南极海洋芳香烃低温降解微生物的拉曼光谱分析

程 。生物体 内蛋 白质 、 肪 、 酸和糖类等 的组成成 分、二 脂 核
级结构和交互作用等有用信息都可 以从光谱 中拉曼特征峰 的 位置 、强度 和线 宽 中获 得＿ ］ ２ ，近年来 光镊拉 曼光谱 在探 “ 索 细胞 的结构 、 功能及细胞生长 、 亡等方面取得 了迅速发 凋
展 ，已 成 为探 究 生 物 体 内如 ＤＮ Ａ、Ｒ Ａ、蛋 白质 、 类 、 Ｎ 脂 糖 类 等生 命 物 质 结 构 的 有力 手段 Ｌ ］ １。
低温降解芳香烃过程 的分析 ， 过实 时观察 监测单个南极细 通 菌细胞低温降解芳香烃 的动态过程 ， 结合光镊 进行细胞分选
并记录芳香烃低温 降解过程 中胞 内、 胞外 的芳 香烃浓度变化 以及细胞生化代谢 过程 中各种细 胞产物 的变 化 ， 得、分析 获 低温菌降解芳 香烃 过程 和细胞生长变化 的拉曼 光谱 ， 探讨其
摘
要
激光镊子拉曼光谱技术 可以实现在 自然状态下对单个 细胞或细胞器较 长时间 的观察研究 。应用激
光镊 子拉 曼光谱技术实时观察南极微生物低温降解芳香烃过程 中单个南极 细菌 的细胞生 长和胞 内生物大分 子的动态变化过程 ， 收集 、 析其拉曼光谱 ， 分 结果发现 ： 细胞 的拉曼光谱反映了其细胞 内部的生命物质组 单 成， 南极动球菌 Ｎ ４ 和希瓦 氏菌 Ｎ ４ 生长和 降解芳香烃过程 中产生 蛋 白类和葡 聚糖类 物质较 多，而假交 Ｊ１ Ｊ９ 替单胞菌 Ｎ ２ ９生长 和降解芳香烃过程中产生脂类物质较 多 ， 次才是蛋 白类 物质 ； 菌株 产生蛋 白类 物 Ｊ８ 其 各 质的多少是与产生 的降解限速酶对应 的，也是与低温 降解芳香烃 的能力是直接相关 的。
第３卷， ２ １ 第 期
２０ １１年 ２月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ２ ｐ ４ ８ ４ １ １３ ， ． ，ｐ １ —２ Ｆ ｂ ｕ ｒ ，２ １ ｅ ｒ ａｙ ０ １
与芳香烃降解 代谢 过程 的相互关系 ， 图从 单个细胞水平 以 试 及细胞群体水平获 得对南 极微 生物低 温 降解芳 香烃 的新认
识。
度等可 以获知掩盖在群体平均信息下的个体生命 信息 和实 时
生命物质变化 的信息 ，从 而有 效地 了解 细胞 的真 实生 理过
１ 实验部分
１ １ 材 料 ．
点实验室低温菌种 库。
１ ２ 培 养 方 法 ．
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（０ ７ １７ ，国家海洋局青年科学基金项 目（０ ０ ２ ） 广 西 自然科学基金项 目（ ８ ２ ７ ） ４８ ６０ ） ２１１２ ， ０ ３０ ７ 和青岛市科技
发 展 项 目（ ９ｌ３４ｊｈ 资 助 ０一一—－ ） ｃ
南极 海 洋芳 香烃低 温 降解 微 生物 的拉 曼光 谱分 析
王以斌 ，缪锦来 ，何碧娟。 ，梁 强 ，刘芳明 ，郑 洲
１ ．国家 海 洋 局第 一 海 洋 研 究 所 ，山 东 青 岛 ２ ６ ６ ６０１ ２ ．国家 海 洋 局海 洋 生 物 活 性 物质 重 点 实 验 室 ，山东 青 岛 ２ ６ ６ ６０１ ３ ．广 西 科 学 院 ，广 西 南 宁 ５ ０ ０ ３０ ７
关键词 激光镊子拉曼光谱技术 ； 南极微生物 ； 低温降解 ； 芳香烃
中 图 分 类 号 ： ３ Ｑ９５ 文 献标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ １ ． ９４ ｊｉ ｎ １０ —５ ３ ２ １ ）２０ １—４ Ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ．０ ００ ９ （０ １ ０—４ ８０ ｓ
索｜ 。 ４ ＇ 本研究在 国内首次将 Ｌ Ｒ Ｔ Ｓ技术应用于南极微生物
作者简介：王以斌，１ ８ ９ ３年生 ，国家海洋局第一海洋研究所研究实习员
＊通 讯 联 系人 ｅｍａｌｍｉｏｉｌｉ １３ ｃｒ － ｉ ａｊ ａ＠ ６ ．ｏ ： ｎ ｎ
ｅｍａｌ ｎ ｙ １ ８ ＠１３ ｃｒ － ｉ ｗａ ｇ ｂ ９ ３ ６． ｏａ ： ｌ
菌株 ： 三株可低温 （～１ 降解 芳香烃 的南 极嗜冷细 Ｏ ０ｏ Ｃ） 菌 ：动球 菌 （ ａ ｏｏｃｓｓ ． Ｎ ４ ，希 瓦 氏菌 （ ｈ－ ｅｌ Ｐｌｎ ｃｃｕ ｐ ） Ｊ １ Ｓ ｅ￣ｎｌ ｕ ａ ｓ ． Ｎ ４ ， 交替单胞菌 （ ｓｕ ｏ ｌ ｒｍｏａ ｐ ） Ｊ ８ ， ｐ ） Ｊ９ 假 Ｐ ｅｄ ａｔ ｏ ｎ ｓ ． Ｎ ２９ 其 ｅ ｓ 中１ Ｏ℃ ，ｌ Ｏｄ时 Ｎ ４ 对萘 的降解率 可达 ４ ． ，５℃ ，１ Ｊ１ ８８ ０ ｄ时可达 ４ ． ；１ ３２ ０℃ ，１ ０ｄ时 Ｎ］９的降解率 为 ４． ， ４ ５２ Ｎ ２ ９ ４ ． ； Ｊ ８ 为 ３５ 现保藏于国家海洋局海洋生 物活性物 质重
引 言
单 细胞 激 光镊 子 拉曼 光 谱 技术 （ａｅ ｗｅｚｒ Ｒ ｍａ １ ｒｔ ｅｅｓ ａ ｎ ｓ ｓ ｅｔｏｃｐ ， Ｔ Ｓ 是将 光学 囚禁技 术 与显微拉 曼光 谱技 ｐ ｃ ｓｏ ｙ Ｌ Ｒ ） ｒ 术相结合用于单细胞探测 的新技术 。它用 同一 束光来 囚禁细 胞 和激发细胞的拉曼 光谱 ， 细胞处于溶液 中 ， 其生 理活性不 受影响 ，可以在接近其 自然的生理状 态下 实现较长时 间对单 个 细 胞 或 细 胞 器 的监 测 和 研 究 ｌ ］ １ 。通 过 实 时 观 察 单 个 细 胞 。 或细胞器的生物化学过程 ， 分析拉曼光谱 特征峰 的位 置 、 强
目前激光镊 子拉 曼 光谱 多应 用 于红 细胞＿ ］ ６ 、血小 板 、 酵母ｌ ＿ ＿ 以及癌症 细胞＿ ９ Ｄ １ 医学相 关领 域的研 究 ，仅有少 等 数 国外学者将其应用于极 地微生物细胞结构和生命机 制的探
收 稿 日期 ： ０ ００ —０ 修 订 日