海洋微生物群落的季节性
海洋变暖发生在每年的季节性周期，可以帮助我们了解的浮游生物的长期气候变化的响应。微生物群落的营业额有节奏的季节性模式被发现时的高分辨率测量微生物浮游生物多样性应用在漫长的时间序列收集的样本。在微生物浮游生物的季节性周期是复杂的，但固定的海洋监测站的长期变化和自动化仪表的发展所提供的时间序列数据，需要了解这些周期不同，在广泛的地域范围。通过数据积累和使用的预测模型，我们获得洞察的变化由于海洋表面继续温暖的海洋分层的程度和持续时间将增加发生。这些发展将使海洋科学家预测，地球化学循环的微生物介导的变化和评估他们的广泛影响。
在浮游生物群落季节动态出现明显的海洋水色卫星观测（1）。在最大的尺度，海洋表层叶绿素季节性脉冲可以识别所驱动的动态，地理变量，水文过程，应对一天的长度。生物圈中的季节性的幅度如此之大，大气中的二氧化碳的长期测量揭示了艺术每年通过光合作用固定的失衡在发布的呼吸碳比。这比振荡作为碳储存植物生物量在北半球的夏季是在秋季和冬季呼吸再次释放。
虽然海洋微生物浮游生物的贡献几乎一半的年度全球总光合作用，他们的贡献的季节性不平衡中的碳循环的大气CO2浓度波动显示比陆地上的植物不多。这是因为海洋中的浮游植物，有机碳的生产与消费的化能自养浮游细菌，archaeoplankton紧密耦合，和原生生物（2）。的海洋生物碳循环的催化剂是短暂的细胞活力的社区。土地
植物生物量约为600 PG C（1皮克= 1015克），以15的年周转次数，而海洋浮游植物生物量仅约2 PG C，一个6天的周转时间。
在海洋微生物群落的季节性的兴趣都源于季节性和全球变化的关系。无论复杂的水文过程和气候，对海洋变暖的主要影响是增加水体分层（3），发生在温带和热带海域的海洋表面分层每年的暑假期间在某种程度上。因此，研究季节性能提供了如何将变暖对广泛的规模会影响海洋微生物群落功能直接的见解。尽管叶绿素和光合速率的股票上的生物学特性，对气候变暖的分层列表，对大气CO2浓度上升的担忧集中在光合异养之间略有年度失衡。这种不平衡导致在海洋大气CO2及其长期储存的净去除（4）。海洋生物介导的过程，消除大气中的二氧化碳是复杂的；他们包括下沉颗粒有机物（POM）和生物成因的碳酸盐岩，以及从上部透光区运输的溶解性有机物（佩克斯）为上中层（UMP）的湍流混合（5）。碳去除机制之一，有时被称为“生物碳泵，是溶解性有机物（DOM）的转换，是顽固的微生物氧化化合物（RDOM）和海洋中的积累（6，7）。RDOM是一个非均相混合物包括化合物，如D–氨基酸和脂多糖，是微生物的细胞壁和膜上发现的。的RDOM最丰富的组成是结构上的特点是carboxylrich脂环族分子（CRAM），一个异构类，承担了一些结构相似的萜类化合物可能是甾醇和藿烷类化合物的部分氧化产物的化合物（8）。
单细胞微生物的微生物浮游生物是海洋地球化学循环的主要代理。动态变化的社区
这些生物的减少和氧化碳，氮，硫。生态研究用遗传标记的微生物鉴定的垂直分层，模式的纬向分布，并与多变的季节变化。季节性的有力的证据出现在海洋中的某些部位标记的遗传，微生物浮游生物多样性进行海洋时间序列（9）。要解密这些社区的主要障碍之一是培养他们的困难，但这是由开发方法部分地克服
重建的基因组片段的社区DNA或单细胞从环境（10–12）。
季节性是海洋表面的生态学的一个重要主题
在中高纬度地区的春季浮游植物大量繁殖的微生物浮游生物季节性是公认的，首先研究的表现，和建模（13）。已经提出了几种理论描述的物理，化学和生物的相互作用，控制春季定时（春季）在海洋的季节的浮游植物水华。Sverdrup 的临界深度假说广泛用作了解季节的浮游植物水华的概念基础。它预测的花朵开始当混合层浅滩在网采浮游植物生长超过净损失的深度（13）。一个有关的概念，稀释耦的假设，预测在隆冬的浮游植物生长加速度为混合和稀释，使放牧的原生生物效率较低（14）。
在大西洋百慕大群岛时间序列研究的年度事件（蝙蝠）在西部马尾藻海的网站说明Sverdrup的临界深度假说的原则和稀释耦假说（图1A）。深层搅拌桩在冬季期间，浮游植物的种群稀释意味着更少的光，较低的浮游植物细胞密度，可能不太有效的捕食。浮游植物的种群，在混合层在浅滩暴露于更高的光强度，导致明显的浮游植物大量繁殖，在春季在高纬度地区。在低纬度地区，画面是复杂的，长的冬天和较低的平均养分（N、P）的可用性，导致浮游植物的生长率增加，当混合移动N和P从中层到真光层。临界深度假说和稀释耦假说表明广泛影响微生物浮游生物生态思维的两个概念问题的对比：（我）到什么程度，微生物浮游生物群落的化学和物理因素确定的组合物，如大量营养元素（N、P）通量和光，而不是通过直接的生物相互作用的控制，如通过放牧原生生物和病毒捕食？（二）如何做这些过程不同的海洋的网站之间的变化，或作为气候变化改变条件？
浮游植物的季节性的细节，不断发现方法开发监控个别浮游植物种群。流式细胞仪研究了浮游植物种群动态在每月的样品在两个长期的网站，夏威夷海洋时间序列（热；图1b），在北太平洋副热带环流，蝙蝠（图1A），表明单细胞蓝藻原绿球藻为主，夏季和秋季浮游植物水柱时最分层（15）。较大的蓝藻聚球藻在炎热的冬季和春季在蝙蝠更丰富和更接近表面，比原绿球藻（16）。光合picoeukaryotes [细胞直径小于3毫米（16）；2至4毫米（15）]是最常见的在春天，但春天盛开在蝙蝠更明显，可能是因为较深的混合层建立在冬季（100 M在热与250米的蝙蝠）（15，16）。请注意，从光散射使这些研究计算得到的碳量测量细胞大小的；通常这些信息是不可用的研究表明，使用环境的基因频率为代表的细胞。类似的模式在亚喀巴湾，观察到的深，红海的贫营养区域，其中隐藻和绿藻丰富的冬季和夏季原绿球藻是丰富的（17）。
A
大西洋百慕大群岛时间序列研究（BATS）
B
夏威夷海洋时间序列研究（热）
在表面层中的微生物群落变化的年度图案（0到300米）在蝙蝠和热。（一）四的微生物群落已经被他们的系统发育的组合物解决。在一个透光区社区交替占主导地位的真核浮游植物在冬季和春季[春天开花的蝙蝠（SBL）；淡绿色]和分层对在夏天和初秋的蓝藻为主的社区（见图2）。这些季节转换改变许多重要的环境变量：每月平均日光（紫线），溶解有机碳（棕色），亚硝酸盐加硝酸盐（红色
线）。在蝙蝠，SBL社区开始发展晚秋和混合层的加深和强化在春天的混合层变浅，使细胞暴露于更高的入射光。稀释耦假说预测增加浮游植物种群由于宽松的捕食的SBL早期。临界深度假说，这是发达国家在高纬度地区的浮游植物水华事件的预测模型，为急剧上升的入射辐射导致浮游植物的生长率增加。定，海洋放线菌（OM1），SAR11 subclade OCS116，和IB占主导地位的早期SBL，但后来，由于混合层的浅滩，其他真核浮游植物种群增长。作为水体分层的增加和营养库从上部真光层（佩克斯；浅蓝色），在混合层的贫营养的社区形式，是由遍在，puniceispirillum，SAR86为主，并sar92。在这期间，四分之一个社区[深叶绿素最大（DCM）；暗绿色]形式附近的化变层。原绿球藻和a-proteobacterium OCS116（图2E）是DCM群落特征的成员。上中层社会（UMP；深蓝色）是由不同的主导，早期分支的谱系sar202，SAR324，sar406 SAR11 subclade II，Nitrosopumilus sp.，和（b）较少的季节变化在分层的水柱在热的结果不太明显的浮游植物的大量繁殖和更稳定的贯穿全年的社区。这些社区类似的发现在夏季分层在蝙蝠（62，63）。有蝙蝠和热之间的其他差异，包括在北太平洋高磷酸盐。溶解有机碳值（棕色）和硝酸盐和亚硝酸盐（红线）平均混合层和绘制在同一尺度强调它们之间的相互关系。白色的线表明混合层深度。数据取自hot-dogs 网站（64）和蝙蝠（65），包括网站的2001年–2009（热）和1996–2003（蝙蝠）在位臵2的混合层深度平均（热）。
浮游植物是更好的了解比他们的同行提供了一种手段，因为光合色素跟踪他们，但浮游植物种群的季节模式仍然是只有部分是已知的几个原因，包括持续发现新分类群。例如，一个先前未确认的真核浮游植物群在进化树的分支，深，接近haptophytes，最近被描述和命名rappemonads（18）。与光合生物，遗传数据和时间序列带来更高的分辨率浮游植物的研究。最近一个蝙蝠依靠叶绿体16S
核糖体RNA数据分析（rRNA）基因作为遗传标记的真核浮游植物。它揭示了以前看不到的季节性模式之间的光合picoeukaryotes，包括prasinophytes突出的绽放，这是单细胞生物体的绿色植物，在冬天的水柱混合，在（图1）（19）。
浮游细菌和archaeoplankton是主要负责对碳循环的氧化侧，而且氧化减少N形式的生物起源。时间的rRNA基因标记系列测量LED在确定其分布的年度图案显著的进步。rRNA基因标记，在上世纪90年代未培养微生物多样性确定的光合微生物浮游生物，许多新的血统和提供的社会变化的微生物的开放沿海海洋模式之间的第一个证据的广泛使用，真光层和中层区之间，并与纬度（20）。一些研究集中于特定的群体为例，在南极沿海水域（21）和荧光原位杂交（FISH）检测到在夏天从较低的古细菌的丰度在晚冬的高丰度的转变。同样的，美国在北海和东南沿海水域（22），观察到在冬天比夏天少的Roseobacter分支细胞。
两个大型研究使用的判别函数分析（DFA）和时间序列分析（TSA）检测表面的细菌群落的年度图案收集每月在圣佩德罗海洋时间序列4.5年（点）研究网站，在加利福尼亚南部沿海水域（23），和在西方英语频道6年的研究（24）。这些研究表明，群落组成的复发在年度基础上的精度显着每月的营业额，表明群落组成的季节性因素确定确实是。小的研究已经达到了类似的结论；例如，从2年的研究
新泽西海岸的检测具有鲜明的每年的季节，夏季和冬季的社区明显在整个数据集之间的区别，分离的细菌群落的季节性模式的样本群（25）。海洋长时间序列的蝙蝠和热提供洞察海洋条件和微生物群落之间的联系。在整个数据集的统计
排序的蝙蝠，解决三的微生物群落春季水华（SBL），
夏季佩克斯，和UMP（《暮光之城区”）和提供的证据四分之一个社区在附近发现的深叶绿素最大（DCM）附近的化变层（图
1A）（26）。在这些社区的蝙蝠，和重要的环境变量，它们之间的关系，从春到夏条件年过渡期间明显变化，下沉POM进行N、P等营养物质的佩克斯（图1a）。浮游植物群落的变化从真核原核优势，和一套适应极低的营养生物，夏季的表面高光条件下接管（图2，A和B）。证据表明，热稳定的佩克斯UMP群落全年季节性扩张和较小的浮游植物，主要与DCM相关（27）。
图2。（A至F）海洋数据视图（ODV）地块的平均时间和空间分布的微生物浮游生物
在蝙蝠。该图表表明相对丰度（一）叶绿体16S rRNA基因，（b）（原绿球藻和蓝藻
聚球藻），（C）（D）puniceispirillum，SAR86，（e）和（f）sar202 OCS116。[修改从（19，26）]
在分层的时期，对热带和中纬度地区的佩克斯是一个极端的，高光，以及使用所产生的无机物生成DOM光化学反应的C1化合物（29）。的SAR116分离株的基因组puniceispirillum海表明它也可氧化的各种ldom化合物包括C1化合物（30）。不像遍在，puniceispirillum是能动的，这种适应可能给它在POM定植和氧化的地球化学重要的过程中的作用。遍在，puniceispirillum，和sar92
都light-sar202类群Chloroflexi（图2），对d-proteobacteria SAR324分支，与氨氧化古Nitrosopumilus发生在无光层（32）。不不sar202 SAR324已培养，但几个部分的基因组的细胞中扩增出单一SAR324最近（8，33）。在一项研究中，carboxylaseoxygenase 1,5-二磷酸核酮糖（Rubisco）和硫氧化的基因进行了鉴定，表明chemolithoautotrophic的生活（8）。另一个基因组包含18个组件SAR324 phytanoyl双加氧酶，这是预测催化叶绿素的脂质链的降解（33）。在SAR324基因组和直接显微镜观察运动基因的存在表明这些生物游向附加下沉POM（6，8）。
微生物群落是已知的在海洋表面的变化，不同的沿海和开放的海洋区域之间，随纬度的地区，在中层水域上涌到表面。因此，它是要问从几个研究点的研究结果可以外推到广阔的地理尺度重要。越来越多的证据表明，微生物群落组织一些主题适用于不同的海洋：最主要的微生物浮游生物群是世界性的，和他们的垂直关系是相似的在广泛的纬度断面（34）。但有一个很明显的纬度之间的复杂关系，上升流，和季节性仍然不完整的探讨。巡航在春季大西洋从南非到英国的细胞计数的鱼和许多海洋细菌最丰富的组发现纬度的变化（SAR11，原绿球藻，拟杆菌，g-proteobacteria，和sar202）（34）。其他的研究，使用在世界各地的海洋各月收集的样本，描述纬度变化识别通过16S rRNA基因的系统发育关系（35）和（20）的DNA指纹图谱。
借鉴SAR11
a-proteobacteria的SAR11组（海洋bacteraceae）是海洋中的优势菌群，出现在所有的时间序列研究的主要参与者（24，31，34，36–39）。他们说明了三个重要的问题，必须在全球海洋微生物群落的季节性的观点完全可以出现解决：（我）为一个标准的测量和描述微生物多样性系统的需要，（二）需要重视生
态意义的功能微生物多样性的单位，和（iii）需要更多的采样。分子系统发育表明，SAR11分支进化的很久以前，分为几个主要的亚类型[即，IA，IB （Pelagibacter），II，III和IV ]，并可能为许多小的生态型（5，19，31）。“生态型”的遗传变异可由不同的时空分布的环境中进化的区别。之间的亲缘分支的SAR11时空分布相关证据表明，早在其演变的海洋环境分区之间的SAR11
专家（37，39）。在蝙蝠，SAR11 subclade IB在春天开花的混合层，与浮游植物，其次是subclade IA（Pelagibacter）在夏天。subclade II花朵与溶解有机碳（DOC）的再矿化每年春天在中层。一些早期的研究依赖于一些深度剖面出现这些关系，但其他人没有到更广泛的时间序列数据被用来研究在空间关系的季节变化显示。
没有协议在该领域进行分类的SAR11或其他类群的方案。大多数工人使用一个序列差异阈值（10，40），但一些强调系统结构（26，39）。这个不幸的后果是很难比较在不同的研究中获得的识别中的SAR11多样性分布的一般规律的数据。但通过所有的SAR11到一个单元的多样性，一些可以比较。在热（38）和在西方英语频道（24），其相对丰度在冬季高峰，而在蝙蝠，相对丰度和细胞数的峰值在夏季（26，36）。
海洋学家关注的是在广泛的尺度地球化学，所以微生物多样性分类系统也必须连接到细胞的功能特性来实现其潜在的应用价值。SAR11亚上面提到的可以偏离的16S rRNA基因的15%以上，这表明多物种和功能的潜在的复杂变化。一种理论认为，古代事件的phylogenomic树深支代表对应的进化变化，保持生态环境的影响，今天。例如，这是真正的蓝细菌（蓝藻），一个谱系，包括所有的细胞和器官，光化学分解水产生的氧气。SAR11进化树和时空的蝙蝠环境分区之间的深支的相关性也支持这一理论。另外，频繁的横向基因转移对生物进化到新的栖息地提供了一个路径，可能对系统发育起源的生态意义。充足的证据表明发生；例如，磷酸盐采集基因是高度可变的，和两个原绿球藻和SAR11有更多的磷酸盐采集基因在蝙蝠比在炎热的，大概是在北大西洋的磷的有效性低引起的选择（41）。比较基因组学的迅速扩大，因为便宜的下一代测序，我们可以期待新的强大的研究，旨在识别的功能，有深的亲缘分支相关的基因组的决定并区分变量的基因组特性。它会将这种方法应用到UMP社区特别有趣，这家在分化的分支
d-proteobacteria（SAR324），Chloroflexi（sar202），纤维杆菌门/ Acidobacteria（sar406），和古细菌，直接或间接地发挥作用，必须再矿化的DOM。
季节性的社区连接地球化学
尽管海洋省份之间的变异相关注意事项，海洋表面的微生物群落的观察使我们能够预测有可能发生变化，当海洋变暖。延长分层减少季节性的，贫营养的海洋条件下的扩散，和一个扩展的佩克斯社区像那些在炎热和蝙蝠。这些变化对浮游植物的生产力的影响已受到广泛的关注，但更了解有关如何在光合生物种群的季节性变化可能会影响碳封存过程如生物碳泵和微生物碳泵，都集中在小部分有机物氧化的微生物脱手套。
尽管越来越多的分辨率的微生物
群落的动态，但很少的信息是可用的，连接的群落组成的地球化学过程中的变化。地球化学专业的一个最明显的例子是氨氧化古Nitrosopumilus马里努斯。夏天的花朵Nitrosopumilus符合氨氧化的最大速率的硝酸盐被鱼和定量聚合酶链反应检测（PCR）的Nitrosopumilus氨单加氧酶基因（阿莫亚）测量在北海的
一个沿海的网站双周采取（42）。虽然这些发现有助于我们了解背后的氮循环的生物，到目前为止他们没有在地球模型多采用。
的例子，领带的微生物种群变化从环境的季节性地球化学数据，像是Nitrosopumilus，仍然是罕见的。最大的挑战之一是碳循环。例如，在蝙蝠的DOC积累，每年夏天在佩克斯，随后氧化冬天的风暴和地表水进入泵（43）。通过混合DOC出口是重要的；它占的UMP耗氧约一半。为什么是一个分数，在夏天，海洋表面的氧化的DOC耐火材料，但不稳定时，出口到黑暗的UMP，营养丰富的环境？DOM组合物已经显示出随深度的变化，随着社会结构的变化相关（31，44）。这是居住在UMP生物的独特的性质，对环境的化学性质，或是造成耐火材料DOC 变得不稳定？一种蝙蝠的研究来解决这些问题，发现在a-proteobacterium OCS116种群（图2），SAR11 subclade II，和海洋放线菌（OM1）增加在中层混合后弹簧（31）。虽然这项研究表明，一个独特的中层微生物群落响应DOC出口每年，它已经没有可能甚至与宏基因组数据的可用性来识别特定的生化机制，解释的易感性的变化对氧化的DOC出口时。
到目前为止，我们专注于季节性变化的微生物群落和地球化学循环之间的相互作用，但另一种的角度考虑，在生物种群的水平，环境如何选择。生态学家在社区组成的非随机组合命令模式。非随机组合的另一个原因是环境的非生物因素对过滤种群选择压力。氮，磷，和（在较小程度上）占主导地位的“铁的微生物种群的环境控制海洋的思考。然而，微量金属，维生素不寻常的营养需求，和其他有机增长的因素，以及抑制竞争者和捕食者的化感物质，越来越多的研究来了解海洋微生物种群动态的（45，46）。越来越多的证据表明，复杂的生物相互作用形成微生物群落动态起主要作用。这种相互作用可以是正的或负的；例如，一种生产的生长因子，刺激另一个的生长，或生长抑制由于捕食，铁载体的盗版，以及其他类型的干扰.
图3。（A和B）的独立设备，如环境样品处理器[ ESP；示意图显示在（一）]和[部署flowcytobot显示（B）]，被设计为在微生物浮游生物的现场监测。ESP 可以进行的qPCR实验；用流式细胞仪的flowcytobot可以监控浮游植物。在未来，喜欢这些设备可代替月航次的监测微生物群落的变化模式，海洋的网站的目的。在最近的部署，电除尘器是用来监测Nitrosopumilus，SAR11，海洋蓝藻16S rRNA分子。同时，定量PCR是用来监测从Nitrosopumilus SAR11，16S rRNA基因，和大亚基（rbcL基因）Rubisco活化酶基因从海洋聚球藻28天在蒙特雷湾部署期间（55）。【图片来源：蒙特雷湾水族馆研究所（ESP）和汤姆克兰丁斯特，伍兹霍尔海洋研究所（flowcytobot)
在大点的数据集设计的相关表格模式检测方法研究了由生物相互作用引起的变异模式（37）。在景点，包括病毒，细菌和原生动物的随访研究，提供有力的证据表明，海洋微生物群落是高度相互关联的生态网络（47）。使用方法熟悉系统生物学家，研究人员检测点网络生物体之间潜在的相互作用，包括非生物因素的相互作用。D F A和T S A分析包括相互作用研究长达6个月的延误找到潜在的时间滞后之间的相互作用的数据支持。观察高度相关的社会行为是对社区的重要一步，但过程还远远没有完成，等待工作，将实验确认的连接模式，并解释他们与机制。微生物浮游生物之间的相互作用的生物的例子非常少，可以使用活的有机体显示，提供很少的机会来研究机制的实验（46）。验证是非常
重要的，在海洋中很多环境因素的功能与入射光的季节性变化。因此，社区的协调一致的反应可能包括许多生物无关的生物学的共变因为非生物因素共变的，而不是因为他们是由一个特定的相互作用联系在一起。
然而，就在这样一种环境，非生物因素的影响提供了有力的节奏强劲发展生物有机会共同进化。洞察力从基因组精简理论出现，这说明在海洋细菌有丰富的群体基因组的小尺寸，如原绿球藻和P e l a g i b a c t e r（48），作为一种适应，使这些细胞用有限的资源有效地在海洋贫营养的地区。例如，减少硫化合物的不寻常的要求（49）和甘氨酸（50）中已经描述了遍在，这表明它的小基因组的进化过程中，一些重要的化合物的生物合成是“外包”的微生物群落的其他成员。复杂的营养需求减少导致的基因组可以增加食物网的连通性和细胞较少的通用性，这可以解释为什么很多丰富的类群的海洋细菌是具有挑战性的培养。其他丰富的生物，也有减少的基因组不寻常的营养需求的培养将决定如何广泛的基因组精简理论可以用于解释观察到的模式在海洋表面的浮游生物生态学。
引起的营养食物网的连接
相互依赖和其他类型的生态系统响应变化的预测具有重要的后果（51）。微生物浮游生物群落的扰动敏感，一类，称为“瓶子效应，”导致微生物群落组成的快速变化时，水被收集和限制（52）。微生物浮游生物群落的稳定性是许多环境问题直接相关，兴趣在哪里集中批判是否环境功能保持在响应不断变化的输入。也有一些好消息，尽管不完全的，关于这一主题，从墨西哥湾漏油灾难的2011，其中的微生物浮游生物群落将石油二氧化碳意想不到的能力（53）。
观
微生物群落的季节性模式具有突出的营业额从不同的海洋省份的叶绿素观测卫星的出现，但目前还没有共识是否相同的模式出现在不同的网站，或对控制社区的组成因素。下一代测序技术在海洋微生物多样性测量的扩张的重要作用（11，40）。识别性，适用于整个系统，研究人员首先要达成共识，有关如何分类微生物多样性。针对船舶费用和天气的障碍，阻碍的时间序列数据的收集，科学家正在测试一种新一代的仪器，可以留在海洋监测原位微生物群落（图3）（54，55）。海洋学家们将利用这些数据建立一个更好的了解纬度，天气，污染，营养成分，p H特别感兴趣，和其他因素的影响改变的微生物群落的节奏。从描述性评价海洋表面的微生物群落结构的理解，确定群落结构因子和预测社区如何应对不断变化的输入字段中的大多数工人的长期目标（9）。这一思想的最佳例子是达尔文的项目，一个海洋生态系统模型预测的原绿球藻的生态型的分布根据生理特性（56）。
宏基因组学及其相关技术，包括单细胞全基因组扩增（11，30）和人口的分类（12），导致相关联的未培养微生物与功能研究进展，并对微生物浮游生物类群越来越多可以生长，在实验室研究（30）。但到目前为止，没有全面的海洋的季节性基因组已经发表的研究。通过数据和方法的限制，研究仍然难以确定的特点，以往进化基因组可能微生物浮游生物进化的主要分支的环境中的不同的功能角色链接（57）。这个目标是重要的因为微生物多样性是极其复杂的，让它找到的原则，简化势在必行。
高分辨信息的微生物群落的营业额的模式已经提供了重要的地球化学循环模型的改进潜力。例如，分区的有机碳之间的结构化的微生物群落的季节模式的变化已被链接到的微生物碳泵（5，31）。但目前的模型很少采取过渡群落结
构考虑有关的生物地球化学性质的信息不足。进步的障碍之一是从基因组信息单独确定地球化学函数的困难，不通过为每一个生物实验室研究劳动密集型的时期。另一个是精细化工的尺度，是解决地球化学过程的困难，打破了广泛的化学类商讨细节。目前正在努力确定溶解有机氮（D O N）的特定组件和溶解有机磷（D O P）说明的挑战。只有最近才明白D O P分数的形式是膦酸盐，C–P 债券从而由不同于那些用于吸收磷从典型的磷酸酯途径收获（58）。各种新的工具的出现，提供更高分辨的化学信息。利用高效液相色谱法和质谱法来解决高分辨率的分子的复杂的混合物（59），具有高灵敏度和精密测量特定分子（60），或无论是自然发生的或介绍了同位素跟踪分子的同位素组成（61）。
一些微生物，如那些占主导地位的低营养，海洋环流的透光带，高辐射环境，更方便，已更重采样，并在一个更高级的阶段研究。如果系统生物学的方法将成功地扩展到包括相互作用的微生物群落，这很可能是早期的里程碑将从分层的进一步的研究出现，上部透光区社区。一些潜在的进步可能需要高度集成的方法包括确定成功的适应，在这种极端环境下的描述，地球化学循环的分子特异性细尺度的细化，和因素的相互作用，控制群落结构的鉴定。
了解微生物浮游生物生物学的基本方面，如季节性的过程，可能是重要的长期变化的了解海洋的响应，如全球变暖，以及短期影响，如污染事件。重要的是不要低估了这个问题的复杂性：一个大型的，长期的努力将需要了解海洋微生物群落的季节性和动态等方面，并评估他们的适应环境的扰动。
(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群
落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
论微生物在海洋中的作用 作者：周浩王璐 中文摘要： 21世纪人类社会面临“人口剧增、资源匮乏、环境恶化”三大问题的严峻挑战，随着陆地资源的日趋减少，开发海洋，向海洋索取资源，尤其是海洋微生物资源越来越受到人们关注。本文将从海洋微生物多样性、海洋药物及保健功能的生物活性物质、海洋极端酶、海洋微生物在消除海洋污染物等方面给予介绍。 中文关键词： 海洋微生物资源生物药物资源 前言 洋中生活许许多多各种各样的微生物，它们是以单细胞或以群体形式存在，能独立生活的生物，包括病毒、细菌、真菌、单细胞藻类及原生动物等等。但按狭意所指仅为病毒、细菌和真菌等。目前研究较多的是细菌。微生物体积大多非常微，需在显微镜下才能看见。如海洋微生物，它的直经大多仅为几个微米到零点几个微米。海洋微生物种类繁多，数量颇大。如胶州湾每毫升海水中生活着几百个，多至几千万个细菌。它们对我们生活及工农业生产有着极为密切的关系。 浩瀚的海洋是地球上生命的摇篮，它覆盖着地球表面积海水总体积占地球总水量的70%，海洋中生物资源极为丰富，生物活性物质种类繁多，已引起世界各国的重视，仅在过去10年中有近5000种新的海洋天然产物被发现。大多数都分离自海洋微生物,且许多是陆地生物所没有的，显示出巨大开发潜力，因此，海洋微生物资源研究已成为海洋资源研究的重要内容之一。 正文 1海洋微生物的生物多样性 海洋是一个十分独特的生态环境，包罗了高盐、高压、低温、尤其是深海低光照、寡营养等特点，还有无光照以及局部高温的极端环境，来自海洋的微生物大部分都是适应了极端环境的极端微生物，据估计海洋微生物可达0.1~2亿种，已发现的类群主要包括病毒、古菌细菌、粘细菌、微藻、真菌，海洋微生物的物种多样性决定了其代谢产物多样性，海洋环境是新型生物活性物质的源泉 2海洋微生物药物资源
季节性（高温季节、冬季、雨季）施工措施及方案 1、季节性施工领导小组 根据项目工程施工的特点，为加强季节性施工管理，做好季节性施工的各项准备工作，确保季节性施工的工程质量和安全，我公司拟组建季节性施工领导小组，由项目经理任组长，项目副经理及总工任副组长，负责本合同段季节性施工的组织，指挥计划。目经理部设置五部两室：工程管理部、计划财务部、物资设备部、安质环保部、工程经济部、综合办公室、中心试验室，根据季节性计划施工生产的任务和安排，为合理安排劳力，根据每个作业面以及施工进度计划的安排，配置足够的劳力，保证正常生产，确保季节性施工顺利进行。 2、冬季施工措施及方案 2.1冬季低温对施工的不利影响 （1）低温对砼、钢筋性能及施工操作的影响 1)在负温条件下，新拌砼强度尚未形成，体内含有许多水份经冻结由液态转化为固态，体积增大约10%，使砼的内部组织由于受到冻胀而遭到不同程度的破坏，降低了其应有的承载能力，造成结构上的危害。 2)负温条件下钢筋变硬、变脆，受弯及冷拉其内部组织受到不同程度的损伤，焊接时会产生内应力，降低焊件的受力强度。 （2）低温对生产人员及机械设备的影响 1)低温寒冷对生产人员操作带来许多不便，尤其对高空作业者更为明显，人的视觉、听觉也受到阻碍，一旦遇到风雪天，操作更加困难。 2)机械设备在低温情况下难以保证最佳工作状态，油压设备由于低温油路凝结，灵敏度下降，使机械不能正常运行。 （3）低温对土方施工的影响 气温达到负温时易使路基填筑层表面2～3cm形成冻层，当白天气温回升后，融化形成表面松散或反弹现象，引起压实度不足，甚至对路基造成病害。 2.2路基工程冬季施工
微生物多样研究中的—β多样性分析概述
一、β-多样性分析介绍 1. β（Beta）Diversity： 是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。 ?β多样性分析前的数据“来源”： 1）OTUs的丰度信息表； 2）OTUs之间的系统发生关系， 计算Unweighted Unifrac及Weighted Unifrac距离。 ?通过多变量统计学方法主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)，主坐标分析(PCoA，Principal Co-ordinates Analysis)，非加权组平均聚类分析(UPGMA，Unweighted Pair-group Method with Arithmetic Means)等分析方法，从中发现不同样品（组）间的差异。
2. PCA & PCoA分析 ?主成分分析（PCA）是多变量统计学中最为人熟知的分析方法，它通过线性变换，将原始的高维数据投影至少量新合成的变量（即主成分），从而简化数据结构，展现样品的自然分布。 ?主成分分析不考虑原始变量之间可能存在的相互关系，并且是基于欧式距离评价样品之间的相似度。 ?多维尺度分析与主成分分析类似，但是它可以采用任何距离评价样品之间的相似度。主坐标分析（Principal coordinates analysis，PCoA）是经典的多维尺度分析方法。
3.UniFrac距离 ?由于微生物极其多样，不同微生物彼此之间的系统发育关系往往千差万别，仅仅将群落中不同微生物成员视为相互独立的变量显然并不合理。 ?因此，在比较不同群落样品之间的差异时，需要考虑两个群落成员之间的系统发育关系是否相似。 ?基于这个思想，计算微生物群落样品间距离的UniFrac距离应运而生，通过比较两个群落各自独有的微生物成员之间系统发育关系的远近，更为客观地反映两个群落样品之间的相似程度。
锦绣华城2-4地块商业项目 （冬、夏、雨季） 季 节 性 施 工 措 施 上海龙赛建设实业有限公司 二0一二年八月
目录 第一章工程概况 (3) 第二章雨期施工 (4) 第三章夏季施工 (7) 第四章冬季施工 (9)
第一章：工程概况 1-1方案编制依据 ●建设方提供的建筑，结构施工图及有关设计文件。 ●锦绣华城2-4地块项目《施工组织设计》 ●《建筑工程冬季施工规范》JGJ104-2011 ●《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005 ●《建设工程施工现场消防安全技术规范》GB50720-2011 ●《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-1999 1-2项目概述 ·工程名称：锦绣华城2-4地块商业项目 ·建设单位：上海锦绣华城房地产开发有限公司 ·设计单位：中国建筑上海设计研究院有限公司 ·监理单位：上海大通工程监理有限公司 ·施工单位：上海龙赛建设实业有限公司 1-3建筑概况
1-4季节性施工要求 东南沿海地区受海洋暖湿气流影响，春夏之交雨水频繁，并伴有台风、暴雨和潮汛，某些地区雷暴季节，雷电活动频繁。这些季节的不良天气现象，给工程的建设进度和质量带来了一系列的问题，也是生产安全事故多发时期。因此，应当按照作业条件针对不同季节的施工特点，制定相应的安全技术措施，做好相关安全防护，防止事故的发生。 一般来说，季节性施工主要指雨期施工和冬期施工。雨期施工，应当采取措施防雨、防雷击，组织好排水。同时，注意做好防止触电和坑槽坍塌，沿河流域的工地做好防洪准备，傍山的施工现场做好防滑坡塌方措施，脚手架、塔机等应做好防强风措施。冬季施工、气温低、易结露结冰，天气干燥，作业人员操作不灵活，作业场所应采取措施防滑、防冻，生活办公场所应当采取措施防火和防煤气中毒。另外，春秋季天气干燥，风大，应注意做好防火、防风措施；秋季还应注意饮食卫生，防止腹泻等流行性疾病。任何季节遇六级以上（含六级）强风、大雪、浓雾等恶劣气候，严禁露天起重吊装和高处作业。 第二章：雨期施工 2-1雨期施工的气象知识 1.雨量 它是用积水的高度来表示的，即假定所下的雨既不流到别处，又不蒸发，也不渗到土里，其所积累的高度。一天雨量的多少称为降水强度。 2.降水强度的划分 按照降水强度的大小划分为小雨、中雨、大雨、暴雨等6个等级。降雨等级见下表。
变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳只能通过片段大小不同在同一浓度的胶上电泳迁移率不同而分离不同的DNA片段，对于片段大小接近或相同的DNA片段无法做到有效地分离；DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) 即变性梯度凝胶电泳，是利用DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。 DGGE作为一种成熟的分子生物学技术被广泛应用于环境科学（土壤、海洋、河流、冰川、淤泥等）、医学（各种疾病治疗前后，病变部位微生物的差异）、人体（鼻咽、口腔、黏膜、肠道）等领域进行微生物多样性分析。 实验流程图： 实验结果 实验结果包括以下内容 1 引物设计 以下是DGGE中常用的引物，我们将根据客户的不同需求，进行针对性的引物设计。 引物序列（5’-3’）
细菌 16S V3 区扩 增引物 357-F-GC CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG GCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG 518r ATTACCGCGGCTGCTGG 引物 序列（5’-3’） 真核 18S V1-3区扩增引物 Euk1A CTGGTTGATCCTGCCAG EukA516r-GC CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCA CGGGGGGACCAGACTTGCCCTCC 2 基因组DNA 抽提电泳检测图 针对客户的样本来源不同，我们针对性优化不同的基因组抽提方法，已达到提取效果最佳。 说明：1-8为样本所抽提基因组DNA，上样量3uL；M 为1kb Marker 上数第一条带为8 kb，中间的亮带为3kb，浓度为30ng/uL，其余为10 ng/uL。 3 目的片段PCR 检测 说明：1-8为样本，负为负对照（说明我们的实验没有污染，这对分子实验是至关重要的），上样量为5uL；M 为DL2000 Marker，上样量3uL。其中亮带为20ng/uL，其余为10 ng/uL。 Reconditioning PCR： 第一轮PCR 产物将会作为新的模板再进行少数循环的第二轮PCR 扩增，这叫做“Reconditioning PCR”。由于在“ Reconditioning PCR”的过程中引物和模板之
季节性传染病预防知识要点 一、基本知识 1．水痘 病人从出现皮疹前2日至出疹后6日具有传染性。 患病初期可有发热、头痛、全身倦怠等前驱症状，在发病24小时内出现皮疹，皮疹分布呈向心性，即躯干、头部较多，四肢处较少。大部分情况下，病人症状都是轻微的，可不治而愈。 2．流行性腮腺炎 病人在腮腺明显肿胀前6-7日至肿胀后9日期间具有传染性。 患病初期可有发热、头痛、无力、食欲不振等前驱症状，发病1-2日后出现颧骨弓或耳部疼痛，然后出现唾液腺肿大，通常可见一侧或双侧腮腺肿大。 3．流行性感冒 流感病人为传染源，主要在人多拥挤的密闭环境中经空气或飞沫传播，亦可通过直接接触病人的分泌物而传播。 患病时出现发热、头痛、肌痛、乏力、鼻炎、咽痛和咳嗽症状，还可出现肠胃不适。 4．麻疹 麻疹病人为传染源，主要通过飞沫或直接接触病人的鼻咽喉分泌物传播。 患病初期出现咳嗽、流涕、发热、眼红及口腔内出现白点（柯氏白斑）；3至7日后皮肤会出现斑丘疹，通常由面部扩散到全身，维持4至7日，亦可能长达3个星期，留下褐色斑痕或出现脱屑；病重者的呼吸系统、消化系统及脑部会受影响，导致严重后果，甚至死亡。 5.手足口病 手足口病病人和隐性感染者均为传染源，主要通过消化道、呼吸道和密切接触等途径传播。 多发生于学龄前儿童，尤以3岁以下年龄组发病率最高。 主要症状表现为手、足、口腔等部位的斑丘疹、疱疹，少数重症病例可出现脑膜炎、脑炎、脑脊髓炎、肺水肿、循环障碍等。 6．人感染高致病性禽流感 传染源主要是患禽流感或携带禽流感病毒的禽类（家禽、野禽）以及鸟类。主要经呼吸道感染，也可能会通过密切接触感染的禽类及
其分泌物、粪便和受污染的水而感染，但是尚未发现人与人之间有效传播的证据。 早期症状与普通流感非常相似，主要表现为高热（大多持续38℃以上）、咳嗽、咽痛、头痛、全身不适等症状。 7．猪流感 猪流感是由猪流感病毒引起的一种急性呼吸道传染病，这种病在猪中经常发生，但很少导致猪的死亡。人可能通过接触受感染的生猪或接触被猪流感病毒感染的环境，或通过与感染猪流感病毒的人发生接触导致猪流感。 人感染主流感后的症状与普通人流感相似，包括发热、咳嗽、喉咙痛、身体疼痛、头痛、发冷和疲劳等，有些还会出现腹泻和呕吐，重者会继发肺炎和呼吸衰竭，甚至死亡。本次爆发的新型猪流感病毒可能在人体的潜伏期长达7天。 8．肠道疾病 肠道传染病是指病原微生物经口进入人体消化道后，引起的以腹泻为主等一系列人体病变的传染病，也就是人们俗称的“拉肚子”。肠道传染病主要是通过食用了被肠道致病原污染的食物或饮用被污染的水源而造成的，所以预防肠道传染病的重点就是防止“病从口入”。 二、预防要点 1．在人群聚集场所打喷嚏或咳嗽时应用手绢或纸巾掩盖口鼻，不要随地吐痰，不要随意丢弃吐痰或揩鼻涕使用过的手纸。 2．应保持充足睡眠、勤于锻炼、勤洗手等。 3．双手接触呼吸道分泌物后（如打喷嚏后）应立即洗手或擦净。 4．避免与他人共用水杯、餐具、毛巾、牙刷等物品。 5．注意环境卫生和室内通风，如周围有呼吸道传染病症状病人时，应增加通风换气的次数，开窗时要避免穿堂风，注意保暖。衣服、被褥要经常在阳光下暴晒。 6．多喝水，多吃蔬菜水果，增加机体免疫能力。 7．尽量避免到人多拥挤的公共场所。 8．避免接触猫狗、禽鸟、鼠类及其粪便及排泄物，一旦接触，一定要洗手。 9．发现死亡或可疑患病的动物，不要触摸，应立即报告。
海洋微生物抗肿瘤活性物质 姓名： 班级：学号： 摘要：海洋多变复杂的环境导致了海洋微生物的多样性。海洋微生物因其具有产生新型生物活性产物的巨大潜力，已受到全世界海洋研究人员的重视。近年来，从海洋微生物中已分离到许多结构新颖的抗肿瘤活性物质。其中有的已进入临床试验，显示了良好的研究开发前景。 Abstract: The changeable and complex environment of the ocean leads to diversity of marine microorganism. Marine microorganisms have been proved to be potential in producing novel bioactive substances. Marine-derived microorganisms are rich sources of bioactive compounds and thus they receive extensive attention from marine researchers. In recent years many new structurally-unique anti-tumor compounds have been isolated from marine-derived microorganisms, and some of them have been in clinical trials and showed better development prospects. 关键词：海洋微生物抗肿瘤活性物质筛选方法研究模型 Key words: marine-derived microorganisms; antitumor; bioactive substance; Method of screener; research model; 一、海洋微生物 1.海洋微生物研究意义 海洋环境的特殊性(高压、高盐、低温、低光照、寡营养等)使海洋微生物具有丰富的生物多样性、独特的代谢方式和很强的再生、防御和识别能力。海洋微生物能产生一些结构新颖、活性特异的次级代谢产物以适应周围极端的生存环境。近几年，已有近万种新的海洋天然产物被发现，这些海洋天然产物具有抗癌、消炎、抗氧化、免疫调节等活性，已成为当今世界药物研发的热点，有的药物已进入临床实验阶段或已进入临床，并取得了丰硕的成果。 2.抗肿瘤活性物质 肿瘤是现代社会威胁人类健康的重要疾病。多年来，各国学者致力于寻取新型、高效、低毒的抗肿瘤化合物。对海洋微生物次级代谢产物中具有抗肿瘤活性的有关研究表明，醚类、大环内酷类、菇类、含氮杂环类、肤类、酞胺类及醌类化合物均具有良好的抗肿瘤活性。 二、海洋抗肿瘤活性物质的分类（450） 1.海洋放线菌的抗肿瘤活性物质（150） 海洋放线菌的生活环境十分特殊，如高盐、高压、低营养、低温等。在这些生命的极限环境，海洋放线菌已发展出独特的代谢方式，同时提供了产生独特的生物活性物质的潜力。例如，中国海洋大学药物与食品研究所、军事医学科学院毒物药物研究所的科研人员对海洋放线菌S1001发酵产物进行了分离和研究，并用理化手段综合分析了其中的抗肿瘤活性成分，取得了较为满意的结果。近年来，研究者从海洋放线菌中分离出的主要抗肿瘤活性物质，见表1。
季节性施工措施 本工程开工正值冬季，施工经历整个雨季，冬季主要进行临建搭设、管线调查、配合拆迁、雨水、污水管线及管线焊接等受温度影响小的施工项目。雨期主要安排地下管线、路床、路面基层和面层工程施工。冬季施工必须提前做好物资准备和技术保障，提前筹备越冬物资，制定切实可行的冬期施工措施，合理安排施工进度，确保工程质量。 一、冬季施工措施 根据工程进度计划，冬施期间安排临建搭设、管线调查、配合拆迁及受温度影响小的施工项目，为保证施工质量，采取以下措施： ⑴成立冬期施工领导小组 组长：项目经理 副组长：项目总工项目副经理 组员：质量员、试验员、技术员、材料员 成立以项目经理为首的冬季施工领导管理小组，根据实际工程进度情况，编制好冬施方案，对施工工序安排、冬季施工措施、现场施工布置、人机料准备工作、安全防火措施、测温制度和质检制度的落实等工作进行全面部署。由项目部总工程师主持召开冬施交底会议，组织有关人员进行专业培训，学习相关知识，明确职责，经考试合格后上岗。 工程部门要准确掌握近期天气变化情况，及时调整施工安排，防
止寒流突袭受损；由项目部专职试验员负责测量冬施期间的室外气温、施工场区内气温及混凝土的出机、入模、养护温度并作好记录，严防结构受冻。 ⑵混凝土施工 砼选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不低于325#，最小水泥用量不少于300Kg/，水灰比不大于0.6，砼拌和采用蓄热法施工，加热水温不得大于80 度。浇注砼宜掺入引气剂、引气型减水剂等外加剂，以提高砼的抗冻性。 砼的含气量宜为3—5%，预应力砼不得用引气剂或引气型减水剂。 砼内加入抗冻剂，提高砼的抗冻性。所使用的抗冻剂必须具有厂家提供的材料合格证。到现场后由施工单位、监理单位共同取样送检，经检验合格后，方可使用。 施工中，合理安排工序和砼浇注时间，尽可能避开大风天气和夜间施工，应选择气温较高的中午施工，施工前做好现场准备工作，砼到场后立即组织施工，同时要保证砼施工的连续性，尽可能提高工效，缩短砼在大气中直接曝露的时间，砼浇注完成后，应立即进行覆盖保温。蓄热法养护时砼不得低于10℃（外界气温不低于-20℃）。贯通式管道等结构两头要进行封堵。 做好施工测温记录，砼到场后入模温度不得低于5℃。砼强度达到3.5MP 后，每隔6 小时，检测砼温度，做好测温记录。砼施工中必须在结构上预留测温孔，孔深20cm，孔径1-2cm。测温孔位置进行编号并绘制成图。测温使用普通玻璃柱状温度计，测温时将温度计下
第26卷第10期 2006年10月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.10Oct.,2006 污染土壤微生物群落结构多样性及 功能多样性测定方法 陈承利,廖 敏3 ,曾路生 (污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州 310029)基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2002C B410804);国家自然科学基金资助项目(40201026) 收稿日期:2005206227;修订日期:2006205220 作者简介:陈承利(1982～),男,浙江平阳,硕士,主要从事土壤环境化学与环境生态毒理学研究.E 2mail :clchen1982@1631com 3通讯作者C orresponding author.E -mail :liaom in @https://www.doczj.com/doc/b79215025.html, or liaom inzju1@1631com Found ation item :The project was supported by National K ey Basic Research Support F oundation of China (N o.2002C B410804)and National Natural Science F oundation of China (N o.40201026) R eceived d ate :2005206227;Accepted d ate :2006205220 Biography :CHE N Cheng 2Li ,M aster ,mainly engaged in s oil environmental chem istry and ecotoxicology.E 2mail :clchen1982@1631com 摘要:土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量。为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等。回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法。 关键词:污染土壤;微生物多样性;分子生物学;BI O LOG;P LFA ;PCR ;DNA 文章编号:100020933(2006)1023404209 中图分类号:Q143,Q938,S154 文献标识码:A Methods to measure the microbial community structure and functional diversity in polluted soils CHE N Cheng 2Li ,LI AO Min 3,ZE NG Lu 2Sheng (MOE K ey Laboratory ,Environmental Remediation and Ecosystem H ealth ,College o f Environmental and Resources Sciences ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou ,310029,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,26(10):3404～3412. Abstract :S oil m icroorganisms ,such as bacteria and fungi ,play im portant roles in prom oting soil quality and im proving plant health and nutrition ,thus in fluencing terrestrial ecosystems.Increasing anthropogenic activities ,such as spraw ling urbanization ,agricultural development ,pesticides utilization ,and pollutions from all sources ,can potentially affect soil m icrobial community com position and diversity ,leading to deterioration of soil quality and fertility.H owever ,it is yet to be determ ined how these changes in m icrobial diversity can in fluence surface and ground ecosystems.T o that end ,there is an acute need for reliable and accurate methods to study the community structure and tax onomy of soil m icroorganisms.W ithout the development of effective methods for studying the m icrobial diversity ,distribution ,and behavior in polluted soil ,a thorough understanding of m icrobial diversity ,as well as its im pact on soil health ,cannot be achieved. The determ ination of species diversity depends on several factors including the intensity of each species ,the total number of species present ,species evenness ,and the spatial distribution of species.M ethods to measure m icrobial community structure and functional diversity in polluted soils can be classified into tw o groups ,i.e.,biochem ical 2based techniques and m olecular biological 2based techniques.T ypically ,diversity studies include the relative com parisons of communities across a gradient of stress and disturbance.W ith current techniques ,it is difficult to study true diversity due to lack of know ledge on com position and the techniques to determ ine the accuracy of the extraction or detection methods.T raditionally ,the analysis of soil m icrobial
姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学 微生物多样性研究进展 摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。 关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。 1核酸探针杂交技术 核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。
2. 解释海滩剖面的季节性循环 自然的海滩剖面的形状因底质和动力条件的不同，大体可分为平坦斜坡型，阶地型，沙坝型。典型的沙质海滩剖面形态以海岸线，高潮线，低潮线和破波线将海滩自岸向外划分为后滩，前滩和外滩。如图1所示： 当入射波发生变化时，与之对应的平衡剖面也随之发生变化。据研究，海滩剖面的变化主要与波陡，底质粒径，海滩坡度等因素有关。而且海底的变化幅度与水深有关。在岸滩变化过程中自然伴随着泥沙运动----即剖面类型的转化。 在风暴季节来临时，海岸的侵蚀常常在一次大的风暴后完成的。一次大风浪的侵袭，海岸可以后退几米至几十米。侵蚀下来的泥沙被搬运到离岸区，泥沙向海搬运的结果，使近岸区海滩坡度变小，在离岸区泥沙堆积成沿岸沙坝。沿岸沙坝的形成，使波浪在离岸较远的地方破碎，传至近岸的波浪减小，从而使海岸受到保护。海滩剖面逐渐适应于大风浪的条件，形成了以沙坝为特征的沙坝剖面。 当风暴季节过后，海面有一段相对平静时期，波浪相对减小，泥沙又从离岸区逐渐向岸区推移。泥沙向岸边堆积的结果，逐渐形成滩肩，滩肩不断的增长，使岸线不断的淤进。当风暴潮期间形成的沙坝完全消失时，泥沙全部推向岸边，形成坡度较大的滩肩地形。这时的剖面称滩肩型剖面，或称波浪型剖面。 一年中海滩剖面就是这样随着水文条件的季节变化在上述两种剖面之间转化。如图2所示：
上述现象说明暴风浪和暴风过后的涌浪对海滩剖面的作用机理不同，风浪的波陡大，涌浪的波陡小，因此剖面的转化可能与波陡有关。根据Johnson 最早的实验研究认为，当波陡大时，形成沙坝型剖面；当波陡小时，形成滩肩剖面，发生转化的深水临界波陡H/L=0.025~0.03。 岩恒和野田，Nayak 在实验中考虑了颗粒粒径的影响，以H/L 与50)/(D H s ρρρ-为坐标（图2），绘出临界曲线。曲线以上形成沙坝剖面，曲线以下形成滩肩型剖面。由图上可知，泥沙粒径大易形成滩肩，泥沙粒径小易形成沙坝。 总之，海滩剖面的季节性循环是三维空间的问题，不是二维空间的问题，在海滩剖面的研究中我们要考虑多方面的因素。
环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面，对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量测序技术（尤其是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微生物群落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传染病病原微生物。 研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。DGGE等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不
浅谈微生物在环境污染治理中的应用 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前及待解决的重要问题。 微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以受无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视，从根本上体现了可持续发展的战略思想。 应用微生物的高效降解、转化能力治理环境污染，在污水治理、固体废弃物处理、重金属降解、化合物分解、石油修复等方面均取得了良好的效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 一、污水治理 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源，在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 二、固体废弃物治理 固体废弃物污染严重影响我国的环境质量。我国同体废弃物年产量数目极大。造成的经济损失每年达千亿元以上。目前我国处理城市垃圾的方法主要是填埋、堆放和焚烧。填埋、堆放既占用土地资源，又会使有害物质渗漏、扩散，造成二次污染。固体废弃物焚烧产生的二嚼英等有害物质会严重危害人类的健康与生产。利用微生物分解固体废弃物中的有机物，从而实现其无害化和资源化，是经济而有效的处理同体废弃物方法。微生物技术治理同体废弃物的优势是：可以有选择地浓缩或去除污染物：节省运营和投资成本：废物总体积显著降低：可以将废弃物转化为再利用资源。其缺点在于反应速度慢，某些同体废弃物难以降解。尽管如此，人们相信生物降解中存在的问题会随着对微生物研究的深入很快得到解决．
季节性事故预防 季节性事故是指在某一季节或一个时期内，最常见，最容易诱发，又最难以预防的事故。从季节性事故的定义可以看出，季节性事故通常具有以下三个特点：一是发生的概率高。二是突发性强。三是预防的难度大。 一、掌握常识，防雷击 雷电伤害的预防：1、雨天远离电线杆、高塔、独立大树、孤立小屋等凸地； 2、雨天不接触煤气管道、暖气管道、水管等铁器装置； 3、在开阔地，避免很多人聚集在一起； 4、雷雨天气尽量不要在旷野里行走； 5、雷雨天不打电话、不看电视、不听广播，不使用电脑； 6、应尽量避免打雷时拨打或接听手机，雷雨天穿行无障碍物地区时，最好关掉手机电源。 二、严守规定，防溺水 溺水事故的预防：1.通常情况下，要搞好溺水事故的预防，防止发生意外，具体要做到：2.要严格落实严禁禁泳规定，禁止到池塘、河流游泳和逗留； 3.抓好自救互救的训练。 急救措施：第一步，通知值班室，告知详细地点以及伤者情况。第二步，排除异物。第三步，出水后的救护。第四步，送往医院。 三、科学值班，防中暑 中暑的主要临床表现为：（1）先兆中暑在高温环境中活动一段时间后，出现大量汗出，口渴，头晕，眼花，耳鸣，胸闷，心悸，恶心，全身疲乏，四肢无力及发麻，注意力不集中，体温略升高等。（2）轻症中暑在先兆中暑的基础上，出现体温升高，可达38．5 度以上，面色潮红，胸闷，皮肤灼热，或见循环衰竭的早期症状，如面色苍白，血压下降等。（3）重症中暑在上述表现的基础上，进一步出现昏厥，昏迷，痉挛，高热。 中暑的治疗方法有：1．先兆中暑或轻症中暑，可将病人移送到清凉通风处，给予含盐的饮料。如冷开水、绿豆汤、汽水、盐茶水等。2. 中暑高热可用物理降温，药物降温，支持疗法，治疗休克、肺水肿、脑水肿、心力衰竭等。