一、深海微生物研究进展(论文文献综述)
陈甜甜[1](2021)在《深海微生物的多样性及其功能基因的发掘》文中提出深海微生物在适应深海极端环境中演化出与陆地微生物完全不同的调节机制和独特的代谢能力,研究与应用价值巨大。然而由于当前分离培养技术的限制,大量深海微生物无法有效培养,严重制约了深海微生物的发掘与深入研究。近年来,针对上述不可培养微生物开发的高通量测序技术结合富集培养手段的方法,可突破现有瓶颈,实现对深海微生物多样性研究、特异菌种资源挖掘。浮霉状菌门(Planctomycetes)在自然界中分布广泛,具有细胞内隔膜和许多类似真核生物的特点,拥有独特的生理特征及相应的基因组。其中,海洋浮霉状菌在海洋碳、氮循环中发挥重要作用,是研究微生物进化及生态极为重要的一类模式微生物,但长期以来难以在实验室中获得大量纯培养。鉴于此本研究使用高通量测序结合富集培养策略的手段,对深海可培养细菌和浮霉状菌进行分离培养,同时对分离获得的菌株进行生理特征和全基因组分析,以及生物活性功能研究。主要研究内容及结果如下:(1)深海微生物的分离鉴定和多样性研究:使用高通量测序结合富集培养手段,对26份南海、印度洋的深海样品进行针对深海稀有微生物类群浮霉状菌的分离培养和16S rRNA基因特异检测。通过高通量测序检测到未知类群OTU835,与浮霉状菌门已知菌株的16S rRNA基因相似性仅为84.17%,经过富集培养40天,其相对丰度显着提高。最终分离获得176株可培养细菌,采用基于16S rRNA基因序列的系统发育分析发现分属于4门5纲19属,优势类群为变形菌门(Proteobacteria)的赤杆菌属(Erythrobacter);成功分离到可培养浮霉状菌45株,分别为Bremerella、Blastopirellula和Gimesia属,优势类群为Gimesia属(23株)。同时,使用常见培养基进行深海沉积物样品富集培养,共获得242株可培养细菌。采用基于16S rRNA基因序列的系统发育分析发现分属于4门19属,其中优势类群为厚壁菌门(Firmicutes,占85.54%)和芽孢杆菌属(Bacillus,占81.8%)。对分离到的浮霉状菌Bremerella和Blastopirellula属代表菌株30T1和30T3进行全基因组测序,分析结果显示,30T1与其最近似菌株Bremerella volcania Pan97的16S rRNA基因相似性为99.43%,DNA-DNA杂交结果仅为20.20%,表明30T1疑为Bremerella属的一株新种。30T3与其最近似菌株Blastopirellula cremea LHWP2的16S rRNA基因相似性为99.00%,DNA-DNA杂交结果则为85.10%,表明30T3为Blastopirellula属的一株已知菌种。Bremerella sp.30T1和Blastopirellula sp.30T3的生理特征分析结果相近,均为革兰氏阴性、浅褐色、卵圆形、细胞壁表面有火山口、严格好氧、有鞭毛。能在4~40℃生长(35~37℃最佳),p H范围6~9(7~8最佳),NaCl范围分别为1~6%(w/v,3%最佳)和1~7%(w/v,3%最佳)。(2)深海微生物的功能基因挖掘:对分离获得的细菌进行基因组分析发现多种涉及生物毒素和农药降解酶(如葡糖基转移酶UDP、羧酸酯酶)基因,多糖降解酶(如普鲁兰酶、几丁质酶、壳聚糖酶、纤维素酶)基因,以及提高植物抗逆性的酶类(如海藻糖磷酸化酶、甘露糖基转移酶)基因等。采用高效液相色谱法对菌株的生物毒素降解活性进行初步筛选,试验结果表明4株芽孢杆菌具有降解呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、黄曲霉毒素的能力,其中菌株Bacillus wiedmannii RB44-7对玉米赤霉烯酮的降解能力最高达到80%。对菌株30T1、30T3进行全基因组分析,分别注释到3个氨基葡萄糖-6-磷酸脱氨酶的结构域(命名为nagB1、nagB2、nagB3),该酶是N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)代谢途径中的一种关键酶。系统发育分析表明,该结构域基因与课题组正在研究的浮霉状菌Gimesia benthica E7的nagB基因有同源性。用GlcNAc作为唯一碳、氮源培养菌株30T1、30T3,并通过实时荧光定量PCR检测到菌株30T1中nagB1和nagB2的表达量显着上调,表明nagB1和nagB2基因参与调控浮霉状菌30T1利用N-乙酰氨基葡萄糖的代谢过程。以上结果为深海微生物富集培养、生理特性研究及功能基因的发掘奠定基础,并为针对海洋稀有微生物浮霉状菌的分离培养和N-乙酰氨基葡萄糖代谢途径分析提供依据,为深海微生物资源开发利用奠定了理论基础。
王凯[2](2021)在《深海微生物酶特异性降解硒化卡拉胶的分子机制研究》文中研究指明深海微生物在多重极端的生存环境下进化出多种多样的生物酶系统,对深海微生物资源开发和利用有助于新型酶资源的挖掘。本文首次从深海冷泉泥样中分离出可降解硒化卡拉胶的细菌,采用基因工程技术对其硒化卡拉胶酶基因进行了原核表达,并对酶解产物硒寡糖进行了结构与功能的初步研究,以期为应用酶法制备技术大量绿色生产硒寡糖提供技术支撑,为硒寡糖的大范围应用奠定基础。具体研究内容如下:(1)从南海冷泉泥样中筛选到3株能够降解硒化卡拉胶的细菌,通过DNS法比较其胞外酶活,其中以芽孢杆菌Bacillus sp.N1-1活性最高,达到30.12 U/mg。(2)全基因组测序分析结果表明芽孢杆菌Bacillus sp.N1-1环状基因组大小为4,497,340 bp,预测到的编码基因有4,683个,完成其GO、KEGG、CAZy等数据库的功能注释。碳水化合物活性酶(CAZy)数据库注释结果显示,Bacillus sp.N1-1基因组包含138个编码碳水化合物活性酶的基因。(3)通过对编码基因及注释结果进行筛查,获得了硒化卡拉胶酶的候选基因,其属于糖苷水解酶第16(GH16)家族,ORF长度为2133 bp。将该基因切除信号肽后的基因序列进行了异源表达及功能验证,发现表达成功的工程菌经破碎后的上清液具有硒化卡拉胶降解功能,该基因与目前已知的卡拉胶酶基因同源性仅为27.04%-28.12%,说明该序列具有新颖性。(4)经过优化,诱导表达条件为:添加0.7 m M的IPTG在20℃下诱导。对重组硒化卡拉胶酶进行了Ni-琼脂糖亲和纯化,并对其酶学性质进行了研究,发现该酶最适反应温度为40℃,最适反应p H为7,Cu2+可使重组酶失去80%的酶活,测得酶动力学常数为0.2389 mg/m L,酶与底物亲和力较强。(5)利用质谱法分析酶解后的硒化卡拉胶寡糖,发现硒化卡拉胶酶解后主要产生聚合度为二–四的硒寡糖。红外光谱结果显示,酶解得到的硒寡糖与原本的硒化卡拉胶红外吸收曲线基本一致,说明硒化卡拉胶的基本骨架未受到较大影响。(6)将分离纯化后的硒寡糖进行了肿瘤细胞试验,发现其能在一定程度上抑制人慢性粒细胞白血病细胞K562和人脐静脉内皮细胞HUVEC的增殖。在作用浓度为12.5μg/m L时,硒寡糖对K562细胞增殖的抑制率要显着高于硒化卡拉胶(P<0.001);在作用浓度为25μg/m L(P<0.01)以及50μg/m L(P<0.05)时,硒寡糖对HUVEC细胞增殖的抑制率显着高于硒化卡拉胶。(7)对硒化卡拉胶在海参养殖中的应用进行了研究,将硒化卡拉胶以2.0μg/g的含硒量添加到仿刺参饲料中,抗氧化试验结果表明,刺参体内的谷胱甘肽过氧化物酶活性(GSH-Px)和总抗氧化能力(T-AOC)显着提高(P<0.05),刺参体内的丙二醛(MDA)含量显着降低(P<0.001);根据肠道微生物多样性结果,饲料中添加硒化卡拉胶使刺参肠道菌群多样性显着提高,假杆菌属(Pseudophaeobacter),热带杆菌属(Tropicibacter),硫磺杆菌属(Sulfitobacter)等有益菌的丰度也有所提高。说明硒化卡拉胶的添加有利于仿刺参的健康养殖,其最适宜添加量有待进一步研究。本研究从深海微生物中获得了新型的硒化卡拉胶酶,既丰富了深海微生物酶资源库,又可为硒寡糖的大规模制备及其在医药与水产养殖方面的应用研究提供科学依据。
于丽波[3](2020)在《深海嗜耐压菌群落结构与耐压新种的环境适应机制》文中认为深海是全球最大的生态系统,根据深度可分为深层区(1000-3000m),深渊区(3000-6000m)和超深渊区(6000-10000m)。深海是一个高压、低温(除了海底热液口)、黑暗及寡营养的多重极端环境,深海环境被认为是研究地球原始环境的一个窗口。压力作为深海最显着的环境因子,是如何影响深海微生物及其群落结构的,仍然是一个值得研究的重要问题。因此研究深海嗜耐压微生物群落结构及其与环境因子的相互关系,分析嗜耐压菌对压力等极端环境的适应机制,这对于生命的起源和演化这一重大科学问题具有重要意义。本文利用目前国际上最先进的载人潜水器“蛟龙号”采集的太平洋雅浦海沟超深渊与深渊沉积物样品,采用不同的深海原位模拟培养条件,研究嗜耐压微生物的群落结构特征及其与环境因子的关系;并利用发现的深海耐压新种,探索它的深海极端环境适应机制。本文通过不同压力、营养和传代培养雅浦海沟五个不同站位的沉积物样品,分析研究不同富集条件下嗜耐压微生物的群落结构,并与未培养的原位微生物群落结构对比分析,发现高压低营养条件的富集产物多样性丰富,且与原位微生物群落结构最接近。同时压力是影响富集培养原位微生物的最大因素,其次是营养。雅浦海沟耐嗜压微生物群落结构主要包括奇古菌门(Thaumarchaeota)的Nitrososphaeria纲和变形菌门(Proteobacteria)的γ、α和β类群,以及微量的绿弯菌门(Chloroflexi)的S085类群和浮霉菌门(Planctomycetes)的Phycisphaerae纲。雅浦海沟沉积物嗜耐压微生物中,最大的优势类群是奇古菌门(Thaumarchaeota),且90%属于Nitrososphaeria纲Nitrosopumilaceae科。奇古菌门(Thaumarchaeota)是典型的氨氧化古菌,还可固定二氧化碳,因此奇古菌(Thaumarchaeota)在雅浦海沟生态系统的C和N循环中扮演着重要的角色。雅浦海沟深渊区和超深渊区的微生物营养类型的分布具有明显的差异:从深渊区到超深渊区,化能自养菌逐渐减少,异养菌逐渐增加;尤其是异养的γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和芽孢杆菌纲(Bacilli)在超深渊区聚集。两个区域的样品经过高压低营养富集培养后,微生物群落结构也有较大的差异:变形菌门(Proteobacteria)的γ类群在深渊区含量明显增加;奇古菌门(Thaumarchaeota)的Nitrosopumilacea类群和绿弯菌门(Chloroflexi)的SAR202clade在超深渊区含量明显增加。为了获取更多的深海微生物,本论文不仅选择了太平洋雅浦海沟的沉积物样品,还选择了西南印度洋的沉积物样品,通过不同的温度、压力和营养等培养条件进行富集,然后在常压条件下分离纯化,共得到1000余株耐压细菌,其中8株为耐压新种,包括耐压海洋芽孢杆菌(Oceanobacillus piezotolerans)YLB-02T,雅浦赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus yapensis)YLB-03T,耐压芽孢杆菌(Bacillus piezotolerans)YLB-04T,耐压海洋单胞菌(Marinomonas piezotolerans)YLB-05T,嗜冷耐压希瓦菌(Shewanella psychropiezotolerans)YLB-06T和YLB-07T,广嗜冷希瓦菌(Shewanella eurypsychrophilus)YLB-08T和YLB-09T,它们都可以生长在0.1-50MPa。这些新获取的耐压细菌,不仅丰富了深海耐嗜压微生物资源,还为探索深海微生物的耐嗜压机制提供了科研基础。获取的耐压微生物资源中,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)最多,其中有4株嗜冷耐压新种,因此选择嗜冷耐压希瓦氏菌(Shewanella psychropiezotolerans)YLB-06T作为代表,研究其环境适应机制。通过进化分析发现,希瓦氏菌从浅海到深海,再到深渊的演化过程,遵循着基因组先趋向于基因获得后趋向于精简的规律。YLB-06T是希瓦氏菌从深海到深渊演化的过度物种,因此YLB-06T的全基因组是目前已知的希瓦氏菌中最大的基因组,普遍存在多拷贝基因现象,含双鞭毛系统、多套趋化系统、多套菌毛系统、多个抗氧化基因、多套重金属耐受基因簇、10对毒素-抗毒素系统还有三个孢子形成蛋白,这些特征都与它适应深海高压低温环境有关。通过对YLB-06T原位环境条件(高压低温23MPa/4°C)和最适生长条件(常压较高温0.1MPa/10°C)的转录组分析,发现高压低温条件下明显上调的差异表达基因主要与代谢有关,包括氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等。因此,YLB-06T可能是利用多种方式在运动、附着、生物膜的形成以及细胞间的相互作用,实现氨基酸的积累,并通过灵活利用碳代谢和能量代谢,以获取更多的能量,来适应深海极端环境。综上所述,奇古菌门在所调查的雅浦海沟沉积物中是最优势的微生物类群;高压低营养条件最适合富集培养深海微生物;通过耐压菌分离获得了多株深海耐压细菌新种;通过比较基因组和转录组学分析发现嗜冷耐压希瓦氏菌具有多套极端环境适应策略。因此本研究为认识深海嗜耐压微生物群落结构及其极端环境适应机制提供了参考。
王起林[4](2020)在《三株深海真菌生物活性的分析及其发酵工艺的优化》文中提出海洋覆盖了地球表面70%以上的面积,其中深海就占了地球表面积的50%。深海微生物长期处于高压、黑暗、寡营养、低温、缺氧、高盐浓度等极端特殊环境下生存,这也决定了深海微生物相比陆地上的微生物会具有更加独特的代谢途径和形态特征。深海微生物产生的物质也表现出活性多样、结构新颖等特点,这也让深海微生物能够发挥更多的新用途。真菌多糖具有良好的保湿吸湿、抗氧化、提高免疫力、抑菌等活性,与人体肌肤有很好的亲和力。本文对一株从东太平洋火山沉积物中分离得到的深海白僵菌T2-2所产的胞外多糖的抗氧化活性和吸湿活性进行了研究,探究其在化妆品和保健品当中的应用潜力,并对白僵菌发酵参数进行了优化,为其工业化应用提供基础支撑。对T2-2多糖的分子量、成分和生物活性进行了测定,GPC结果显示,T2-2产生的胞外多糖是一种由三个多糖组分构成的混合多糖,重均分子量为2.736×103 Da。单糖组成结果表明T2-2多糖是主要由葡萄糖、甘露糖和半乳糖组成的酸性多糖。抗氧化实验表明,T2-2多糖具有较好的DPPH自由基和超氧阴离子自由基清除效果。在浓度为2 mg/ml时,多糖对两种自由基的清除率分别为89.1%和80.2%。对多糖的吸湿效果进行了探究,结果表明,T2-2多糖在相对湿度为43%和81%的条件下的吸湿率为31%和90%。使用单因子实验和正交试验对白僵菌T2-2的产糖培养基和产糖条件进行了优化,测得优化后发酵液中多糖含量为0.92±0.02 g/L,比发酵优化前提高了46.2%。酵母饲料添加剂为新型绿色无公害无污染的微生态饲料添加剂,本文利用大洋航次中获得的沉积物样品,从中筛选出具有产消化酶和抗水产致病菌活性的优质酵母菌株,对酵母的发酵参数进行优化,并进行发酵液干燥实验,为深海酵母最终应用到水产饲料添加剂中提供技术支撑。最终筛选到产脂肪酶酵母23株,产纤维素酶酵母4株,产蛋白酶酵母8株,产淀粉酶酵母11株,抗溶藻弧菌酵母3株,抗副溶血弧菌酵母4株,抗坎式弧菌酵母4株,抗嗜水气单胞菌酵母1株。其中编号为A-6和A-25这两株酵母的活性较好,鉴定结果表明,酵母菌A-6和A-25分别为Sporidiobolus pararoseus和Cryptococcus rajasthanensis。使用单因子实验和正交试验,对A-6和A-25的发酵条件进行了优化,发酵得到酵母细胞干重分别为38.1±0.2 g/L和34.3±0.2 g/L,比优化前提高了36.1%和29.4%。将发酵液进行干燥实验,最后确定了喷雾干燥为酵母发酵液干燥的方法。
高志远[5](2020)在《深海环境微生物多样性和超深渊海参肠道微生物的代谢潜能研究》文中研究指明深海环境中分布着种类繁多、数量巨大的微生物,直接或间接参与了全球海洋生物地球化学循环。这些微生物具有复杂的生理生化特性和分子生物学机制,以适应深海低温(局部高温)、高压、高盐、黑暗、寡营养等极端环境。因此,研究深海极端环境中微生物,为探究地球化学循环规律,揭示极端环境生命适应机制,以及生命的进化过程提供理论参考。雅浦海沟位于雅浦海脊和雅浦群岛东侧,南北长650 km,最深可达8527 m,北接世界最深的海沟—马里亚纳海沟,是典型的超深渊环境。雅浦海沟极端环境特征制约着碳、氮、硫等生源要素分布和生物群落组成,形成超深渊环境独特的物质循环和能量流动体系。2017年6月13日,我国载人深潜器“蛟龙号”在执行38航次152潜次雅浦海沟科学考察中,获得了沉积物样品和海参、海星、钩虾等底栖生物样本。本研究采用传统培养方法、高通量测序技术(16S r DNA的V3-V4可变区基因测序、宏基因组测序),以雅浦海沟和马里亚纳海沟沉积物,雅浦海沟海参、海星和钩虾的肠道内容物为研究对象,研究可培养微生物多样性,以及雅浦海沟海参肠道环境中微生物及其碳、氮、硫等代谢途径关键酶基因的多样性,并分析这些基因的系统进化地位。研究为揭示深海环境地球化学循环特点及生命的进化过程提供理论参考。1、以雅浦海沟和马里亚纳海沟共11个站位的沉积物为研究对象,共分离培养获得了586株细菌,主要包括:变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中,变形菌门(Proteobacteria)菌株数量最多,主要包括α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)。分离获得真菌86株,主要属于子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)。从雅浦海沟海参、海星和钩虾肠道中,共分离、培养获得了110株细菌,分别属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),其中,变形菌门(Proteobacteria)中的γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)占据绝对优势。2、利用Miseq高通量测序技术,测定了雅浦海沟海参肠道微生物16S r DNA的V3-V4可变区基因序列,并与近海养殖刺参(Apostichopus japonicus)肠道微生物的多样性和组成进行比较。结果表明,雅浦海沟海参的肠道细菌的多样性(辛普森指数和Chao1指数)和丰富度(ACE指数和香农指数)均低于养殖刺参的。雅浦海沟海参肠道细菌主要包括:γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,34.1%),α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,16.0%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,24.0%);古菌主要由奇古菌门(Thaumarchaeota,98.8%)组成。化能自养的氨氧化古菌亚硝化侏儒菌属(Nitrosopumilus)相对丰度达95.6%,甲基营养的硝酸盐还原菌Methylotenera相对丰度为10.6%;养殖海参肠道细菌中,硫酸盐还原菌(28.1%)和硫氧化细菌硫卵形菌属(Sulfurovum,13.7%)相对丰度较高。这种组成差异可能反映了超深渊和近海沉积环境中氮循环和硫循环不同特征。3、利用宏基因组测序技术对雅浦海沟海参和养殖海参肠道微生物组成及其代谢与生理功能进行了整体分析。雅浦海沟海参肠道微生物主要为变形菌门(Proteobacteria,64.3%),以γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,39.6%)为主,其次为拟杆菌门(Bacteroidetes,17.7%)和奇古菌门(Thaumarchaeota,9.1%)。雅浦海沟海参肠道微生物KEGG和COG的比对结果表明,与代谢相关的基因(氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢等)占绝对优势,与信号转导、信息处理相关的基因所占比例也较高。CAZy比对结果表明,雅浦海沟海参肠道微生物中,糖苷转移酶类相对丰度最高,其次为糖苷水解酶类、糖水化合物脂酶类等。这说明,超深渊环境中,微生物转运和利用胞外氨基酸、糖类等有机物进行异养代谢的能力,是微生物生存所必需的。同时,海参肠道微生物信号转导、信息处理的功能基因较丰富,可能是肠道微生物反映了深海极端环境(低温、高压及高盐度等)胁迫下的适应机制。4、在雅浦海参肠道微生物宏基因组中发现了与氮代谢相关的功能基因,如参与尿素降解产铵、氨氧化、反硝化和硝化途径的基因,包括ure C/D/H(编码脲酶C/D/H亚基基因)、nir B/K/D(编码亚硝酸还原酶B/K/D亚基基因)、nor Q(编码一氧化氮还原酶Q亚基基因)、amo A/B/C(编码氨单加氧酶A/B/C亚基基因)等。这些基因编码的蛋白序列与奇古菌门(Thaumarchaeota)的海洋亚硝化侏儒菌属(Nitrosopumilus)的亲缘关系最近。这表明亚硝化侏儒菌(Nitrosopumilus)在雅浦海沟产铵、氨氧化、硝化作用和反硝化作用中具有重要作用。雅浦海参肠道中的亚硝化侏儒菌(Nitrosopumilus)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)中含有产甲烷的I型甲基辅酶M还原酶基因mcr A和调控甲烷氧化过程的颗粒性甲烷单加氧酶基因pmo A。与此相反,在养殖海参肠道中含有丰富与硫循环相关的功能基因,主要包括sqr(编码硫化物:醌还原酶基因)、apr A/B/E/X(编码腺苷酰硫酸还原酶A/B/E/X亚基基因)、sat(编码硫酸腺苷酸转移酶基因)、sox A/B/X/Y/Z(编码吗硫代硫酸盐氧化酶系基因)和dsr(编码亚硫酸盐还原酶基因)。这些基因编码的蛋白序列与海球菌属(Halioglobus)和Desulfobulbaceae科脱硫叶菌属(Desulfobulbus)的亲缘关系最近。海球菌属(Halioglobus)和脱硫叶菌属(Desulfobulbus)参与的硫氧化和硫酸盐还原过程,是近海养殖区域硫循环的重要组成部分。
赵文静,江锦波,孟祥铠,金杰,彭旭东[6](2019)在《深海装备微生物腐蚀研究现状及发展趋势》文中进行了进一步梳理主要介绍了深海装备微生物腐蚀机制,回顾了深海装备微生物腐蚀现状,分析并概述了微生物腐蚀的研究趋势,并对这一研究领域的影响因素进行了讨论。目前深海微生物腐蚀研究不多,且深海微生物环境模拟方法和技术也存在很多不足和不确定因素,应加强以应用为目的的深海装备微生物腐蚀性能研究,探索其在深海极端环境中的腐蚀规律和防护方法,并建立深海微生物腐蚀数据库,为今后深海装备的设计应用、防腐等性能的提高提供强有力的支持和保障。
高波良[7](2018)在《深海太平洋火色杆菌粗琼胶降解代谢途径及寡糖的新型制备方法研究》文中研究说明琼胶寡糖是琼脂糖降解后产生的水溶性糖,与琼脂糖相比,琼胶寡糖在食品、医药及生物科技等领域具有更广阔的应用。本课题组自西太平洋深海沉积物中获得一株太平洋火色杆菌(Flammeovirga acifica WPAGA1),前期研究发现该菌能直接降解龙须菜中的粗琼胶产寡糖,并建立了“一步法”产寡糖的工艺。然而,由于龙须菜粗琼胶中的硫酸基团含量很高,目前研究的琼胶酶均无法以其做为底物,而且没有相关代谢机制的研究报道,因此阐明该菌对粗琼胶的代谢机制具有重要的意义。本文针对此开展研究,主要研究内容和取得的成果如下:(1)菌株WPAGA1能利用多种多糖为唯一碳源生长,包括琼胶、卡拉胶、阿拉伯半乳聚糖、淀粉、海藻酸、几丁质、纤维素、岩藻聚糖、紫菜聚糖及木聚糖,胞外酶活性研究表明,菌株WPAGA1能分泌与上述9种复杂多糖相应的多糖降解酶,其中对琼胶的活性最高,卡拉胶次之。琼胶降解实验发现菌株WPAGA1能利用琼胶为唯一碳源生长,并且能分泌至少6个琼胶酶。(2)为了从基因水平揭示菌株WPAGA1多糖降解能力,对该菌株进行了基因组测序,结果表明,菌株WPAGA1基因组大小约为6.6 M,G+C含量为32.89%,共有5036个编码基因,以及基因岛、ncRNA、CRISPR等丰富的基因组元件,利用KEGG、COG、GO及CAZy等数据库对菌株WPAGA1基因组数据进行功能预测,发现碳水化合物代谢相关的酶基因非常丰富,共预测到了 1022个与碳水化合物代谢相关的酶基因。本文着重对琼脂糖代谢的相关酶基因进行了预测和分析,发现16个琼胶酶。氨基酸序列分析表明,其中,有10个琼胶酶归类为GH86家族,4个为GH16家族,2个GH50家族。此外,还预测到了 4个GH117家族的糖苷水解酶基因 NABH4900、NABH4454、NABH4989 和 NABH4302,1个 AHGA 环化酶 AHGAC4986 和两个 AHG 脱氢酶 AHGD4985、AHGAC4649。基于这些相关的酶,本文预测了菌株WPAGA1将琼脂糖降解为可利用的单糖的完整代谢途径。(3)通过相关酶的重组表达与活性研究,对上述代谢途径进行了体外验证。结果表明,菌株WPAGA1基因组中的琼胶酶Aga4007、Aga2593、Aga4779、Aga950及Aga1974能将琼脂糖降解为新琼四糖及新琼六糖,随后这两种新琼寡糖被GH50家族的琼胶酶Aga2660降解为新琼二糖,新琼二糖被GH117家族的NABH4454降解为D-半乳糖及3,6-内醚-L-半乳糖(AHG),AHG被AHGD4985及AHGAC4986酶解产生KDGal,最后进入TCA循环,而D-半乳糖进入半乳糖代谢。此外,本文还发现,菌株WPAGA1基因组中具有丰富的硫酸酯酶基因。研究表明,重组硫酸酯酶(Su11971)能降解龙须菜中的粗琼胶产生游离的硫酸基团,与重组琼胶酶联合作用时,提高琼胶酶降解粗琼胶产生还原性寡糖的活性,表明硫酸酯酶在该菌株降解粗琼胶的代谢途径中起着重要作用。(4)在代谢途径研究的基础上,本文通过不同酶基因的组合表达,以定向制备不同组分的新琼寡糖。利用含Aga4007及Aga2660酶基因的重组质粒pACY-NAB1,在大肠杆菌BL21(DE3)中制备新琼寡糖,当以琼脂糖为原料时,能定向获得新琼二糖,产量约为500 mg/L。但以龙须菜粗琼胶为原料时,产生的新琼二糖浓度较低,约为50 mg/L。为了能够直接以龙须菜琼胶为原料进行生产,以降低成本和污染问题进一步将含硫酸酯酶Su11971的重组质粒pET-Sull以及含Aga4007及Aga2660酶基因的重组质粒pACY-NAB1同时转入大肠杆菌BL21(DE3)中,再以龙须菜粗琼胶为原料进行生产时,新琼二含量提高了 9倍,可达450mg/L。该方法为将来利用基因组数据充分挖掘菌株WPAGA1的应用潜力奠定了基础。
王淑艳[8](2018)在《深海微生物的多样性及其功能酶研究》文中研究表明海洋占据地球约71%表面积,是地球上最大的生物栖息系统。由于它复杂多变的环境特点,蕴藏着巨大的微生物资源。尤其是深海区域的微生物,可耐受环境中特有的高盐、高压、低温(或局部高温)、寡营养、低光照等极端条件,形成了多种多样的酶系统来适应自身生存的恶劣环境,因此开发深海微生物丰富的酶基因资源是实现海洋生物资源高值化利用的有效途径之一。其中,存在于海洋微生物中的普鲁兰酶(pullulanase,EC3.2.1.1/41)是一类淀粉脱支酶,它能够专一性水解支链淀粉中的α-1,6糖苷键,使支链淀粉变成直链淀粉,这种特性决定了它在淀粉加工相关工业中的广泛应用。然而如今我国所使用的商品普鲁兰酶几乎全部依赖于进口,价格昂贵,提高了相关企业的生产成本,限制了我国相关产业的快速发展。因此我们从深海微生物中寻找高产普鲁兰酶的菌株、开发其普鲁兰酶基因资源,以期为将来我国的普鲁兰酶商业化生产奠定良好的实验基础。本文以“可培养微生物分离鉴定—功能酶筛选—普鲁兰酶基因克隆表达”为研究线索,从以下几方面对深海微生物的多样性及功能酶展开研究:(1)以西北太平洋与中印度洋多个站位不同深度的海水为研究对象,分离并鉴定了1 225株细菌,对这些可培养细菌进行了统计分析。结果表明所获取的这些菌株分属于变形菌门、放线菌门、拟杆菌门以及厚壁菌门四个类群中,其中尤以α-变形菌纲与γ-变形菌纲的菌株数目最多。(2)将分离得到的这1 225株细菌进行了7种常见功能酶(包括淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、壳聚糖酶、褐藻胶裂解酶以及卡拉胶酶)活性的筛选,通过平板透明圈法对这些菌株所具有的功能酶活性进行了初步的评价。结果显示具有淀粉酶活性的菌株有220株;具有蛋白酶活性的有231株;具有脂肪酶活性的仅有16株;具有壳聚糖酶活性的有302株;具有褐藻胶裂解酶活性的有297株;具有κ-卡拉胶酶活性的有289株;未筛选得到具有纤维素酶活性的菌株。(3)将筛选得到的具有淀粉酶活性的220株菌株再次进行产普鲁兰酶活性的筛选,经过固体培养基透明圈法初筛与液体培养基DNS试剂法复筛,得到了一株产胞外普鲁兰酶活力较强的野生菌株Alteromonas sp.Y-389。随后对其发酵使用的培养基成分与培养条件进行优化设计,以期探究该野生菌株的最大产酶能力。经单因素实验分析,结果显示其产酶活力达到了7.69 U/m L,证明该野生菌株具备高产胞外普鲁兰酶的能力,具有较大的后续研究价值。(4)运用分子生物学手段,对野生菌株Alteromonas sp.Y-389的普鲁兰酶编码基因pulA进行克隆,随后对其测序并进行生物信息学分析。结果表明该普鲁兰酶基因pulA的ORF全长是4 347 bp,编码了一个含有1 449个氨基酸的蛋白质PulA;经过系统发育分析,该蛋白质PulA与多个来源于Alteromonas sp.的普鲁兰酶具有较近的亲缘关系;进一步的生物信息学分析显示,该蛋白质PulA理论分子量为158.68 kDa,理论等电点为4.15,属于PulA超家族。(5)以质粒pET-28a(+)为载体插入普鲁兰酶基因pulA片段,构建了基因工程菌。在IPTG的诱导下,于重组菌株的胞浆中成功地表达出了可溶性的目标普鲁兰酶PulA,随后对其进行了分离纯化与酶学性质的表征。结果显示该酶的比活力为54.53 U/mg,最适pH和温度分别为6.0和35℃,Mn2+对该酶有明显的激活作用而Cu2+、Zn2+与Fe2+显着地抑制其酶活性,该酶属于Ⅰ型普鲁兰酶,其Km和Vmax分别为14.97 g/L和0.36 g/(L·min),该研究为今后普鲁兰酶的工业化生产奠定了良好的实验基础。
高岩,李波[9](2018)在《我国深海微生物资源研发现状、挑战与对策》文中指出深海具有多种复杂独特的生境,蕴藏着极为丰富的物种多样性,被公认为未来重要的基因资源来源地,具有巨大的应用开发潜力。目前,深海微生物资源已成为国家重要的战略资源储备,也是各国海洋战略的核心关注点。预计在未来20年内,深海微生物资源将在多个领域得到产业化应用。我国在历时近二十年的深海微生物资源采探中,已分离鉴定并规范保藏大洋来源的菌株9 376株,分属于1 443个种444个属,实现了一定的资源积累,并快速提升了知识产权拥有量。但是,随着深海微生物资源获取和开发活动的快速发展,联合国大会"养护和可持续利用国家管辖范围以外海域的生物多样性"谈判进程趋紧,我国深海微生物资源领域依然存在采样区域较为局限、绝大多数微生物难以培养、资源量有待扩容、产业化推进机制缺失、知识产权占有量不足等问题。因此,本文认为应从加强政策引导、强化资源库的基础建设、建立产学研一体化机制、增强国际合作几个方面入手,实现我国深海生物资源产业由"跟跑者"到"领跑者"的跨越。
李友训,关翔宇,高焱,黄博,王先磊,王继业[10](2016)在《北极地区深海微生物研究进展及对策》文中研究表明对北极地区深海微生物研究进展进行了综述和展望分析,并提出强化我国北极深海微生物研究的对策,以期为相关研究和决策提供参考。综述表明北极深海微生物具有丰富的多样性,是数量巨大的遗传基因资源承载者,群落结构表现出显着的空间分布差异,在北极深海食物链中可能发挥着基础性作用。展望分析提出聚焦北极深海这一特殊的极端环境,开展微生物多样性和地理分布特征研究、新颖遗传生化功能挖掘以及多尺度生态系统下微生物与环境变化的研究具有重要意义和价值。建议我国顶层布局、构建北极深海微生物协同研究体系,提升专用配套仪器装备保障能力,全面推进相关研究工作。
二、深海微生物研究进展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、深海微生物研究进展(论文提纲范文)
(1)深海微生物的多样性及其功能基因的发掘(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 深海微生物多样性和资源挖掘 |
1.1.1 深海微生物多样性 |
1.1.2 深海微生物分离培养技术 |
1.1.3 深海微生物资源挖掘及其应用 |
1.2 浮霉状菌研究进展和生态学意义 |
1.2.1 浮霉状菌的国内外研究现状 |
1.2.2 浮霉状菌的生理特性和生态学意义 |
1.3 本论文研究的目的和意义 |
2 深海微生物的分离鉴定和多样性研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 样品信息 |
2.2.2 培养基和试剂 |
2.2.3 实验仪器 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 沉积物宏基因组提取和16S rRNA基因高通量测序 |
2.3.2 浮霉状菌富集培养和16S rRNA基因特异检测 |
2.3.3 浮霉状菌富集培养和16S rRNA基因高通量测序 |
2.3.4 浮霉状菌富集培养和qRT-PCR技术 |
2.3.5 常用海洋微生物培养基富集培养 |
2.3.6 菌株纯化和保存 |
2.3.7 PCR扩增和16S rRNA基因序列比对 |
2.3.8 最适生长温度、pH、盐度测定 |
2.3.9 细胞形态电镜观察 |
2.3.10 菌株30T1和30T3基因组测序和DNA-DNA杂交分析 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 深海样品16S rRNA基因高通量测序 |
2.4.2 16S rRNA基因特异检测的浮霉状菌富集培养 |
2.4.3 高通量测序发现新型浮霉状菌类群OTU835 |
2.4.4 qRT-PCR技术监测OTU835类群的动态变化 |
2.4.5 针对浮霉状菌的菌株分离和多样性分析 |
2.4.6 常见海洋微生物培养基的可培养微生物分离和多样性分析 |
2.4.7 浮霉状菌30T1、30T3的初步鉴定 |
2.5 本章小结 |
3 深海微生物的功能基因挖掘 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料 |
3.2.1 样品信息 |
3.2.2 培养基和试剂 |
3.2.3 实验仪器 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 富集培养物基因组提取和功能基因分析 |
3.3.2 玉米赤霉烯酮、呕吐毒素降解菌株筛选 |
3.3.3 霉菌毒素降解率的测定 |
3.3.4 N-乙酰氨基葡萄糖代谢关键基因分析 |
3.3.5 N-乙酰氨基葡萄糖利用实验 |
3.3.6 RNA提取和反转录 |
3.3.7 qRT-PCR检测nagB基因表达 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 可培养微生物基因组分析深海功能酶和基因 |
3.4.2 筛选呕吐毒素、玉米赤霉烯酮降解菌株 |
3.4.3 HPLC测定菌株降解呕吐毒素、玉米赤霉烯酮的能力 |
3.4.4 浮霉状菌氨基葡萄糖-6磷酸(GlcN-6P)脱氨酶基因nagB |
3.4.5 浮霉状菌30T1中nagB基因的表达量测定 |
3.5 本章小结 |
4 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间公开发表论文(着)及科研情况 |
(2)深海微生物酶特异性降解硒化卡拉胶的分子机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 前言 |
1.1 深海微生物资源研究与开发 |
1.2 硒多糖概述 |
1.2.1 硒的存在形式 |
1.2.2 硒多糖的来源 |
1.2.3 卡拉胶 |
1.2.4 硒化卡拉胶 |
1.3 卡拉胶寡糖概述 |
1.3.1 卡拉胶寡糖的制备方法 |
1.3.2 卡拉胶寡糖的生物活性 |
1.4 κ-卡拉胶酶研究进展 |
1.5 全基因组测序及生物信息学分析 |
1.5.1 基因组测序技术概述 |
1.5.2 生物信息学技术概述 |
1.6 碳水化合物结合模块概述 |
1.7 本研究技术路线、目的及意义 |
1.7.1 技术路线 |
1.7.2 研究目的及意义 |
第二章 可降解硒化卡拉胶深海微生物的筛选 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 样品来源 |
2.1.2 培养基及试剂配制 |
2.1.3 试剂及仪器 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 菌株分离纯化 |
2.2.2 硒化卡拉胶降解菌株筛选与鉴定 |
2.2.3 硒化卡拉胶酶酶活性测定 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 硒化卡拉胶降解菌株的筛选 |
2.3.2 产硒化卡拉胶酶细菌的酶活分析 |
2.3.3 硒化卡拉胶酶活性菌株的系统发育分析 |
2.4 讨论与小结 |
第三章 可降解硒化卡拉胶深海芽孢杆菌全基因组测序及生物信息学分析 |
3.1 试验菌种 |
3.2 试验方法 |
3.2.1 菌体收集 |
3.2.2 全基因组测序 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 数据处理概况 |
3.3.2 基因组组装概况 |
3.3.3 基因组组分分析 |
3.3.4 基因功能分析 |
3.3.5 甲基化分析 |
3.3.6 基因组可视化分析 |
3.4 讨论与小结 |
第四章 深海芽孢杆菌硒化卡拉胶酶 SeCar 生物信息学分析与异源表达 |
4.1 试验菌株 |
4.2 试剂及仪器 |
4.3 试验方法 |
4.3.1 硒化卡拉胶酶候选基因SeCar的生物信息学分析 |
4.3.2 芽孢杆菌Bacillus sp.N1-1 基因组DNA提取 |
4.3.3 引物设计 |
4.3.4 硒化卡拉胶酶候选基因SeCar的克隆 |
4.3.5 硒化卡拉胶酶候选基因PCR产物的连接与转化 |
4.3.6 硒化卡拉胶酶SeCar表达载体的构建 |
4.3.7 重组蛋白诱导表达以及酶活检测 |
4.3.8 表达蛋白纯化及聚丙烯酰胺凝胶电泳检测 |
4.3.9 硒化卡拉胶酶诱导表达条件的优化 |
4.3.10 硒化卡拉胶酶截短体SeCar_((ΔCBM_4_9))的克隆 |
4.3.11 硒化卡拉胶酶截短体SeCar_((ΔCBM_4_9))基因的连接与转化 |
4.3.12 硒化卡拉胶酶截短体基因SeCar_((ΔCBM_4_9))表达载体的构建 |
4.3.13 重组蛋白诱导表达以及酶活检测 |
4.4 结果与分析 |
4.4.1 硒化卡拉胶酶候选基因SeCar的生物信息学分析 |
4.4.2 芽孢杆菌Bacillus sp.N1-1 基因组DNA的提取 |
4.4.3 硒化卡拉胶酶候选基因表达载体的构建 |
4.4.4 硒化卡拉胶酶诱导表达及酶活验证 |
4.4.5 硒化卡拉胶酶表达蛋白的纯化 |
4.4.6 硒化卡拉胶酶诱导表达条件的优化 |
4.4.7 截短体基因SeCar_((ΔCBM_4_9))表达载体的构建 |
4.4.8 硒化卡拉胶酶诱导表达及酶活验证 |
4.5 讨论与小结 |
第五章 硒化卡拉胶酶酶学性质与酶解产物性质分析 |
5.1 实验材料 |
5.1.1 试验菌株 |
5.1.2 试剂及仪器 |
5.2 试验方法 |
5.2.1 酶学性质研究方法 |
5.2.2 酶解产物分析 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 硒化卡拉胶酶的酶学性质分析 |
5.3.2 硒化卡拉胶酶酶解产物的分析 |
5.4 讨论与小结 |
第六章 酶解产物—硒寡糖的肿瘤抑制活性研究 |
6.1 试验材料 |
6.1.1 试验细胞及药物 |
6.1.2 试剂及仪器 |
6.1.3 试剂配制 |
6.2 试验步骤 |
6.2.1 硒寡糖对 K562 细胞增殖的抑制作用 |
6.2.2 硒寡糖对 HUVEC 细胞增殖的抑制作用 |
6.3 结果与分析 |
6.3.1 硒寡糖对 K562 细胞增殖的抑制作用 |
6.3.2 硒寡糖对 HUVEC 细胞增殖的抑制作用 |
6.4 讨论与小结 |
第七章 硒化卡拉胶在海参养殖中的应用研究 |
7.1 实验材料 |
7.1.1 实验动物 |
7.1.2 基础饲料 |
7.2 实验方法 |
7.2.1 实验设计 |
7.2.2 刺参生长性能测定 |
7.2.3 刺参体壁和肠道内容物的收集与处理 |
7.2.4 刺参肠道微生物分析 |
7.3 结果与分析 |
7.3.1 硒化卡拉胶对刺参生长性能的影响 |
7.3.2 硒化卡拉胶对刺参体内硒含量的影响 |
7.3.3 硒化卡拉胶对刺参体内抗氧化能力的影响 |
7.3.4 硒化卡拉胶对刺参肠道微生物的影响 |
7.4 讨论与小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 展望 |
论文创新点 |
参考文献 |
附录 |
作者简介 |
硕士期间研究成果 |
致谢 |
(3)深海嗜耐压菌群落结构与耐压新种的环境适应机制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.2 深渊微生物多样性的研究进展 |
1.3 极端微生物多样性的研究进展 |
1.4 嗜压细菌的研究进展 |
1.5 多样性分析方法研究进展 |
1.5.1 基于纯培养的传统分析方法 |
1.5.2 基于分子生物学技术的传统分析方法 |
1.5.3 基于高通量测序的微生物多样性分析方法 |
1.6 细菌多相分类学研究进展 |
1.6.1 传统分类学研究 |
1.6.2 基因型分类学研究 |
1.7 微生物对压力的适应机制研究进展 |
1.7.1 核酸 |
1.7.2 脂类 |
1.7.3 蛋白质 |
1.7.4 鞭毛系统 |
1.7.5 与压力相关的基因 |
1.8 本文的研究目的和意义 |
1.9 本文的主要研究内容 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 样品来源 |
2.1.2 培养基 |
2.1.3 试剂 |
2.1.4 仪器 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 高压富集培养和分离纯菌 |
2.2.2 高通量测序 |
2.2.3 荧光定量PCR |
2.2.4 细菌群落多样性分析 |
2.2.5 新种多相分类学鉴定 |
2.2.6 基因组分析 |
2.2.7 转录组分析 |
第3章 雅浦海沟耐嗜压微生物群落结构特征的研究 |
3.1 引言 |
3.2 耐嗜压微生物群落结构特征分析 |
3.2.1 α和β多样性分析 |
3.2.2 细菌群落的组成分析 |
3.2.3 定量分析 |
3.2.4 关键物种分析 |
3.2.5 网络拓扑结构分析 |
3.3 微生物群落结构的比较分析 |
3.3.1 不同培养条件的耐嗜压微生物群落结构的差异 |
3.3.2 关键物种在群落结构中的关键作用 |
3.3.3 深渊和超深渊耐嗜压微生物群落结构的比较分析 |
3.3.4 不同海沟耐嗜压微生物群落特征的差异 |
3.4 本章小结 |
第4章 深海可培养耐压细菌的分离鉴定 |
4.1 引言 |
4.2 深海耐压细菌的分离鉴定 |
4.2.1 雅浦海沟可培养耐压细菌的分离 |
4.2.2 西南印度洋可培养耐压细菌的分离 |
4.3 海洋芽孢杆菌(Oceanobacillus piezotolerans)YLB-02~T多相分类研究 |
4.3.1 YLB-02~T的16S r RNA基因分析及系统发育树的构建 |
4.3.2 YLB-02~T的生理生化分析 |
4.3.3 YLB-02~T的化学成分分析 |
4.3.4 YLB-02~T的分子生物学分析 |
4.3.5 YLB-02~T的新种描述 |
4.4 赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus yapensis)YLB-03~T多相分类研究 |
4.4.1 YLB-03~T的16S r RNA基因分析及系统发育树的构建 |
4.4.2 YLB-03~T的生理生化分析 |
4.4.3 YLB-03~T的化学成分分析 |
4.4.4 YLB-03~T的分子生物学分析 |
4.4.5 YLB-03~T的新种描述 |
4.5 芽孢杆菌(Bacillus piezotolerans)YLB-04 T多相分类研究 |
4.5.1 YLB-04~T的16S r RNA基因分析及系统发育树的构建 |
4.5.2 YLB-04~T的生理生化分析 |
4.5.3 YLB-04~T的化学成分分析 |
4.5.4 YLB-04~T的分子生物学分析 |
4.5.5 YLB-04~T的新种描述 |
4.6 海洋单胞菌属(Marinomonas piezotolerans)YLB-05 T多相分类研究 |
4.6.1 YLB-05~T16S r RNA基因分析及系统发育树的构建 |
4.6.2 YLB-05~T生理生化分析 |
4.6.3 YLB-05~T化学成分分析 |
4.6.4 YLB-05~T分子生物学分析 |
4.6.5 YLB-05~T新种描述 |
4.7 四株嗜冷耐压希瓦氏菌的多相分类研究 |
4.7.1 16SrRNA基因分析及系统发育树的构建 |
4.7.2 生理生化分析 |
4.7.3 化学成分分析 |
4.7.4 分子生物学分析 |
4.7.5 新种描述 |
4.8 本章小结 |
第5章 耐压希瓦氏菌YLB-06T的压力适应机制 |
5.1 引言 |
5.2 嗜冷耐压希瓦氏菌(Shewanella psychropiezotolerans)YLB-06T基因组描述. |
5.2.1 基因组基本特征 |
5.2.2 基因组功能分析 |
5.3 希瓦氏菌从浅海到深渊的演化过程 |
5.3.1 海洋希瓦氏菌的基因组变化与水深有关 |
5.3.2 希瓦氏菌从上层海洋到深渊带的演化历史 |
5.4 转录组分析 |
5.4.1 菌株YLB-06低温高压高表达基因分析 |
5.4.2 菌株YLB-06在进化中获得的基因在低温高压下表达的转录分析 |
5.5 与压力适应机制相关的分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)三株深海真菌生物活性的分析及其发酵工艺的优化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 深海环境的特点 |
1.2 深海微生物资源 |
1.3 海洋真菌研究 |
1.4 海洋真菌的活性和应用 |
1.5 本课题的研究内容及意义 |
第二章 白僵菌多糖的活性及发酵 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 菌株 |
2.1.2 主要材料和试剂 |
2.1.3 主要仪器设备 |
2.1.4 常用培养基 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 白僵菌的形态特征 |
2.2.2 多糖的提取方法 |
2.2.3 白僵菌产糖条件和培养基优化 |
2.2.4 白僵菌多糖含量曲线的测定 |
2.2.5 多糖的分子量分布 |
2.2.6 多糖的组成分析 |
2.2.7 多糖的抗氧化活性实验 |
2.2.8 多糖的吸湿效果实验 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 白僵菌的生物学特征 |
2.3.2 白僵菌发酵条件优化结果 |
2.3.3 白僵菌培养基优化结果 |
2.3.4 发酵液中多糖含量的动态变化 |
2.3.5 白僵菌多糖的分子量及组成测定 |
2.3.6 多糖的抗氧化活性 |
2.3.7 多糖的吸湿活性 |
本章小结 |
第三章 产酶及抗菌酵母的筛选与发酵 |
3.1 实验材料 |
3.1.1 菌株 |
3.1.2 主要材料和试剂 |
3.1.3 主要仪器设备 |
3.1.4 常用培养基 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 酵母的分离与鉴定 |
3.2.2 产消化酶酵母的筛选 |
3.2.3 抗水产致病菌酵母的筛选 |
3.2.4 酵母菌发酵条件和培养基优化 |
3.2.5 酵母菌生长曲线的测定 |
3.2.6 发酵液的干燥实验 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 产酶及抗菌酵母的筛选结果 |
3.3.2 酵母发酵条件优化结果 |
3.3.3 酵母发酵培养基优化结果 |
3.3.4 酵母的生长曲线测定结果 |
3.3.5 发酵液干燥实验 |
本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)深海环境微生物多样性和超深渊海参肠道微生物的代谢潜能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 前言 |
1.1 深海极端环境特征 |
1.2 深海极端环境中的微生物 |
1.2.1 细菌 |
1.2.2 古菌 |
1.2.3 放线菌 |
1.2.4 真菌 |
1.2.5 共附生及肠道微生物 |
1.3 深海微生物研究方法 |
1.3.1 纯培养 |
1.3.2 分子生态学方法 |
1.4 深海微生物参与化学元素循环 |
1.4.1 微生物参与深海碳循环 |
1.4.2 微生物参与深海氮循环 |
1.4.3 微生物参与深海硫循环 |
1.5 开发和应用 |
1.5.1 工业和医药功能酶 |
1.5.2 活性代谢代谢产物 |
1.5.3 环境治理 |
1.6 本文研究的主要内容及意义 |
2 超深渊环境可培养微生物的多样性分析 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 实验仪器 |
2.1.2 实验试剂 |
2.1.3 培养基的制备 |
2.2 菌株的分离与纯化 |
2.2.1 样品的来源 |
2.2.2 菌株培养 |
2.2.3 菌株的分离 |
2.2.4 菌种的保藏 |
2.3 菌株的分子鉴定 |
2.3.1 基因组DNA的提取 |
2.3.2 PCR扩增16S r DNA和 ITS基因序列 |
2.3.3 序列比对 |
2.4 结果与分析 |
2.4.1 可培养细菌的获取 |
2.4.2 分子鉴定结果 |
2.5 讨论 |
2.6 小结 |
3 雅浦海沟海参与养殖海参肠道微生物多样性及系统进化分析 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 实验仪器 |
3.1.2 实验试剂 |
3.1.3 样品采集 |
3.1.4 样品预处理 |
3.1.5 海参基因组提取及基因扩增 |
3.1.6 肠道微生物总DNA提取和细菌、古菌16S r DNA基因扩增 |
3.1.7 原始数据处理 |
3.1.8 Alpha多样性及稀释曲线分析 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 海参的分子鉴定和系统进化树分析 |
3.2.2 海参肠道微生物多样性 |
3.2.3 细菌组成 |
3.2.4 微生物古菌组成 |
3.3 讨论 |
3.4 小结 |
4 雅浦海沟海参与养殖海参肠道微生物宏基因组分析 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 实验材料 |
4.1.2 海参肠道微生物宏基因组测序 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 海参肠道微生物宏基因组测序数据统计 |
4.2.2 海参肠道微生物宏基因组的组成分析 |
4.2.3 海参肠道微生物宏基因组功能相对丰度及差异分析 |
4.3 讨论 |
4.4 小结 |
5 雅浦海沟海参肠道微生物中碳、氮、硫代谢基因的进化分析 |
5.1 材料与方法 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 氮代谢相关基因的进化分析 |
5.2.2 硫代谢相关基因的进化分析 |
5.2.3 碳代谢相关基因的进化分析 |
5.3 讨论 |
5.4 小结 |
6 总结与展望 |
论文创新点 |
参考文献 |
附录Ⅰ |
附录Ⅱ |
附录Ⅲ |
硕士期间发表论文 |
致谢 |
(6)深海装备微生物腐蚀研究现状及发展趋势(论文提纲范文)
1 深海装备微生物腐蚀机制 |
2 影响深海装备微生物腐蚀的环境因素 |
3 深海微生物腐蚀研究方法 |
4 深海装备微生物腐蚀的防护措施 |
5 结语与展望 |
(7)深海太平洋火色杆菌粗琼胶降解代谢途径及寡糖的新型制备方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 深海微生物资源研究及开发 |
1.1.1 深海微生物资源多样性 |
1.1.2 深海微生物资源开发与应用 |
1.2 琼胶及其寡糖的研究及应用 |
1.2.1 琼脂糖的来源及结构 |
1.2.2 硫化海藻多糖及其结构 |
1.2.3 琼胶寡糖及其分类 |
1.2.4 琼胶寡糖的生物活性及应用 |
1.2.5 琼胶寡糖的生产工艺 |
1.3 微生物琼脂糖代谢研究及概述 |
1.3.1 微生物复杂多糖的代谢概述 |
1.3.2 硫酸酯酶及其功能 |
1.3.3 琼胶酶及其功能 |
1.3.4 琼胶寡糖在微生物中的代谢研究 |
1.4 合成生物学在天然产物生产的应用 |
1.4.1 合成生物学及其发展 |
1.4.2 合成生物学在新型化合物合成中的应用 |
1.5 细菌基因组学研究进展及应用 |
1.6 菌株Flammeovirga pacifica WPAGA1简介 |
1.7 本文的研究内容及意义 |
第二章 菌株WPAGA1的胞外多糖降解酶系 |
2.1 材料与试剂 |
2.1.1 仪器与材料 |
2.1.2 试剂 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 菌株的活化与培养 |
2.2.2 菌株WPAGA1利用复杂多糖能力的分析 |
2.2.3 菌株WPAGA1胞外酶的制备 |
2.2.4 DNS法测定还原糖标准曲线 |
2.2.5 菌株WPAGA1胞外酶对复杂多糖的降解作用分析 |
2.2.6 菌株WPAGA1分泌胞外琼胶酶的活性染色 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 菌株WPAGA1利用复杂多糖能力 |
2.3.2 菌株WPAGA1分泌的胞外粗酶降解复杂多糖能力 |
2.3.3 菌株WPAGA1胞外琼胶酶系 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于Illumina平台的太平洋火色杆菌WPAGA1基因组研究 |
3.1 材料与试剂 |
3.1.1 材料与仪器 |
3.1.2 主要试剂 |
3.1.3 数据库及分析软件 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 菌株WPAGA1基因组DNA提取 |
3.2.2 WPAGA1基因组测序与组装 |
3.2.3 基因组组份预测 |
3.2.4 基因预测、注释及蛋白鉴定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 菌株WPAGA1的基因组概况 |
3.3.2 菌株WPAGA1的碳水化合物代谢酶系 |
3.3.3 菌株WPAGA1的多糖降解酶分析 |
3.3.4 WPAGA1的琼胶酶酶系 |
3.3.5 菌株WPAGA1的琼脂糖代谢通路预测 |
3.4 本章小结 |
第四章 菌株WPAGA1粗琼胶代谢相关酶的克隆及表达 |
4.1 材料与试剂 |
4.1.1 材料 |
4.1.2 主要仪器 |
4.1.3 主要试剂 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 相关酶基因的克隆 |
4.2.2 相关基因的重组酶表达载体的构建 |
4.2.3 相关酶的重组表达 |
4.2.4 重组琼胶酶酶活性筛选 |
4.2.5 相关酶蛋白的分离纯化 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 粗琼胶代谢相关酶基因序列分析及克隆结果 |
4.3.2 重组琼胶酶酶活分析 |
4.3.3 相关重组蛋白的纯化 |
4.4 本章小结 |
第五章 菌株WPAGA1粗琼胶代谢途径分析 |
5.1 实验材料与试剂 |
5.1.1 仪器及材料 |
5.1.2 试剂与药品 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 粗琼胶的制备 |
5.2.2 菌株WPAGA1的琼胶酶体外降解琼脂糖分析 |
5.2.3 硫酸酯酶Su11970、Su11971及Su14345体外活性实验 |
5.2.4 硫酸酯酶Su11971与琼胶酶协同降解粗琼胶实验 |
5.2.5 GH50琼胶酶Aga2660体外活性实验 |
5.2.6 四个GH117家族的糖苷水解酶体外活性实验 |
5.2.7 3,6-内醚-L-半乳糖体外降解实验 |
5.2.8 相关酶解产物的处理 |
5.2.9 相关产物的分析及鉴定方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 琼胶酶降解琼脂糖产生新琼四、六糖 |
5.3.2 硫酸酯酶对粗琼胶的脱硫作用 |
5.3.3 硫酸酯酶Su11971促进琼胶酶降解粗琼胶 |
5.3.4 GH50琼胶酶Aga2660体外活性实验 |
5.3.5 四个GH117家族的糖苷水解酶体外活性实验 |
5.3.6 3,6-内醚-L-半乳糖体外降解实验 |
5.3.7 WPAGA1粗琼胶代谢途径分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 基于合成生物学利用大肠杆菌生产新琼寡糖 |
6.1 材料与试剂 |
6.1.1 材料与仪器 |
6.1.2 试剂与药材 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 相关基因的克隆 |
6.2.2 生产新琼寡糖的重组质粒的构建 |
6.2.3 含重组质粒的大肠杆菌生长曲线测定 |
6.2.4 利用重组质粒在大肠杆菌中生产新琼寡糖 |
6.2.5 新琼寡糖浓度曲线的测定 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 重组大肠杆菌生长曲线的分析 |
6.3.2 利用大肠杆菌生产新琼寡糖结果分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文研究结论 |
7.2 本文的创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
博士期间发表文章 |
参与的主要课题及项目 |
(8)深海微生物的多样性及其功能酶研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 前言 |
1.1 深海微生物的研究概况 |
1.1.1 海洋微生物资源 |
1.1.2 深海微生物的研究进展 |
1.2 几种常见功能酶的介绍 |
1.2.1 淀粉酶 |
1.2.2 纤维素酶 |
1.2.3 蛋白酶 |
1.2.4 脂肪酶 |
1.2.5 壳聚糖酶 |
1.2.6 褐藻胶裂解酶 |
1.2.7 卡拉胶酶 |
1.3 普鲁兰酶的研究概况 |
1.3.1 普鲁兰酶的分类 |
1.3.2 普鲁兰酶的研究进展 |
1.3.3 普鲁兰酶的基因工程研究 |
1.3.4 普鲁兰酶的应用 |
1.4 本文研究的主要内容 |
2 微生物资源的获取及多样性分析 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 实验仪器 |
2.1.2 实验试剂 |
2.1.3 培养基配制 |
2.2 菌株的获取 |
2.2.1 样品的来源 |
2.2.2 样品的处理 |
2.2.3 菌株的分离 |
2.2.4 菌种的保藏 |
2.3 菌株的鉴定 |
2.3.1 基因组DNA的提取 |
2.3.2 PCR扩增16SrDNA |
2.3.3 序列比对、分析与统计 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 可培养细菌的获取 |
2.4.2 菌株16SrDNA基因片段的扩增 |
2.4.3 鉴定结果统计与多样性分析 |
2.5 小结 |
3 多种功能酶生产菌株的筛选与产普鲁兰酶菌株的特性研究 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 实验仪器 |
3.1.2 实验试剂 |
3.1.3 培养基与贮液 |
3.1.4 供试菌株 |
3.2 多种功能酶生产菌株的筛选 |
3.2.1 菌株的活化 |
3.2.2 产淀粉酶菌株的初筛 |
3.2.3 产纤维素酶菌株的初筛 |
3.2.4 产蛋白酶菌株的初筛 |
3.2.5 产脂肪酶菌株的初筛 |
3.2.6 产壳聚酶菌株的初筛 |
3.2.7 产褐藻胶裂解酶菌株的初筛 |
3.2.8 产卡拉胶酶菌株的初筛 |
3.3 产普鲁兰酶菌株的特性研究 |
3.3.1 产普鲁兰酶菌株的初筛与复筛 |
3.3.2 菌株生产普鲁兰酶能力的探索 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 7 种功能酶生产菌株的筛选结果统计 |
3.4.2 产普鲁兰酶菌株的筛选结果 |
3.4.3 野生菌株Y-389的产酶能力研究 |
3.5 小结 |
4 普鲁兰酶基因的克隆及生物信息学分析 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 实验仪器 |
4.1.2 实验试剂 |
4.1.3 培养基与贮液 |
4.1.4 实验菌株与质粒 |
4.2 菌株Y-389普鲁兰酶基因的克隆与测序 |
4.2.1 野生菌株Y-389的系统发育分析 |
4.2.2 普鲁兰酶编码基因的克隆 |
4.3 普鲁兰酶基因的生物信息学分析 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 野生菌株Y-389的进化分析结果 |
4.4.2 Alteromonas sp.Y-389基因组的提取及普鲁兰酶基因的克隆 |
4.4.3 普鲁兰酶基因的生物信息学分析结果 |
4.5 小结 |
5 普鲁兰酶基因的异源表达及酶学性质研究 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 实验仪器 |
5.1.2 实验试剂 |
5.1.3 培养基与贮液 |
5.1.4 实验质粒 |
5.2 普鲁兰酶基因的表达研究 |
5.2.1 普鲁兰酶基因表达系统的构建 |
5.2.2 普鲁兰酶基因的诱导表达 |
5.2.3 重组菌株中目的蛋白的纯化 |
5.2.4 重组普鲁兰酶比活力的测定 |
5.3 普鲁兰酶的酶学性质分析 |
5.3.1 重组普鲁兰酶的最适pH分析 |
5.3.2 重组普鲁兰酶的最适温度分析 |
5.3.3 金属离子对重组普鲁兰酶的酶活力影响 |
5.3.4 重组普鲁兰酶降解产物分析 |
5.3.5 酶反应动力学参数的测量 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 异源表达系统的构建 |
5.4.2 普鲁兰酶在重组菌株中的诱导表达 |
5.4.3 普鲁兰酶的纯化及酶比活力的测定 |
5.4.4 重组普鲁兰酶的酶学性质分析 |
5.5 小结 |
6 总结与展望 |
论文创新点 |
参考文献 |
附录Ⅰ |
附录Ⅱ |
附录Ⅲ |
硕士期间发表论文及专利 |
致谢 |
(9)我国深海微生物资源研发现状、挑战与对策(论文提纲范文)
0 引言 |
1 深海生物资源及我国对深海微生物资源的研发现状 |
1.1 深海蕴藏着丰富的生物资源 |
1.2 深海微生物资源是国家重要战略资源 |
1.3 深海微生物资源潜在商业价值巨大 |
1.4 我国深海微生物资源调查现状 |
1.5 我国深海微生物资源研发现状 |
2 我国深海微生物资源开发利用面临的挑战 |
2.1 BBNJ国际谈判“窗口期”趋紧 |
2.2 资源量与多样性有待进一步提升 |
2.3 相关专利相对较少 |
2.4 相关法规和运行机制尚不健全 |
3 加快推进我国深海微生物资源产业发展的对策 |
3.1 加强政策引导, 进行前瞻性布局 |
3.2 提升技术能力, 强化资源库建设 |
3.3 建立产学研一体化机制 |
3.4 加强国际合作, 紧跟国际动态 |
四、深海微生物研究进展(论文参考文献)
- [1]深海微生物的多样性及其功能基因的发掘[D]. 陈甜甜. 江西师范大学, 2021
- [2]深海微生物酶特异性降解硒化卡拉胶的分子机制研究[D]. 王凯. 自然资源部第一海洋研究所, 2021
- [3]深海嗜耐压菌群落结构与耐压新种的环境适应机制[D]. 于丽波. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]三株深海真菌生物活性的分析及其发酵工艺的优化[D]. 王起林. 中国地质大学(北京), 2020(08)
- [5]深海环境微生物多样性和超深渊海参肠道微生物的代谢潜能研究[D]. 高志远. 自然资源部第一海洋研究所, 2020(02)
- [6]深海装备微生物腐蚀研究现状及发展趋势[J]. 赵文静,江锦波,孟祥铠,金杰,彭旭东. 腐蚀科学与防护技术, 2019(03)
- [7]深海太平洋火色杆菌粗琼胶降解代谢途径及寡糖的新型制备方法研究[D]. 高波良. 厦门大学, 2018(08)
- [8]深海微生物的多样性及其功能酶研究[D]. 王淑艳. 国家海洋局第一海洋研究所, 2018(10)
- [9]我国深海微生物资源研发现状、挑战与对策[J]. 高岩,李波. 生物资源, 2018(01)
- [10]北极地区深海微生物研究进展及对策[J]. 李友训,关翔宇,高焱,黄博,王先磊,王继业. 海洋科学, 2016(12)