海洋细菌的分离鉴定和、活性筛选及多相分类学研究
- 选题背景
法国科学家路易斯·巴斯德（Luois Pasteur）这样形容微生物：“在自然界中，它无限小，但它的作用无限大。” 微生物是地球生物圈的基础,是自然界生态平衡和物质循环中必不可少的重要成员,与人类及其生存环境有着密切的关系,是作为地球生物多样性的丰富资源[1]。微生物的活动与人类的生产生活息息相关，微生物的研究也对推动生物学的发展起了关键的作用。在基础科学中，学者们通过研究微生物而阐明了生命代谢的本质与生理活动的原理；同时微生物作为一门应用学科，不断深入的研究促使人类的医药产业、工业产业等得到长足的进步，也提供了巨大的经济效益与社会效益。研究微生物的多样性和进化，不同种类微生物的产生原因研，以及在人体、动植物体中的作用这两个研究方向成为当代微生物学研究的主要内容之一 [2]。
地球79%的面积被海洋所覆盖，正所谓名副其实的“水球”。在陆地资源被人类所频繁开发利用至逐渐枯竭的当下，相比斥巨资研究神秘的宇宙，海洋无疑正在成为人类赖以发展的最直接的资源宝库，对于维护和谐的生态环境及促进人类发展具有重要意义。而这其中种类繁多的海洋微生物，就是本课题的着眼点。由于分布在广袤的海洋中，人类对于大多数的海洋微生物都了解不深，更无从提起其生物种类、特征、代谢通路以及环境适应机制在生态作用理论中的重要价值。物种的快速、准确鉴定是进行海洋生物科学研究和资源保护及可持续性利用的基础，然而基于形态学特征的传统生物分类研究已难以对众多的海洋生物进行准确分类[3]。故而，本课题将从分离菌种开始，选出新菌种并通过多相分类学的研究，以16sDNA的序列差异着手，为分离出的微生物进行新种鉴定和特征描述，并对其进行基因组测序，为寻找其环境适应性的生存机制。
- 国内外研究现状
细菌的分类鉴定一般分为两种，包括表型鉴定法和分子遗传学鉴定法。表型鉴定法主要根据形态学、生理学和生态学的特征区分并加以细化，但由于细菌自身所具备的差异大、易传播、进化速度快等特征，促使利用其形态进行区分的方法受到极大的限制，不能准确定位。分子遗传学鉴定法则是在分子水平上根据核酸测序技术对细菌进行的分类鉴定的方法，其技术为生态学的发展、研究开辟了新途径。原核生物的rRNA分为3种,分别为5S rRNA、16S rRNA和23S rRNA，并且它们位于同一操纵子(rrn)上。其中,16S rDNA凭借其高度保守性、含量大的特点，已成为目前新物种鉴定的可靠依据。根据它们的序列同源性，可以构建了各种属的系统发育树。近年来，人们逐渐将注意力转移到了16S-23S rRNA ISR上，由于其分子量较大，没有特定功能和进化速率，使其成为近些年来的焦点话题。尽管在细菌的分类和鉴定方面有了一定的应用，但需要测定大部分细菌的16S-23S rDNA ISR序列,建立核酸序列库,以便进行对比研究。且需要注意克服16S-23S rDNA ISR的不同拷贝之间大小比较相近和不易区分的特点，确保能够扩增出所有的拷贝[10]。
- 研究意义
海洋微生物种类丰富，数量庞大，遍布广阔，对地球的生态系统起到重要而又复杂的生态功能，如：碳、氮、硫等化学物质的循环。Dyhrman 等[7]研究认为海洋微生物群落能在磷浓度不断变化的海水中很好的生存, 微生物对磷的代谢利用及磷的循环有促进作用; Hutchins 等[8]研究表明微生物群落能在含高浓度 CO2的海水中生存, 并参与了营养循环。因此，研究发现新微生物菌种不但可以帮助我们了解海洋微生物的群落结构和特征，而且可以认识海洋微生物的生理功能、进化特点和生态意义，海洋微生物资源在生物的起源演化、环境适应机制及其生态作用等方面具有重要的理论价值，对将海洋微生物应用于生物材料、医药食品和环境治理等领域也具有一定的指导意义。
- 主要研究内容（提纲）
4.1分离菌种
采用选择性培养基，不同培养方法，分离至少一株新菌种。
4.2多相分类学鉴定
多相分类（Polyphasic Taxonomy）是指综合考虑微生物的表型、基因型和系统发育等多种信息进行分类的方法，是表型分类、化学分类、数值分类和分子分类的综合运用，因而可以更客观的反映微生物不同分类单元之间的系统进化关系。
