第二章 海洋微生物

4、与其它海洋生物的关系
海洋病毒侵染各种海洋生物。
50-60％的海洋异养细菌死亡是由海洋噬菌体裂解引起的。 海洋病毒的感染致病给水产养殖业造成巨大损失。国际 兽医局（OIE）列出的水产动物必须申报的16种鱼类疾病中 病毒病占10种，列出的8种甲壳类疾病中病毒病占7种。
5、海洋病毒的生态作用： 海洋病毒是海洋生态系统的重要成员，在 维持海洋生态平衡中发挥了重要作用。
我国对海洋古菌的研究
极端嗜盐古菌和嗜热细菌的分子遗传学及 生物工程的研究
发光弧菌：密度感应（quorum sensing, QM)与发光控制
5、趋磁细菌（Magenetotactic bacteria) 胞内含有 Fe3O4 或Fe3S4 组成的磁小体。
6、假单胞菌、假交替单胞菌、交替单胞菌和希 瓦氏菌
在海洋中广泛分布的异养菌，在有机物的分解中发挥重要作 用。
7、海洋最大细菌—费氏刺骨鱼菌（600μm× 80 μm)
热球菌属、火球菌属、 （最适80度以上，最高106度）
（3）嗜热的硫酸盐还原菌 和铁氧化菌
古球状菌属: 83度,硫酸盐还原为H2S 铁球状菌属: 进行铁氧化和硝酸盐还原
（4）极端嗜盐菌
生活于盐湖、死海、盐场 盐红菌属、盐杆菌属、 盐球菌属、盐几何菌属 等20个属
• Aharon Oren 是以色列耶路撒冷大学教授， 是国际著名的海洋生物和嗜盐微生物研究 专家 。是FEMS Microbiology Letters 的主 编和ISJEM的编委。
Nanoarchaeum equitans cannot synthesize most nucleotides, amino acids, lipids, and cofactors. Nanoarchaeum has many DNA repair enzymes, as well as everything necessary to carry out DNA replication, transcription, and translation. The organism's ability to produce its own ATP is also in question. Nanoarchaeum lacks the ability to metabolize hydrogen and sulfur for energy, as many thermophiles do. It does have five subunits of an ATP synthase as well as pathways for oxidative deamination. The genome and proteome composition of N. equitans are marked with the signatures of dual adaptation – one to high temperature and the other to obligatory parasitism (or symbiosis).
1、 定义： 海洋病毒是海洋环境中土著性的、超显微 的、仅含有一种类型核酸（DNA或RNA）、 专性活细胞内寄生的一类非细胞形态微生物。 在海水中的密度高达106～109个/ml海水。 但目前只知道感染海洋生物的极少部分病毒。
2、种类： 具有形态多样性和遗传多样性。
3、分布ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 在海洋中的分布规律为： （1）水平分布为近岸密度高，远岸密度底； 垂直分布为随海水深度增加逐渐减少，在 接近海底的水层中密度又增大。 （2）海洋病毒在海水中的含量呈动态变化 （3）海洋病毒在海水中的密度高达106～109 个/ml海水。 （4）海洋病毒是海洋中丰度最高的生物群体， 总量是海洋细菌的5-25倍。
P. ubique has the smallest number of genes (1354 open reading frames) for any free-living organism.
SAR11类群在海洋中分布广泛，丰度 最高，它们肯定在海洋生态系统中发 挥着重要的生态作用，那么它们的生 态作用是什么？
（2）适冷海洋泉生古菌（未培养） 极地海水、深海、共生泉生古菌（冷水海绵）
3.初生古菌门Korarchaeota（未培养） 在美国黄石公园检测到 处于进化树根部，进化上与适冷泉生古菌接近， 也与嗜热微生物有许多共同点。
4. 纳米古菌门Nanoarchaeota
骑行纳米古菌， 与火球菌共生 极端嗜热 最小的生物 （直径400 nm，基因组0.48 Mb)
SAR11 类群的分类地位
遍在远洋杆菌(Pelagibacter ubique)---目前发现的最 小的营自由生活的细菌
直到2002年，才由Rappé等人通过高通量培养的方法分离得到首批纯菌株，并 被命名为Pelagibacter ubique 。2005年，其基因组序列被报道。
长度0.37 - 0.89 µm，直径0.12 - 0.20 µm
2. 泉生古菌门Crenarchaeota
最初发现于陆地温泉，海底热液喷口，但最近发现，海洋 中到处都有泉古菌成员存在，包括南极海水、海冰、深海水 体，化能自养或化能异养。
（1）极端嗜热泉生古菌—脱硫 球菌目 分布于浅海和深海热液区 热网菌、延胡索酸火叶菌 （最耐热的之一，最高：113 度）、火球菌、热棒菌、海生 葡萄嗜热菌（最大古菌，1-15 μm）。
对虾病毒
1974年发现第一种对虾病毒以来，目前已报道的对虾病 毒有8个科19种。 对虾白斑综合症病毒(white spot syndrome virus, WSSV)
在世界上率先完成对虾白斑杆状病毒（WSBV）的全 基因组序列，破译WSBV遗传密码。这一成果被评为 “1999年中国十大基础科学研究新闻”、“2000年 度中国十大科技进展”新闻。这是世界上第一个被破 解的海洋动物病毒的基因结构，为人类认识海洋环境 病毒的特性及作用机理提供了首例模型，为控制海洋 病毒奠定了基础。
4. 在海洋中的比例
5.重要的海洋细菌类群介绍：
1. 海洋中丰度最高的细菌类群—SAR11群
远洋杆菌属(Pelagibacter)，目前仅包括遍在远洋 杆菌(Pelagibacter ubique)一个种，可能是地球上数量 最多的细菌。早在1990年，就已在马尾藻海中得到属于 α-变形菌的rRNA序列，此后在全世界各海区被广泛发现 且有很高丰度，被称作SAR11群。
我国对海洋细菌的研究
上海交通大学 肖湘：深海嗜冷嗜压细菌 李志勇：海绵共生细菌 山东大学 张玉忠：海洋与极地细菌酶学、生物化学、环境适应机制。 国家海洋局第三研究所 邵宗泽：海洋污染物的微生物降解 陈新华：海水养殖动物病原微生物及免疫 中国海洋大学 张晓华：海水养殖动物病原弧菌 池振明：海洋微生物 中科院海洋研究所 孙犁：海水养殖动物病原微生物 国家极地研究中心 陈波：极地微生物
焦念志
近海海洋环境国家重点实验室（厦门大学）副主任
研究方向：海洋微型生物生态 学科专长：海洋微型生物学与分子生态学、海洋
生态学、流式细胞学、海洋资源与环境学
Jiasong Fang Assistant Professor Hawaii Pacific University
Research Interests： use molecular and isotopic signatures to study current topics in biogeochemistry, environmental geochemistry, chemical oceanography, microbial ecology,
and astrobiology.
方家松 同济大学海洋地质国家重点实验室讲座教授
第三节 海洋古菌
古菌域：广域古菌门、泉生古菌门、初生古菌门和纳米古菌门
海洋古菌的分布
1.广域古菌门Euryarchaeota （1）甲烷产生菌、
嗜温产甲烷菌：动物消化道
嗜热产甲烷菌：甲烷球菌、甲烷火菌（110度）
（2）嗜热化能异养菌
（3）氢氧化性细菌： 变形杆菌、产碱杆菌等 可异养生长，也可自养生长 （4）好氧性嗜甲烷菌 甲基营养菌、甲基单胞菌、 甲基杆菌等
最大的原核生物之一（100-300um)
4、弧菌：研究最多的海洋细菌 2005年，《伯杰氏系统细菌学手册》第 二版，63种。 • 病原性海洋弧菌：
感染人类：霍乱弧菌、副溶 血弧菌、创伤弧菌 感染海洋动物：溶藻胶弧菌、 鳗弧菌、溶珊弧菌、哈维 氏弧菌、牙鲆肠弧菌、霍 乱弧菌、副溶血弧菌、病 海鱼弧菌、杀鲑弧菌、杀 扇贝弧菌、徐氏弧菌、帕 希尼氏弧菌等等。
第二章 海洋微生物
什么是海洋微生物
来自（或分离自）海洋环境，其正常生长需要 海水，并可在寡营养、低温条件（或高压、高温、 高盐等极端环境）下长期存活并能持续繁殖子代 的微生物均可称为海洋微生物。 陆生的一些耐盐菌，在淡水和海水中均可生长， 则称为兼性海洋微生物。
海洋微生物多样性
真菌
第一节 海洋病毒
徐洵 院士 国家海洋局 第三研究所
创建了中国第一个海洋基因工程实验室。徐洵院 士创建的海洋生物基因工程实验室是国家海洋局的重 点实验室，现已更名为“国家海洋局海洋生物遗传资 源重点实验室” 。
章晓波 教授
浙江大学
1. 动物抗病毒免疫的分子机理 以海洋无脊椎动物（对虾）、 哺乳动物等为材料，研究小G蛋白 在调控细胞吞噬中的作用；研究 细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用 机理；研究非编码小RNA在细胞 吞噬、细胞凋亡中的调控作用， 对肿瘤发生与肿瘤免疫的影响。 2. 深海热液口嗜热微生物-噬菌体的 相互作用 在高温条件下，细菌抵抗噬菌 体侵染的信号途径；高温噬菌体 裂解相关蛋白的作用机理。
在棘鱼消化道共生
“胎生”
还未获纯培养
8、极端嗜热菌
产液菌（化能自养，最高生长温度：95度）、 热袍菌（化能异养，最适生长温度：55-95度）
进化地位 分布 生态作用
9、放线菌
目前能分离到的海洋放线菌有： 灰色放线菌（Actinomyces grisus）、球孢放线菌（A. globisporus）、海洋诺卡氏菌（Nocardica marina）、 大西洋诺卡氏菌（N. atlantica）、 海分枝杆菌 （Mycobacterium marinum）、 嗜盐小单胞菌 （Micromonospora halophytica）等。 特征：产生多种活性物质，特别是抗生素。 有些是水产养殖动物的致病菌。 在海洋物质循环中起重要作用。
根据所需营养物质的性质 异养细菌：海洋细菌的最大类群 好氧细菌 兼性厌氧细菌 厌氧细菌
根据对氧气的需要
大多数海洋细菌是兼性厌氧细菌，专性好氧细菌和专性 厌氧细菌都比较少见。
3 特性
（1）嗜盐性 （2）适冷性 （3）适压性 （4）低营养性 （5）趋化性与附着生长： 大多数海洋细菌具有运动能力 运动方式 ：swimming, swarming （6）发光性：少数海洋细菌具有发光特性 发光杆菌属（Photobacterium) 射光杆菌属（Lucibacterium)
第二节 海洋细菌
1、定义与特征 海洋细菌是指那些只能在海洋中生长和繁殖的细 菌。 海洋细菌具有三个基本特征： （1）至少在开始分离和初期培养时要求生长于 海水培养基中； （2）生长环境中需要氯或溴或其中之一元素存 在； （3）需生活于镁含量较高的环境中。
海洋中所有的细菌门
2. 新陈代谢类型
自养细菌：光能自养，化能自养
2、光合细菌
（1）不产氧的光合细菌 紫硫细菌、紫色非硫细菌、玫瑰杆菌、赤杆菌、绿硫 杆菌， 色素：菌绿素、类胡萝卜素 （2）产氧的光合细菌---蓝细菌 鱼腥藻、微囊藻、螺旋藻、 束毛蓝细菌（具有固氮能力）、 原绿球蓝细菌 为海洋食物链提供15-40%的碳源 聚球蓝细菌
4. 化能自养菌
（1） 硝化细菌：亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、硝化杆 菌属、硝化球菌属、氨氧化菌、亚硝酸还原菌。 （2）硫氧化性化能自养菌：硫杆菌属、贝氏硫菌属、发硫 菌属、珍珠硫菌属等