目录1. 摘要 (1)2. 前言 (1)3. 寡营养细菌生态分布 (1)3.1 寡营养细菌在海洋中的分布 (1)3.2 寡营养细菌在淡水中的分布 (2)3.3 寡营养细菌在土壤中的分布 (2)4. 海洋中微生物的研究概况、现状及发展前景 (2)4.1海洋微生物的研究概况 (2)4.2 海洋微生物的现状 (3)4.3海洋微生物的研究发展前景 (3)5. 海洋中寡营养细菌的分离纯化 (4)5.1 传统分离纯化及培养办法........................................... 错误！未定义书签。

5.2 新型的分离培养纯化及培养办法................................. 错误！未定义书签。

6. 寡细菌的适应机制................................................................. 错误！未定义书签。

6.1形态变化.......................................................................... 错误！未定义书签。

6.2附着机制 (6)6.3能量储存.......................................................................... 错误！未定义书签。

6.4抵抗性增强 (8)7.总结和展望 (9)参考文献 (10)海洋中寡营养细菌的分离培养技术及环境适应机制的研究进展1.摘要：寡营养细菌的分离、培养及鉴定较困难，并且生长慢，研究周期长，所以在较长一段时间内其研究进展缓慢，但近几年随着生物技术的快速发展及广泛应用，寡营养细菌在生态中的分布及其生态作用引起了生态学家和环境学家的广泛关注，寡营养细菌在生态、环境、能源、公共卫生等领域中的重要性已受到人们重视[3-8]。

本文将从寡细菌的分布、分离培养、及环境适应机制等几方面对现有寡细菌的研究做出介绍。

2.前言：寡营养细菌(Oligotrophic bacteria)又称贫营养细菌，是指在寡营养生态环境(如远洋、深海、贫瘠土壤等环境)中生存并定义为第一次培养时能在含碳1～15 mg／L培养基中生长的一类细菌[1]。

它们又被分为两类：如不能在富营养培养基上生长，称为专性寡营养（oligate oligotrophic），既能在富营养培养基又能在贫营养培养基上生长被称为兼性寡营养（facultative oligotrophic）。

由于还存在一类微生物只能生长在营养丰富的环境中,为了与寡营养微生物有所区别,Poindexte提出了“富营养细菌”(copiotrophicor)一词,指的是能发酵碳水化合物的细菌[2]。

寡营养细菌主要生长在有机质贫乏的极端环境中，寡营养细菌生态分布很广,构成了生物圈的大部分,在生物地球化学循环中起关键作用。

根据寡营养细菌的培养性可以将其大致划分为4种类型:(1)仅在初次分离时能在营养贫乏的培养基上培养的细菌;(2)初次分离时能在营养贫乏的培养基上培养,然后也能在营养丰富的培养基上培养的细菌;(3)仅在特殊的营养贫乏培养基上生长的细菌;(4)在实验室尚不能培养,但在电子显微镜下能观察到的细菌。

3 寡营养细菌的生态分布3.1 海洋：在自然界中,绝大多数自然环境都是以贫营养为特征的。

浩瀚海洋占地球表面积的71%,研究表明，海水中可溶性有机碳浓度为0.35～70mg／L，颗粒性有机碳浓度为3～10mg／L，有机碳的平均水平相当低，但自然环境中低浓度的有机碳却可以被海洋细菌所利用。

二十余年前，已有学者从海水中分离培养出寡营养细菌[11-12]，在低营养的海湾水域中分离到的细菌主要包括鞘细菌、弧菌、生丝微菌、假单胞菌、捧状杆菌等，在低营养海洋生态系统中还存在大量所谓滤过性细菌。

其中鞘氨醇单胞菌(Sphingopyxis alaskensis)作为海洋贫营养细菌的典型代表,己作为模式菌株对其展开了广泛的研究[13]。

在低温条件下也存在贫营养细菌。

Slbaova首次发现肾形杆菌(Renobaceter)、甲基杆菌(Mehytolbacetrium)、新月柄杆菌(Cacuolbacter cesrecnut)等5株贫营养细菌能长期生存在-2°C的低温环境中[14]。

3．2 淡水：通常所指的低营养淡水环境的范围包括江、河、湖泊、水库，甚至蒸馏水。

研究表明，湖泊河水、地下水、缺乏有机质的饮用水、甚至蒸馏水等环境中都可分离出寡营养细菌[15-18]。

目前，人们对相对静止的湖泊的研究较为详尽，研究结果表明释放到水体中的有机杂质含量在湖泊生态系统总光合强度的10—4O%间波动。

富营养湖的光合强度可达3—5mg碳/L，而寡营养湖不超过0．1mg 碳/L[19]。

假单胞菌、柄细菌、鞘细菌、微环菌等已在寡营养湖中分离出来，甚至在蒸馏水中也分离到鞘细菌。

3．3 土壤：一系列研究数据表明，土壤也是微生物生长的寡营养环境。

到目前为止,人们已经分别从土壤、沙表土中分离培养出寡营养细菌[20-23],土壤中大部分细菌群落处于休眠状态，只有少部分能获得足够的能量以供生长；即使在适宜环境条件下也只有l5—3O%的细菌群落是活跃的。

柄细菌、生丝敢菌节杆菌等部分土壤细菌显示寡营养细菌的特征。

在低营养环境中不仅存在原核生物,也有真核生物的存在。

Kimura的研究小组从土壤中分离到7株隐球酵母(Cryptococcaceae),它们也能长期耐受低营养的环境[24]。

4 海洋中微生物的研究概况、现状和发展前景4.1海洋微生物的研究概况：目前，海洋中微生物的多样性研究已成为研究的热点。

微生物的多样性研究，不仅是微生物学进入新的发展时代,更是生物多样性科学发展的巨大进展,它在微生物的遗传研究、微生物新物种资源开发方面等都发挥着愈来愈大的作用[25-27]。

最早对微生物多样性开展的研究是显微镜的发明者列文虎克利用显微镜进行的,之后科赫建立了微生物的纯培养技术是微生物学发展的里程碑，但是这些传统观察、分离纯化技术具有明显的局限性,它们不可能全面而且准确的反映出海洋微生物的多样性和海洋中微生物生态系统的结构与功能。

而现代分子生物学技术则打破了这种局限性,虽然应用分子生物学要求技术很高,但是它能全面反应遗传信息的差异性。

目前微生物多样性的每个单一研究方法己经成熟,但是每一个单一方法都有本身的局限性。

只有将不同研究方法进行组合优化,才能更全面更好的反应微生物群落本身的多样性信息,目前综合的微生物多样性研究并未成熟[28]。

现代分子生物学分析微生物多样性的方法主要有:核酸的探针杂交技术、16SrDNA克隆文库方法、DGGE等基因指纹技术等[29],目前最常用的技术有:变性梯度凝胶电泳(DGGE)、温度梯度凝胶电泳(TGGE)、限制片段多态性分析(RFLP)、荧光原位杂交(FISH)、16SrDNA克隆文库等。

变性梯度凝胶电泳:相同长度的DNA片段因为其碱基序列组成不同决定了它的解链区域和解链温度不同。

而DGGE胶则是加了变性剂(尿素和甲酞胺)形成变性梯度的聚丙烯酞胺凝胶,变性剂浓度逐渐增加,当DNA迁移到最低解链区域所需变性剂浓度时该区DNA域解链,DNA迁移率降低,因此不同序列的DNA片段出现了不同带型。

温度梯度凝胶电泳:是DGGE的衍生技术,所不同的是,DGGE所用的是变性梯度,而TGGE 用的则是温度梯度,当DNA片段迁移到最低解链温度时同样会解链,形成不同的条带。

限制片段多态性分析:即LP是最早发展的一项DNA标记技术,它是利用不同DNA 片段的限制性片段长度不同,从而用限制性内切酶切割分型。

荧光原位杂交:设计核酸探针,将核酸探针与待检测DNA杂交经过变性一退火一复性,则探针会与同它是同源互补的序列形成靶DNA一核酸探针杂交体,将探针的某种核营酸做报告分子标记,则该报告分子会与荧光素标记了的特异亲和素发生免疫反应,经荧光检测体系可对待检测的DNA进行定性、定量或定位分析。

16SrDNA克隆文库:提取样品中微生物基因组总DNA,扩增其16SrDNA全长片段,构建载体将目的片段克隆至细胞构建文库,对阳性克隆进行RFLP分析,分析其基因指纹图谱,对阳性克隆子分型,代表序列测序,从而获得文库多样性信息。

通过对克隆文库的coverage C进行评价,评估构建的文库是否有足够容量以代表样品中微生物多样性。

Coverage C 越大则文库容量越大越能反应样品中微生物群落组成。

但随着文库容量增大,OTU 数目会随着增加,因此克隆文库coverage C不能达到100%。

4.2海洋微生物的研究现状：浩瀚海洋占地球表面积的71%,其中蕴藏着及其重要的微生物宝库。

自从20世纪80年代,海洋生物技术兴起以来,世界各国均积极的对海洋微生物资源的发掘利用开展研究。

目前,各国对海洋微生物资源的开发应用初见成效,其中美国遥遥领先,主要应用在:海洋活性物质药物、高端化学产品、环境保护、生物治理等方面,例如劳伦斯·利弗莫尔用海藻研制出“海胶”,该材料属于可降解产品将来有望替代聚苯乙烯。

而日本则致力于:生物活性物质开发、生物磁学、食品添加剂、表面活性剂等的研究应用。

相对于较发达国家,我国的海洋微生物开发起步晚、技术不够成熟海水中微生物的纯化分离现状北极海洋微生物由于生存环境的特殊性生存竞争非常激烈,因而形成了不同于陆生微生物的强防御能力和强识别能力,这些独特的能力是产生新型物质的基础。

然而,随着人类的进步,海洋环境污染也日益严重,赤潮等现象屡屡发生,海洋环保刻不容缓,积极分离培养保护海洋微生物的遗传资源成为当务之急。

Jalmasch在太平洋深海底的火山口附近发现了一种氧化硫细菌,该细菌是初级生产者。

Jose从海底分离出一株玫瑰杆菌属(Roseobacter)的细菌,它具有转化硫化物功能。

我国目前己经建立了专门针对微生物菌种保藏的微生物菌种保存库,用以收集和保藏各种菌株以保护各地宝贵的微生物遗传资源。

4.3海洋微生物研究的发展前景在海水中微生物从表层到深海污泥分布广泛,微生物多样性非常丰富,而且生物含量巨大。

微生物在人们对医药开发、保健品开发、环境保护等方面具有重要意义,而且它们还是海洋中的初级生产者,是海洋生态系统的重要组成部分。

5 海洋中寡营养细菌的分离纯化培养5.1传统分离纯化培养方法：微生物的纯化培养是指从复杂的生存环境中将一种细胞传代培养,从而得到单一的后代。

科赫建立的微生物的纯化培养技术是微生物学发展的里程碑。

传统的微生物分离方法是采用标准的实验室培养方法,该方法用在分离作为早期生命活化石的寡营养细菌时效率显得低下,会丢失大部分宝贵的生物资源。