深海微生物的研究进展范文第1篇

 

“蛟龙号”近日连续的破纪录下潜，让世人将目光转向了浩瀚的大洋和绚烂的海底世界，这其中也包括一些生物学家和药物学家。日前，以“海洋微生物来源的创新药物前沿研究”为主题的第396次香山科学会议上，专家们从海洋来源微生物药物的国际研究进展、海洋来源微生物药物及大规模筛选技术以及微生物天然产物的生物合成及合成生物学研究前景等多方面，进行了广泛的学术交流和深入讨论。试图从海洋微生物中为人类寻找治病的良药，让海洋成为我们未来的大药房。   与会专家认为，随着社会的发展、人们生活习惯的变化、环境污染的加剧和人类寿命的延长，心血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病、老年性痴呆症、帕金森氏综合征、乙型肝炎等疾病日益严重地威胁着人类健康；新的耐药菌株不断出现，同时，也出现了多种新的疾病，如艾滋病、玛尔堡病毒病、川崎病、克麦罗氏脑炎等等，所有这些疾病都迫切需要寻找新的、特效的药物来预防和治疗。陆生药源日渐减少，而海洋中生活着大量的种类繁多的生物，蕴藏着大量的生物活性物质，因此，向海洋要药应成为今后我国医药和生物领域研究的重要方向。   据介绍，地球上超过70%的面积为海洋所覆盖，其中大多数都属于深海区域，生长在海洋这一特殊环境中的海洋生物，在其生长和代谢过程中，产生并积累了大量具有特殊化学结构并具有特殊生理活性和功能的物质，是开发新型海洋药物和功能食品的重要资源。   本次会议执行主席、中科院微生物所张立新研究员认为，海洋环境的多样性和特殊性共同造就了海洋生物种类的多样性和特殊性，海洋微生物种类多达100万种以上，而目前所研究和鉴定过的海洋微生物还占不到总量的5%，已发现的活性物质只占总数的1%。经过大量研究得出，从海洋微生物中发现的生物活性物质包括胺及酰胺类、吲哚生物碱类、乙酰配基类、环肽类及聚丙酸酯类，其生物活性包括抗菌、抗肿瘤、抗微生物、抗病毒、酶及酶的抑制活性等。因此，海洋微生物作为活性物质的新来源，具有重要的研究潜力。   另外，由于当代天然有机化学的迅猛发展，在分离技术和结构分析技术特别是光谱技术方面的长足进步，促进天然产物的研究取得了迅猛发展。例如，1945年从海洋污泥中分离到顶头孢霉菌，从中发现了头孢菌素，以后发展成系列的头孢类抗菌素，这一研究成果可认为是海洋药物开发最早的成功实例。上世纪60年现了河豚毒素并确定了其化学结构，相继完成了河豚毒素的人工合成。因此，从海洋微生物中获取含量很低、结构复杂的化合物具备了技术上的可行性。   各国学者已相继开展海洋微生物抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、防治心脑血管病、抗艾滋病等活性成分的研究。在过去的几十年间，大量海洋来源天然产物被发现，其中不仅包括了陆生生物中已存在的各种化学结构类型，而且还存在很多特殊的新颖化学结构类型，进一步证明了从海洋获得新天然产物的可能性。   上海交通大学的邓子新教授认为，由于海洋微生物大多具有生长周期短、代谢易于调控、菌种较易选育等特点，因此可通过大规模发酵方式实现活性物质的大量生产，从根本上解决药源问题。而且有证据表明曾被认为是海绵等海洋大生物产生的活性化合物，如海豚毒素、海葵毒素、麻壳鱼毒素等，实际上是由这些大生物的某些(种)共生微生物产生的。因此，从理论上讲，借助共生菌的大规模发酵，可以实现其宿主活性物质工业化生产。   据了解，目前国际上这一领域研究正方兴未艾，许多国家都加大了这方面的研究力度。日本2004年成立了海洋科技研究中心，英国也于2010年成立了国家海洋中心，重点进行深海资源的开发。同时，欧洲科学基金会海洋委员会也提出了海洋生物技术发展的下一个十年规划，该计划目的是为来自19个国家的30个成员组织建立全欧洲范围内的平台，促进海洋研究，并确立国际领先优势。2012年，欧盟将分别提供2400万和900万欧元的研究经费，资助可用于工业产品生产的海洋生物发现研究和提高海洋微生物培养效率的研究。   国内目前资源研究的力量比较分散，需要在长期性项目框架内进行系统化整合，为下游奠定基础。目前对海洋微生物来源的药物研发已经成为国际必争之地，急需国家设立大项目指南，系统组织和凝练队伍。建立针对海洋微生物的突破性分离培养方法，深入挖掘基因组、利用合成生物学技术优化元件、底盘，创造新微生物及其代谢产物等是今后研究的重点；而且目前主要研究对象为海洋来源放线菌，还应加大海洋生物资源的研究力度。   与会专家一致呼吁，在国内建立海洋微生物及其天然产物的研究平台或联盟，引入“分享机制”，建立开放共享的化合物库，并建立平台或联盟的网页，随时更新成果，并签署知识产权共享协议，实现成果共享，促进领域共同进步；与企业建立良好的产学研合作关系，促进海洋微生物来源药物向产业化方向快速发展。

深海微生物的研究进展范文第2篇

为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。

1.发展特点

表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。

1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石

海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC 2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。

1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面

目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。

表1 近期IMBC大会研讨的主要内容

表2 近期IMBC大会和《Marine Biotechnology》学报论文统计表

1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面

利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。

1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题

其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。

2. 重点发展领域

当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:

2.1发育与生殖生物学基础

弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。

2.2基因组学与基因转移

随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物

的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。 2.3病原生物学与免疫

随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。

  2.4生物活性及其产物

海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。

2.5海洋环境生物技术

该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。

3.前沿领域的最新研究进展

3.1发育与生殖调控

应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝脏和脾脏mRN A的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501A cD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞 EST中分离出596个 cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的?一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。

3.3基因转移

分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。

3.4分子标记技术与遗传多样性

研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动

物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8 S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类 tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。 3.5 DNA疫苗及疾病防治

构建了抗鱼类坏死病毒的 DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNV DNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了Latrunculin B毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。

3.6生物活性物质

从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zostera marina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一? 趾Q笙妇?蟹掷氪炕?鲮一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。

3.7生物修复、极端微生物及防附着

研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。

4.展望与建议

深海微生物的研究进展范文第3篇

【关键词】微粒饲料；生物饵料；海水鱼；苗种培育

【Abstract】According to the use of microdiet for marine fish larvaes in recent years， and the soft microdiet research now. This paper reviewed the significance， situation， existence problems of microdiet for marine fish larvae and future prospects in this research sphere. It is expected to offer reference for the study on microdiet of marine fish larvae.

【Keywords】microdiet；prey ； marine fish

1 微粒饲料的研究背景与意义

目前，国内外海水养殖鱼类的育苗生产主要依靠轮虫、卤虫和桡足类等生物饵料。然而，生物饵料具有生产成本高，具有产量和质量不稳定，有时还携带病原微生物等缺点。以桡足类为例，桡足类的供应主要依靠供货商从海区用网捞取或通过养虾土池培育，然后抽水过滤，集中收购后将桡足类打冰，用汽车运输至鱼苗场销售的。桡足类在收集、运输、暂养过程中，绝大部分已经死亡或腐败变质，供应量很不稳定，育苗高峰期，每千克桡足类的市场价格甚至达到40元，严重制约了海水养殖鱼类苗种生产的可持续发展。自20世纪80年代以来，随着大黄鱼、石斑鱼等人工繁育技术成功并逐渐成熟后，人们开始研究开发适用于海水仔稚鱼摄食与消化的人工微粒饲料，以期部分或全部代替生物饵料。

在海水鱼仔稚鱼配合饲料研究领域，日本起步较早，已成功研制出石斑鱼仔稚鱼微粒饲料并形成产业。而国内目前相关研究较少，兼具适口性、稳定性、易消化性等特性的仔稚鱼微粒饲料的研究较为少见，还不能完全替代生物饵料而单独作为海水鱼仔稚鱼的饲料。为此，在综合相关资料的基础上，结合笔者目前在从事的海水鱼仔稚鱼缓沉性软微粒饲料研制项目，本文对微粒饲料的各个方面进行了阐述，以期为海水鱼仔稚鱼微粒饲料产业化提供基础资料。

2 微粒饲料的优点

在苗种生产中，需要控制水质、饵料以及病害防治问题，微粒饲料经过特定处理后，水中稳定性大大提高，营养成分不易散失，减少了浪费，而且在水中悬浮性好，有利于幼体摄食，减少污染，从而保持了良好的育苗水环境；微粒饲料含有幼体所需的维生素、矿物质等，营养全面、均衡，可以满足苗种不同时期的生长需求；易消化、易吸收、易贮存，可工厂化生产，能保证持续供应；此外，微粒饲料还减少了将病菌带入育苗水体的机会。

3 微粒饲料的分类与加工方法

目前，国内外许多学者和企业在对鱼苗仔稚鱼培育阶段饲料进行研究，研究方向主要是硬微粒饲料，包括微胶囊饲料、微黏饲料、微膜饲料。水产微粒饲料研究开发中所采用的主要加工方法有喷雾干燥法、黏合破碎法、相分离―复凝聚法、蛋白质交联法、滚筒干燥法，详细说明请见参考文献4。

4 微粒饲料在海水鱼仔稚鱼阶段的应用

微粒饲料作为淡水鱼虾苗期开口料的研究较早，比如四大家鱼、鲟鱼等，一般认为淡水鱼孵化时个体较大，使用微粒饲料育苗相对较易成功。而在海水鱼的早期发育阶段，其胃腺形成之前，幼体酶活性低、缺乏胃蛋白酶，难于对微粒饲料的蛋白质进行消化和吸收；其次，微粒饲料中的黏合剂、一些包膜成分难于被幼鱼消化吸收。我国直到2004年才由中科院海洋研究所研制成功海水鱼微粒饲料，该项目成功研制出海鱼微粒饲料的科学配方，确定了饲料中鱼油、n-3HUFA、卵磷脂、胆碱、维生素C等营养物质的最适添加量，取得了一系列具有重要学术意义和应用前景的研究成果。

随着近年来研究的深入，微粒饲料在营养和性状上都得到了提高，其适口性、悬浮性和稳定性越来越好，特别是针对海水鱼的生长特性、营养需求配制生产的专用微粒饲料，经过与轮虫、桡足类、卤虫并用，取得了突破性进展。例如刘镜恪等（2005）对牙鲆微粒饲料的营养参数，特别是在不饱和脂肪酸方面做了大量研究，取得了很好的效果；王秋荣、林利民（2005）进行了海水鱼仔鱼用微粒子配合饲料的开发；许永安、吴靖娜等（2012）进行了石斑鱼仔稚鱼微粒子配合饲料系列产品的研制等。虽然海水鱼苗种培育期微粒饲料的研发已经取得一定的进展，但能完全替代生物饵料的微粒饲料还没有取得真正成功，还需广大水产科研工作者的共同努力。

5 微粒饲料的发展前景

由于苗种太小，苗种消化吸收系统的结构和功能还处于不断完善状态，试验难度大，因此对苗种营养需求和消化特点的研究较少，造成微粒饲料配方设计还存在一定的盲目性，因此应加强相关主要养殖品种的针对性研究，尤其是针对苗种胃肠道消化酶活力较不稳定的特点，我们应加强苗种营养需求及其消化吸收机制的研究。此外，就育苗效果而言，微粒饲料与生物饵料相比还有相当大的差距，如苗种体质较弱、成活率低、生长较慢等，大部分海水鱼类育苗期，尤其是仔稚鱼阶段仍没有成功实现微粒饲料完全替代生物饵料。因此，应积极探索合理的投喂策略，将生物饵料与微粒饲料进行联合投喂，以期缓解生物饵料的供应紧张，从而达到较理想的效果。

国内外对微粒饲料的研究已达到一定水平，但从现有情况来看，其工艺上还存在问题。如微胶囊饲料较微粘饲料在水中更稳定，但是微胶囊直径越小其表面积就相对越大，则可消化部分相对减少，对鱼类消化吸收不利；而微粘饲料和微膜饲料虽质量均匀、直径容易控制，但对水质污染较厉害。因此，微粒饲料还需要在工艺上不断地探索和改进。笔者目前就海水鱼仔稚鱼阶段软微粒饲料开展了前期研究，已经就石斑鱼仔稚鱼阶段做了相关试验，研发的缓沉性软微粒饲料比硬颗粒状的微粒饲料更接近于桡足类，适口性更好，消化率更高，通过较低温度的热定型减少了养分的损失与散失，对桡足类的替代率可达40%，显著降低了生产成本。缓沉性软微粒鱼苗开口饲料是一种全新的微粒饲料，在饲料配方、加工工艺、使用方法上都进行了创新，可行性强，能有大突破，为应用于实际的育苗生产提供了科学依据。

参考文献

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[10]王秋荣，竹内俊郎，洪黎晖.眼斑拟石首鱼仔鱼对微粒子配合饲料的摄食效果[J].集美大学学报（自然科学版），2006，11（1）：18-23.

作者简介

李学贵（1967-），男，工程师，从事水产动物健康养殖研究。

深海微生物的研究进展范文第4篇

杨涛1963年从河南平原走来，刚到青海高原古城西宁，就留下了一首小诗——古城之夜：

古城之夜

清凉而又安静

人们沉睡在山的怀抱

河水淙淙地东流

把人们送进梦境

点点星光

装饰夜空

人们从梦中醒来

迎接又一个灿烂的黎明

他初来乍到，就被分配到动物研究室水生组，研究分析高原鱼儿体内讨厌的寄生虫。富有诗心的人，天生善良，喜欢美好的一切，正好查明给鱼类造病的虫害，解除它们的病痛，避免鸟类再被传染。他看见了蔚蓝青海湖的灵魂湟鱼和斑头雁，他充满激情地述写斑头雁：

春天

青海湖热闹非凡

鸟岛上生机盎然

斑头雁不畏艰险

飞过大河

越过高山

千里迢迢回到高原

落脚在故乡的湖畔

雄雁含着情寻找妻房

雌雁带着爱偎依情郎

它们欢快的歌声

伴着湖中的波浪

组成醉人的交响

醉了湖泊

醉了山岗

水生组的研究人员和动植物考察队一样，非常辛苦，他们为了调查清楚湖中的宝贝湟鱼（普氏鲤鱼，也称裸鲤）在严冬冰下的生活，经常要在研究所一艘小木船上度过严寒的冬季。他们看到冬天的青海湖是：寒风卷着雪片，把青海湖带入了冬天，草原披上了银装，山上闪耀着白光，天寒地冻，碧澄的湖水结成厚冰，犹如一面巨大的明镜，在灿烂的阳光下，闪烁晶莹，宁静的青海湖啊！显得恬淡素净，仿佛成了冰雕玉砌的仙境。

西高所在青海海北建立了世界上海拔最高的高寒草甸生态系统定位站，抽调高原生物各个专业的科学家加盟此项巨大系统工程。我们有些人清楚，在这个庞大的地球上，植物是生产者，而动物是消费者，我们人类呢？既吃植物也食动物，以及由它们衍生出的一切一切，甚至于模仿化合成的化合物（药物）与仿照物等。但还缺少一个生态循环系统的分解者，那便是微生物。

当然了，海北站也是缺少一个分解者——微生物研究环节，不然这个生态系统则不完整。为此。组成了以老专家李家藻先生为组长的微生物组，有曾有特、唐诗声、朱桂茹、杨涛等。他们进入海北站，为我们解读那些鲜为人知的土壤奥秘。

杨涛被祁连山下雄浑的景象迷住了。他认为这是他生命中所注定的一段姻缘，一场别样的“约会”。诗人由衷地颂唱：

为了一个约会

不知等了多久

直到日头将落

你终于身披晚霞

踏着淡淡的暮色

来到了山脚下

此刻最美好的

不再是夕阳虹

而是相会时激动的心情

眼看着脚下的小路

只恐怕长度不够

他们居住在极其简陋的老军马场库房，开始对高寒草甸土壤微生物的基本情况展开调查研究。他们披风沐雨，带着小铁铲，背着小铝盒小布袋，爬山涉水，对各类土壤中的微生物的数量、种类及季节性的变化规律进行取样测试。接着他们对高寒草甸土壤的呼吸作用、土壤酶活性、土壤氮素代谢微生物的数量及活性进行测定。这些工作环节是十分细致又繁琐复杂。他们还要把这里各个样方内生长的植物纤维素、根、枯枝落叶和动物粪便的分解作用进行研究。他们男男女女，年老年轻，跑遍了海北藏族自治州，又扩大调查范围，前仆后继地深入三江源以及青藏高原的沃土母地，采集成千上万的土壤标本，那是谈何容易的事啊！返回后，对那些个各种颜色、各种粗细、各种气味的土壤、腐殖质以及牛羊、高原狼、屎壳郎虫等的粪便，皆需分析测定，尔后，分头整理大量的数据，仔细对照研究，再由个人或合作撰写出高水平的论文。他们研究组几年中写出论文十余篇，如《高寒草甸土壤酶活性的研究》、《高寒草甸氮素微生物数量及活性的季节性动态》、《高寒草甸土壤呼吸作用的研究》、《高寒草甸纤维素、根、枯枝落叶分解作用的研究》、《高寒草甸细菌生物量的研究》、《海北高寒草甸生态系统定位站微生物学的研究》被青海省科技协会、微生物协会评定为优秀论文。许多论文后来编入《高寒草甸生态系统》专集，获得科学院大奖。

自然界数量最多的生物类群莫过于微生物，成千上万种微生物活跃在地球上，别看它们这些人类肉眼看不见的生物，它们的力量坚强无比。我们通常所见到的钢铁生锈，水泥酥松，岩石分解，坚木腐烂，塑管堵塞，清水变臭，一切一切现象，都是由各式各样微生物的威力所致。各种动物、植物和人类的种种疾病，也莫不是微生物在作怪吗？如果世界上没有这些微生物的存在，大自然相互交替循环的生态链条，便缺少了一个重要环节，那就不可想象，现今的世界是什么模样。动物和人类摄取食物，都还需要让微生物帮助消化才能变成营养供器官吸收。撒落于地上的落叶和枯枝，因为微生物的分解方可进入土地，成为土壤的有机肥力，森林灌丛草类的根系，如果没有微生物的吞噬作用和阳光水分相辅相成，花草树木在春天的萌发与夏秋的开花结果，就会少了原动力。

深海微生物的研究进展范文第5篇

地球生命形式的独特风景线

极端微生物是指能够在如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等极端环境中正常生长繁殖的微生物，而这些极端环境对普通生物（包括人类）而言是不可耐受的，一度被认为是生命。

但其实，从生命现象发生以来，极端微生物在地球生物圈中业已存在，只是由于生产和科学技术的局限，直到19世纪末人们才逐渐在生活和生产实践中认识到这一大类特殊生命群体。从接近沸点的温泉和海底火山口、寒冷的南北极区、盐湖和酸碱泉到高寒及高压的深海环境等，无处不活跃着极端微生物的身影。

极端微生物根据生存环境不同可分为嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜盐、嗜压以及抗辐射、耐干燥、抗高浓度金属离子和极端厌氧的微生物等类群，它们构成了地球生命形式的独特风景线，它们在细胞构造、生命活动和种系进化上的突出特性，以及存在的原理与意义，为更好地认知生命现象、发展生物技术提供了宝贵的知识源泉。

像其他微生物一样，极端微生物也具有丰富的多样性。目前科学界已发现的、支持极端微生物生长的最高温度极限为121℃，最高pH达11，最低pH值接近0，最高盐浓度达到饱和的5.2摩尔，耐辐射剂量20kGy（是人致死剂量的2000倍）以上，压强达130MPa（相当于13000米水深）以上等。

探索生命极限的线索

极端微生物不仅代表了生命适应环境的多样性及其可能的范围，对探究生命的起源、生命的进化或地外生命都具有非凡意义。从分类角度看，目前地球的生物圈可以分为三大领域：细菌、古菌和包括人类的真核生物（动物和植物）。其中细菌和古菌均属于原核微生物；绝大多数古菌和少部分细菌都是极端微生物。这些极端微生物为地球的生物圈界定了环境极限的边界条件，也提供了探索生命极限的线索。

科学家们相信，极端微生物是这个星球留给人类独特的生物资源宝库和极其珍贵的科研素材。开展极端微生物的研究，对于揭示生物圈起源的奥秘，阐明生物多样性形成的机制，认识生命的极限及其与环境相互作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。

例如极端微生物尤其是许多超极端的古菌，它们均属于生命树根部的进化分支，而且生理特征和生活环境与地球开始出现生命时的地质化学和环境状况可能相似。因此这些极端微生物可能代表了最古老的生命类群，是寻找最早生命形式和探索生命起源最重要的研究对象。例如，近年来，生命的“热起源”假说形成了关于生命起源的主流，但对此假说也有质疑――嗜热物种究竟是祖先，还是在极端环境的压力下选择进化的结果。对嗜热微生物的研究将有助于对生命“热起源”假说的进一步认识。

极端微生物中发现的适应机制，还将成为人类在太空中寻找地外生命的理论依据。例如耐辐射细菌所耐受的高辐射剂量，在地球上从未出现过，甚至催生了地球生命的外星球起源的假说。

更有意义的发现是，古菌遗传信息传递与真核生物的极其相似，因而古菌很可能成为了解真核生物，甚至我们人类的遗传信息传递系统的有效模型。

随着研究的深入，科学界对极端微生物的研究兴趣越来越浓厚。短短40年间，对极端微生物多样性的研究取得了很大进展。仅超嗜热菌就从1972年的2个种增加到目前的80多个种，其他各类极端微生物的种也有200多个。随着研究的深入和新研究方法的采用，微生物生存的环境条件极限也将不断地被改写着。

为现代生物技术带来革命性进步

从更现实的角度上看，极端微生物特殊的基因与产物，也为工业、农业、人类健康的发展提供新的途径，为现代生物技术带来革命性进步。

极端微生物的酶和代谢产物已成为生物技术创新的源泉之一，并已经创造了财富。目前在国际上已经实现大规模产业化的极端酶有两个，一个是嗜热菌产生的Taq DNA聚合酶，使DNA的体外复制变得异常简便和常规化，大大加快了生物工程、基因组等分子生物学研究的进程，年销售利润达到上亿美元；另一个是嗜碱菌产生的一种纤维素酶作为洗涤剂的添加剂，已有数十亿美元的全球市场。此外，嗜盐古菌的质子泵“紫膜”蛋白有望用于光学信息处理和光储存、生物芯片和生物计算机、全息照相和存储、仿视觉功能人工视网膜、图像传感器和运动探测等高科技产业领域。在国际上，极端嗜盐菌产生的生物可降解生物材料正逐步取代不可生物降解的化学合成材料。同时，来自于极端微生物的生物催化剂有望使生物催化突破高压、高温、低温、高盐碱或有机溶剂等工业过程屏障。

在环境保护方面，工业产生的废水一般是酸性、碱性或含盐量大的环境，只有合适的极端微生物才能够分解其中可能造成环境污染的物质，在净化水质、提供生活用中水的同时，结合化学和生物的手段还能够将有害物质转换为能源。而在理想的清洁能源酒精的生产中，利用高温菌的高温酒精发酵，可实现发酵和蒸馏的同步化，可望大大降低生产成本，其产生的效益将达到数亿元。

在农业方面，极端微生物能够耐低温、耐高盐碱及耐干旱等极端环境的特殊功能基因，是盐碱地生物改造、高温高盐碱环境的污染治理的重要基因资源。

另外，极端微生物也已成为新的抗生素和新药的重要来源。长期的进化以及特殊的生活环境决定了极端微生物独特的代谢和生理能力，能够产生普通生物所没有的活性物质。目前已经从各类极端微生物中提取到多种结构新颖的抗生素，因此极端微生物及其特殊的产物有可能形成新的产业方向，其特殊的功能和适应机制，是改造传统生产工艺和提升生物技术的有效途径。

极端微生物生命策略和适应环境的多样性说明它们早已解决了科学家今天仍在寻找答案的那些问题，对其的开发应用将提供缓解资源、环境压力、保障社会可持续发展的有效途径。

相关链接

我国研究现状

我国特殊的地理环境造就了得天独厚的极端微生物资源。我国的极端微生物研究起步于20世纪60年代，1998年中国科学院人类基因组计划对嗜热的云南腾冲嗜热厌氧杆菌进行全基因组测序，从而开创了我国微生物基因组时代。科技部2004年启动了我国第一个关于极端微生物的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“极端微生物及其功能利用的基础研究”。2006年国家自然科学基金委启动了我国微生物领域第一个创新群体项目“极端环境微生物生命特征及环境适应机理”，对极端环境微生物的生理和遗传机理进行深入的研究。近年来，我国极端微生物的研究正不断向新的地域和领域扩展。以大洋一号为依托，国家海洋局开始了深海极端微生物的研究；同时他们利用极地考察队从北极带回的样本，正进行北极极端嗜冷微生物的研究。

但我国在极端微生物基础研究上表现出优势的同时，也存在着产业化发展的严重不足。企业对该领域几乎没有涉足，产学研结合的路径尚未打通，导致这个有着极大应用潜力的领域，没有能够充分发挥其产业优势。而这也是我国整个生物产业所面临的共同问题。