验室对学生的开放程度，包括时间、空间和实验项目的开放，使学生有更多的机会和自由空间去选择实践，进一步提高他们分析问题、解决问题和科技创新的能力。

参考文献:

[1]董新娇，吴楚.微生物学教学改革的探索[J].温州师范学院学报(自然科学版) ，2002，23（3）:76-78.

[2]范黎，刘明，张伟等.微生物学实验课教学改革的点滴体会[J].微生物学通报，2001，28(4)： 96-99.