15海洋生物学09海洋环境中的微生物
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佐贝尔采水器
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颠倒式采水器 45
尼斯金采水器
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Rossete 采水器
7.2
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(二)泥样的采集
• 目前还很少有微生物所专用的采泥器,在采集 泥样时多借用底栖生物采泥器。
• 泥样中含有的微生物数量比上层海水中多的多, 而且还包括底泥上面水层中所含有的全部微生 物种类。
• 采泥器本身所带有的微生物则在采泥器下沉过 程中已经受到了充分的冲刷,一次采泥器在使 用前一般不必进行灭菌处理。
黄石公园
栖热菌
79℃
日本伊豆半岛温泉 栖热菌
85℃
海底热液口 120℃海水中可正常生长的微生物
2.色素的产生
海洋真光层水域中半数以上的细菌产生色素; 深海水域产色素细菌很少。
常见颜色为黄色、橙黄色、棕色、红色或浅红色、绿色、 深蓝色、黑色等;
色素主要为光合色素和保护色素; 除光合细菌外,常见的产色素细菌有:黄杆菌属、假交替
• 冷并不意味着温度低,甚至比周围海水高一点。 • 高浓度的硫化物和甲烷等支持大量百度文库微生物群体。
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四、海洋环境中的活的非可培养 (VBNC)状态细菌
VBNC,指某些细菌处于不良环境下,其整 个细胞常缩小成球形,用常规培养法在常 规条件下培养时不能使其繁殖,但仍具有 代谢活性。这时细菌细胞呈休眠状态,是 细菌的一种特殊存活形式。
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五、海洋微生物的采样技术
(一)水样的采集
• 如何在特定海区的特定深度采集到不受外接污染的水样 和海底沉积物样品?
• 理想的海洋微生物检样应该只含有现场的微生物,因此 必须应用无菌操作,并尽量防止采样器械和采样操作中 所带入的污染。
• 金属对微生物有杀伤作用,因此不应该用金属来制造直 接盛取水样的容器。
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表层泥采样器
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箱式采泥器
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抓斗式采泥器
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柱状采泥器
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2.结构特征
海洋中约95%,土壤 中不足50%。
• 海洋细菌多为G-细菌。
VBNC可能是海洋细 菌的主要抗逆休眠 体存在形式。
• 海洋中产休眠芽孢的种类较少。
• 大多数海洋细菌具有活泼运动性。 具鞭毛种
类约 75%~85%
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(二)生理特征
1.温度耐受力
大多数海洋细菌对热敏感,不适于30℃以上生长。
通常
远洋菌
最适生长温度
陆缘及海洋生物病原菌
陆生菌
堆肥中细菌
18℃-22℃; 25℃-28℃; 30℃-37℃ 42℃-45℃
许多海洋细菌能够在0℃-4℃下缓慢生长,甚至-5℃也有生长。
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一般认为生物温度范围(人除外),-23℃-100℃
冰岛温泉(98℃) 藻类
法国塞纳河分离 嗜热脂肪芽孢杆菌 70℃
• 大洋中细菌,生活在寡营养环境,长期处于“半饥饿” 状态,直接接种至营养丰富的培养基,生长会受到抑制。
4.保存难
• 有些细菌在4℃下还会继续生长代谢; • 许多海洋细菌10℃以下会形成VBNC状态的休眠体,常规
方法无法使其繁殖; • 超低温法保存是可靠的有效措施。
三、海洋微生物的栖息环境
1.水体和海雪(marine snow)
(三)培养特征
1.生长缓慢、代时较长,平板上出现菌落 相对较小。
平板菌落计数法 陆生菌2-5天,最多7天; 海洋细菌5-7天,大洋水样甚至10-15天。
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2.分纯难
多具粘附性,菌体容易黏着在一起产生聚集现象。
3.培养难
• 人工培养基是依据微生物原生态环境因素及生长条件而 设计的;
• ZoBell 2216E基础培养基适于多数常见、适应性强的海 洋异养菌;
些营养碎屑的尾迹,可以作为化学信号吸引小型浮游动物。 大量的有机碳在下降过程中,就能再循环,一些达到海
底后可被底栖动物利用或形成沉积物。
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2.沉积物 3.固体表面 4.生物体表面
5.海冰(sea ice)
• 海水结冰时,会形成纯水的晶格,将盐从结 晶中排出。
• 海冰为微生物提供了不同的微小生境。
盐度、温度、营养物质、光投射各不相同。
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6.热液口和冷泉
• 热液系统周围的温度和营养梯度为悬浮于周 围水域、沉积物及附着在烟雾颗粒表面的微 生物提供了多样性的栖息环境。
• 其中许多是嗜热细菌和古菌; • 热液口附近含大量化能自养菌。
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• 海底区域,其中硫化氢、甲烷和其它碳氢化合物液 流发生渗漏的地方,往往以“盐水池”的形式出现, 成为冷泉。
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• 将一定比例的光合作用产物从表层运到深水层及海底的 一种主要方法;
• 聚集物中包含有活性细菌和以细菌为食的原生动物; 微生物数量108-109/mL,为海水中的100-10000倍
• 颗粒物在下降时,有机质会被微生物降解; 微生物有氧呼吸产生无氧条件,各种需氧和厌氧微生物
占据海雪颗粒中不同的小生境。 海雪颗粒由于扩散作用或水平对流而散布时,会留下一
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二、海洋微生物的主要特征
海洋微生物虽然与陆生类群有很多共性,但由于海洋环 境的特殊以及复杂多变,海洋细菌具有异于寻常的适应 性与多变性。
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(一)形态结构特征
1.形态
形态多样,难以简单用基本三态概括。
最早研究认为,海洋中球菌数目少,绝大多数是杆菌,约20%是螺旋形。 垂直分层调查表明,无论表层水或深海水域具有大量球菌存在。 螺菌具有加大表面积,有利于营养物质吸收代谢,以适应寡营养环境。
单胞菌属、假单胞菌属、交替单胞菌属、弧菌属等。
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3.对盐度的需求
海洋微生物的基本特征就是需要海水环境才能生长。 钠离子是海洋细菌生长所必需的,但不是唯一成分。
多数 极端嗜盐菌 河口、红树林
盐度30
即可生长良好
盐度150-300 可在死海中生长
7.2
第九章 海洋环境中的微生物
1
一、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 (也包括在海洋中高压、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。
陆生的一些耐盐菌或有些广盐的种类, 在淡水和海水中均可生长,则称为兼性 海洋微生物。
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• 海雪(marine snow),指海水中下降的颗 粒有机物。
• 由无机颗粒的聚集体、浮游生物细胞、死的 浮游生物碎片以及浮游动物排泄物组成,通 过浮游植物或细菌释放的聚合物粘附在一起。
• 直径多在0.5至几个微米,平静水面能增大 到几厘米;
• 核心经常为海鞘废弃的“住室”、水华结束 时死亡的硅藻等
6.发光现象
发光现象并非海洋细菌的普遍特性,但已知的发光 菌绝大多数是从海水或海洋生物体表分离出来的。
7.附着性与互生或共生现象
附着性几乎是海洋细菌的普遍特性。
细胞外多具一层分泌的粘多糖,利于其固着; 有些种类利用鞭毛及侧生菌毛进行附着。 附着性与共栖性是相互关联的 大型海洋生物表面普遍存在附生菌; 海洋动物体内存在共生菌。
• 近岸海区 浅海区 • 大洋海水 远洋区;
真光层 中间带 深海带 深渊带 超深渊带 深海海沟
水体 均存在微生物
• 海水很容易被看成是浮游生物和营养成分均 匀分布的同质流体。
• 大量证据表明,生物和有机质颗粒周围的营 养物质分布具有微格局的多相性 (microscale heterogeneity)
适宜于15-20盐度海水培养
4.对氧的需求
绝大多数海洋环境分离出来的是兼性厌氧菌。
表层水域存在少数专性好氧菌; 深海或海底较多专性厌氧菌; 海洋趋磁细菌,大多属于“微好氧菌”,多数在好氧与厌氧
环境中不生长,尽在微氧条件下生长。
5.营养类型的多样性
海洋中很多微生物种类属于混合营养型。
一些自养菌也能营异养生活; 一些异养菌也兼有自养型; 有些蛭弧菌可营异养腐生,却多以“吃”细菌为生。