Morphological and phylogenetic analysis of a Gymnodinium-like species from the Chinese Coast

A Gymnodinium-like species was studied with light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM). Also, the internal transcribed spacers (containing 5.8S rDNA) and large ribosomal subunit DNA (D1-D2) sequences were obtained by PCR amplification, and then sequenced to explore the relationships within our isolate, Gymnodinium and other Gymnodinium-like species, including Karenia, Gyrodinium, Karlodinium and Symbiodinium. The LM observation showed that the species was characterized by moving in a levorotatory direction, visible hypocone, epicone and transverse groove, all of which are typical for Gymnodinium. In addition, two flagella could be found under SEM. The phylogenetic analysis revealed that the isolate grouped with Symbiodium, rather than other relevant dinoflagellates. All results showed our isolate belongs to Symbiodium. The strain was isolated from a red tide water sample, denoting that Symbiodium may be causative species for algal bloom.

Molecular phylogenetic analysis of attached Ulvaceae species and free-floating Enteromorpha from Qingdao coasts in 2007

Based on the sequence data of the nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS) 1, 5.8 S, and ITS 2, the molecular phylogeny was analyzed on Ulvaceae species collected from Qingdao coasts in summer of 2007, including 15 attached Ulva and Enteromorpha samples from 10 locations and 10 free-floating Enteromorpha samples from seven locations. The result supported the monophyly of all free-floating Enteromorpha samples, implying the unialgal composition of the free-floating Enteromorpha, and the attached Ulvaceae species from Qingdao coasts were grouped into other five clades, suggesting that they were not the biogeographic origin of the free-floating Enteromorpha in that season.

Vertical distribution of bacterial and archaeal communities along discrete layers of a deep-sea cold sediment sample at the East Pacific Rise (similar to 13 degrees N)

The community structure and vertical distribution of prokaryotes in a deep-sea (ca. 3,191 m) cold sediment sample (ca. 43 cm long) collected at the East Pacific Rise (EPR) similar to 13 degrees N were studied with 16SrDNA-based molecular analyses. Total community DNA was extracted from each of four discrete layers EPRDS-1, -2, -3 and -4 (from top to bottom) and 16S rDNA were amplified by PCR. Cluster analysis of DGGE profiles revealed that the bacterial communities shifted sharply between EPRDS-1 and EPRDS-2 in similarity coefficient at merely 49%. Twenty-three sequences retrieved from DGGE bands fell into 11 groups based on BLAST and bootstrap analysis. The dominant groups in the bacterial communities were Chloroflexi, Gamma proteobacteria, Actinobacterium and unidentified bacteria, with their corresponding percentages varying along discrete layers. Pairwise Fst (F-statistics) values between the archaeal clone libraries indicated that the archaeal communities changed distinctly between EPRDS-2 and EPRDS-3. Sequences from the archaeal libraries were divided to eight groups. Crenarchaea Marine Group I (MGI) was prevalent in EPRDS-1 at 83%, while Uncultured Crenarchaea group II B (UCII B) abounded in EPRDS-4 at 61%. Our results revealed that the vertically stratified distribution of prokaryotic communities might be in response to the geochemical settings and suggested that the sampling area was influenced by hydrothermalism. The copresence of members related to hydrothermalism and cold deep-sea environments in the microbial community indicated that the area might be a transitional region from hydrothermal vents to cold deep-sea sediments.

Characterization of proteolytic bacteria from the Aleutian deep-sea and their proteases

Six deep-sea proteolytic bacteria taken from Aleutian margin sediments were screened; one of them produced a cold-adapted neutral halophilic protease. These bacteria belong to Pseudoalteromonas spp., which were identified by the 16S rDNA sequence. Of the six proteases produced, two were neutral cold-adapted proteases that showed their optimal activity at pH 7-8 and at temperature close to 35 degrees C, and the other four were alkaline proteases that showed their optimal activity at pH 9 and at temperature of 40-45 degrees C. The neutral cold-adapted protease E1 showed its optimal activity at a sodium chloride concentration of 2 M, whereas the activity of the other five proteases decreased at elevated sodium chloride concentrations. Protease E1 was purified to electrophoretic homogeneity and its molecular mass was 34 kDa, as estimated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). The molecular weight of protease E1 was determined to be 32,411 Da by mass spectrometric analysis. Phenylmethyl sulfonylfluoride (PMSF) did not inhibit the activity of this protease, whereas it was partially inhibited by ethylenediaminetetra-acetic acid sodium salt (EDTA-Na). De novo amino acid sequencing proved protease E1 to be a novel protein.

Phylogenetic studies on two strains of Antarctic ice algae based on morphological and molecular characteristics

The taxonomic characterization of two strains of Antarctic ice algae, Chlamydomonas sp. ICE-L and Chlamydomonas sp. ICE-W, were analyzed on the basis of morphological and molecular traits. The results indicate that they are the same species and belong to Chlamydomonas (Chlorophyta). According to I SS rDNA and ITS-I sequences they are very close relatives of Chlamydomonas sp. Antarctic 2E9, if not identified as such. They belong to the 'monadina clade', Cd. monadina and Cm. subdivisa as the sister group, on the basis of 18S rDNA sequence. They occur in 'Chlamydomonas clade' according to rbcL sequencing and are close relatives of Cd. kuwadae. The ITS sequences of ICE-L and ICE-W are 1302 base pairs and 1300 base pairs in length, the longest Volvocales ITS sequences ever reported.

Identification and assessing the cultivars of Laminaria Lamx. (phaeophyceae) with molecular markers

Molecular markers were used to identify and assess cultivars of Laminaria Lamx. and to delineate their phylogenetic relationships. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis was used for detection. After screening, 11 primers were selected and they yielded 133 bands in all, of which approximately 99.2% were polymorphic. The genetic distances between gametophytes ranged from 0.412 to 0.956. Two clusters were formed with the unweighted pair group method with arithmetic mean (UPGMA) dendrogram based on the simple matching coefficient. All cultivars of Laminaria japonica Aresch. used for breeding in China fell into one cluster. L. japonica from Japan, L. saccharina (L.) Lam., and L. angustata Kjellm. formed the other cluster and showed higher genetic variation than L. japonica from China. Nuclear ribosomal DNA (rDNA) sequences, including internal transcribed spacers (ITS1 and ITS2) were studied and aligned. The nucleotides of the sequences ranged from 634 to 668, with a total of 692 positions including TTS1, ITS2, and the 5.8S coding region. The phylogenetic tree obtained by the neighbor-joining method favored, to some extent, the results revealed by RAPD analysis. The present study indicates that RAPD and ITS analyses could be used to identify and assess Laminaria germplasm and to distinguish some species and, even intraspecies, in Laminaria.

利用荧光原位杂交技术（FISH）对中国明对虾和栉孔扇贝若干重要基因定位的研究

本研究将荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization, FISH）技术引入中国明对虾和栉孔扇贝这两种重要的海水养殖动物的染色体研究中，建立了相关技术平台，在染色体上定位了部分功能基因，详述如下： 1. 在中国明对虾和栉孔扇贝中建立了FISH平台，利用单色和双色FISH技术在中国明对虾和栉孔扇贝染色体上成功定位了多拷贝基因，发现5S rDNA定位于中国明对虾的一对同源染色体上，栉孔扇贝18S rDNA和组蛋白序列也各自定位于一对同源染色体上，它们均可以作为染色体特异性探针来鉴别染色体。 2. 在栉孔扇贝中发展了BAC-FISH技术，定位了包含热休克蛋白70（HSP70）、丝氨酸蛋白酶（Serine Protease）和脂多糖葡聚糖结合蛋白（LGBP）等免疫相关基因的BAC克隆，发现它们均定位于一对同源染色体的长臂上。利用双色BAC-FISH技术，发现6个包含栉孔扇贝LGBP基因的BAC克隆在间期细胞核上共定位。对栉孔扇贝5个探针进行了同时定位，初步鉴别了栉孔扇贝5条染色体。 3. 在栉孔扇贝热休克蛋白70（HSP70）、丝氨酸蛋白酶（Serine Protease）和脂多糖葡聚糖结合蛋白（LGBP）等免疫相关基因内部发掘了数个潜在的SNP位点，展示了栉孔扇贝SNP位点的丰富性。这些SNP位点可以用于图谱整合。

织纹螺（Nassarius spp.）体内河豚毒素来源的研究

近几十年来，国内沿海地区频繁发生食用织纹螺中毒事件，并导致数十人死亡，这一问题得到了政府相关部门的高度重视。但是，由于织纹螺毒性变化很大，毒素来源不清楚，因此很难预测食用织纹螺中毒事件的发生，这在很大程度上限制了对食用织纹螺中毒事件的有效监测和管理。目前，对于中国沿海有毒织纹螺体内河豚毒素（tetrodotoxin, TTX）的来源还未见过系统研究。本文选取中国沿海常见的半褶织纹螺（Nassarius semiplicatus）、纵肋织纹螺（N. variciferus）和拟半褶织纹螺（N. semiplicatoides sp. nov.）作为实验对象，从毒素的微生物来源与食物链来源这两个角度分别展开研究，以探讨织纹螺体内 TTX 的可能来源，为提出相应的预防管理措施提供科学依据。 首先，我们先后从曾发生过中毒事件的江苏盐城和连云港采集了织纹螺样品，通过小鼠生物测试法和液-质联用分析技术（LC-MS），对织纹螺的毒性和毒素组成进行了测试和分析，分离培养了织纹螺体内及其生活环境中的细菌，应用河豚毒素单克隆抗体酶联免疫检测方法（ELISA）对细菌的产毒情况进行了测试，并通过 16S 核糖体（rRNA）部分基因序列测定对细菌种类进行了初步的分析。研究发现，采自江苏盐城和连云港的半褶织纹螺的毒性分别约为 2 MU/g 和 200 MU/g 组织，体内的毒素成分是河豚毒素及其同系物。从盐城的半褶织纹螺及其生活环境分离的菌株中随机挑出 14 个菌株中，9 个菌株河豚毒素检测结果呈现阳性。从连云港高毒性半褶织纹螺消化腺中分离到的 45 个菌株中，阳性菌株有 21 个。但是，有毒菌株毒素含量较低，毒素含量范围是 15-184ng/g。通过 16S rDNA 部分序列的测序结果发现，大部分有毒菌株与弧菌属（Vibrio）的细菌在遗传序列信息上比较相近。其余有毒菌株分别与希瓦氏菌属（Shewanella）、海单胞菌属（Marinomonas）、黄杆菌属（Tenacibaculum）、动性菌属（Planococcus）、发光杆菌属 (Photobacterium)和气单胞菌属（Aeromonas）的遗传序列比较相近。其中与海单胞菌属、动性菌属和发光杆菌属亲缘关系较近的产毒细菌是首次报道。这一研究表明织纹螺体内及其生活环境中的存在产河豚毒素的细菌，但由于产毒素的量较低，因此可能在织纹螺体内河豚毒素的产生和累积过程并不发挥主要作用。 织纹螺作为一类腐食性的海洋动物，也有可能通过进食含有河豚毒素的生物而累积河豚毒素。对此，我们开展了高毒性半褶织纹螺的室内培养实验，以及河豚毒素在不同种类织纹螺体内的累积和排出的模拟实验，并定期采样，通过液相色谱与串联质谱联用技术（LC-MS/MS）对织纹螺体内河豚毒素及其同系物的含量变化情况进行了分析。室内培养实验发现，从连云港赣榆县采集的高毒性半褶织纹螺，在实验初期，体内毒素含量呈下降的趋势，但从 7月上旬开始，毒素含量突然快速上升，与连云港赣榆县野外采集的织纹螺的毒素含量表现出相似的变化趋势。河豚毒素在不同种织纹螺体内的累积和排出的模拟实验发现，通过投喂高毒性的河豚鱼肝脏（毒性为5×103 MU/g），纵肋织纹螺在一段时间内能够快速累积少量的河豚毒素。当停止投喂有毒河豚鱼肝脏后，毒素含量会快速下降。而在曾导致中毒事件的拟半褶织纹螺中，投喂有毒河豚鱼的肝脏后，其体内毒素含量只有缓慢增加。但在投喂无毒的河豚鱼肝脏后，其毒性却出现了快速增加的现象，这与该地区野外样品的毒性变动状况类似。这些发现显示高毒性半褶、拟半褶织纹螺体内的河豚毒素应当不是食物链累积的结果，而可能是由其自身产生。并且，毒素含量的变化具有一定的生物节律，有可能与产卵、繁殖等自然节律相关。 通过对半褶、纵肋和拟半褶织纹螺的研究工作可以认为，产河豚毒素的细菌不是织纹螺体内河豚毒素的主要来源，并且毒素也不是来自其摄食的食物，推测可能主要是由织纹螺自身产生。织纹螺所表现出的河豚毒素含量的季节性变化，极有可能与产卵、繁殖等自然节律相关，这些发现为预防和管理食用织纹螺中毒事件提供了科学依据。但是，本研究并未完全阐明织纹螺体内河豚毒素的来源，对于织纹螺体内河豚毒素的确切来源以及河豚毒素的代谢和转化机制，还有待于更加深入地研究工作。

海鞘（Ciona savignyi）性腺组织细胞、血细胞和生殖干样细胞的体外培养

随着对海洋无脊椎动物免疫、发育以及细胞生物学等方面研究的需要，海洋无脊椎动物细胞培养日益受到关注。然而，由于海洋无脊椎动物的细胞代谢途径以及生长特性与陆生哺乳动物有很大差异，细胞培养难度较大,至今尚未有连续的细胞系建立。海鞘（Ciona savignyi）属于尾索动物亚门(Urochordata)，是典型的被囊类动物。作为无脊椎动物中进化地位较高等的一类动物，海鞘在免疫、胚胎发育、细胞学等各个领域对研究脊椎动物的系统发生都有着非常重要的作用。 本文分别以海鞘的性腺组织细胞和血细胞为材料，建立和优化海鞘细胞体外培养方法和条件；另外，还识别了成体海鞘性腺内的生殖样干细胞，并对其进行了体外培养和鉴定，为进一步开展海鞘细胞体外培养最终建立细胞系积累了资料。 首先比较了4种基础培养基L-15、M199、DMEM和RPMIl640 与各种培养添加物组合、不同温度和PH值对海鞘性腺组织细胞和血细胞的体外生长的影响。结果表明，20℃，pH6.8，M199基础培养基添加10%胎牛血清最适合海鞘性腺组织细胞生长。同时对海鞘性腺的分离方法即机械解离细胞法和酶学解离细胞法进行了比较，发现机械解离细胞法最适合海鞘性腺组织细胞的分离，分离得到的细胞贴壁率和成活率高。对于海鞘血细胞的培养，20℃，pH6.8条件下，L-15基础培养基并添加10%胎牛血清对血细胞的体外存活和生长效果较好。另外，还成功的利用原代培养的血细胞检测了海鞘肿瘤坏死因子配体家族成员（CsTL）基因的表达变化。 论文还研究了海鞘细胞培养中细菌污染的鉴定和控制方法。对于培养过程中的细菌污染，通过细菌分离、培养和纯培养发现两类菌株检出率较高，均为革兰氏阴性菌。经PCR 扩增16S rDNA 基因序列片断，结果显示这两类菌株分别属于弧菌属和施万氏菌属。药敏试验结果表明，亚胺培南和氯霉素等对受检施万氏菌的敏感度较高；而受检弧菌对氯霉素和环丙沙星的敏感度高。为控制培养中的微生物污染，比较了几种抗生素组合的使用效果，其中氯霉素和亚胺培南与双抗的抗生素组合有较好的抑菌效果并对培养细胞的贴壁和生长没有影响。然而，海鞘性腺组织细胞和血细胞在体外的传代培养并未取得成功，本论文对来源于成体海鞘性腺的生殖样干细胞进行了体外培养和鉴定。结果表明，成体海鞘性腺内存在生殖样干细胞，且在体外可以生长，繁殖并且可能具有分化潜能。体外培养的过程中，生长的细胞克隆明显具有类似胚胎干细胞的形态和基因表达特点。 本研究克隆了海鞘肿瘤坏死因子配体家族成员（CsTL）基因。CsTL全长995个核苷酸编码281个氨基酸。组织表达结果显示，CsTL在性腺组织的表达水平相对比较高，提示CsTL可能对海鞘性腺的发育或分化等起着一定的作用。利用昆虫杆状病毒表达系统表达纯化了CsTL蛋白。结果显示，重组CsTL对L929细胞显示了明显的细胞毒性作用，说明CsTL是具有生物学活性的重组蛋白。但是尝试用获得的重组CsTL蛋白作为培养添加物培养海鞘性腺组织细胞，但并未检测到CsTL对海鞘性腺组织细胞的生长或凋亡有任何影响。 总之，本文筛选到了适合海鞘性腺组织细胞和血细胞生长的培养基，并成功的将这两类细胞在体外进行了原代培养，并且虽然细胞传代未获成功，但为今后继续深入开展海鞘细胞培养研究奠定了基础，另外，海鞘生殖样干细胞的识别和培养也将为海洋无脊椎动物的细胞培养提供一条新途径。

褐牙鲆和夏牙鲆杂交的遗传学研究

在进行褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)和夏牙鲆(P. dentatus)的杂交及回交的基础上，利用染色体计数、AFLP、线粒体DNA和核基因部分序列等分析方法对褐牙鲆和夏牙鲆正反交和回交子代进行遗传学研究，探讨了褐牙鲆和夏牙鲆正反交不对称的遗传学基础及其生殖隔离现象，主要结果如下： 1. 褐牙鲆和夏牙鲆正反交的活力是不对称的，褐牙鲆♀×夏牙鲆♂的正交杂种活力正常，能够正常存活、生长和发育，而反交夏牙鲆♀×褐牙鲆♂的杂种体态畸形，孵出后不久死亡。染色体计数发现正交个体的染色体核型与父母本一致，均为48条端部着丝粒染色体；而反交杂种比亲本缺失了两条染色体，仅为46条端部着丝粒染色体，这表明反交杂种为非整倍体。进一步利用AFLP方法对遗传物质从亲本到子代的传递进行了分析，结果显示正反交遗传物质的传承方式存在很大差异。几乎所有亲本的AFLP位点(97.71%)均传递到正交子代。然而，仅有86.64%的AFLP位点从亲本传递到反交子代，反交子代中亲本位点的丢失比例显著高于正交子代和亲本种内交配子代的比例 ( P < 0.05)，这可能与反交杂种染色体丢失有关。进一步分析发现，杂交组中的偏分离标记高于对照组，尽管经2检验发现其差异并不显著 (P > 0.05)。 2. 对于可以成活的正交杂种进行培育达到性成熟后，利用褐牙鲆和夏牙鲆的精液分别与雌性杂交鲆的卵子进行母本回交实验。通过统计受精率、孵化率及杂交适合度值（CFM，受精率和孵化率相乘获得的结果）评估褐牙鲆和夏牙鲆的杂交可适度，结果表明正交及各回交组中的CFM值均显著低于褐牙鲆自交(P < 0.05)。同时，利用AFLP对回交子代基因组的变化进行了分析，发现回交中不仅存在亲本位点的丢失(褐牙鲆回交子代-回交1, 3.96%; 夏牙鲆回交子代-回交2, 6.03%)的现象，也存在非亲位点(回交1, 5.63%; 回交2, 3.28%)的现象。而且，两回交组合分别有27.40%和31.18%的AFLP标记偏离孟德尔遗传。 3. 利用线粒体DNA 16S rDNA、COⅠ基因及核基因rag1的部分序列对正反交及回交子代的线粒体及核DNA的传承进行分析，发现正反交子代的16S rDNA和线粒体DNA片段的同源性和母本一致，各回交组中16S rDNA和COⅠ基因片段与褐牙鲆的同源性较高 (98%)，这表明褐牙鲆和夏牙鲆杂交及回交遵循母性遗传规律。但在回交子代中发现16S rDNA和COⅠ基因具有多种单倍型。褐牙鲆和夏牙鲆的rag1基因具有高度的保守性，但在正交子代中发现rag1多种单倍型。 4. 进一步利用线粒体DNA的16S rDNA、COⅠ基因的部分序列对8种重要海水养殖鱼类的系统进化分析，计算了其种间的遗传距离。根据这几种鲆鲽鱼的杂交是否可行的试验结果，评价种间遗传距离与杂交可适度的关系，结果表明，这8种鲆鲽鱼类的种间遗传距离与杂交可适度呈显著的负相关 (r2 = 0.805，P < 0.01)，即种间遗传分化越大，杂交成功的可能性越小，这表明鲆鲽鱼类中可能存在物种进化的不亲和钟 (Incompatibility clock)。

DNA分子标记技术在海带种质鉴定中的应用

本文在CTAB和SDS／K＋两种DAN提取方法基础上，综合与改进，建立了海带配子体DNA的提取和纯化方法。用此法得到了较高质量的海带配子体DNA，可有效地应用于海带分子标记的研究。采用RAPD，ISSR和AFLP三种DNA分子标记技术对海带配子体细胞系进行了种质鉴定和评价，结果表明：1）RAPD方法可以有效地应用于海带配子体细胞系的鉴定，用三个RAPD引物（OPC20，OPD20和OPD15）构建的DNA指纹图谱，不仅能将23个海带配子体细胞系区分开，而且能将每种海带的雌、雄配子体区分开。2）在没有其它海带配子体DNA分子标记背景资料的前提下，运用ISSR标记方法，辅证了RAPD方法的有效性及可靠性，排除了因原核生物的“污染”，所造成的RAPD标记方法的干扰，同时，也能辨别非海带配子体，这可以评价海带配子体保存的实际效果。3）AFLP分子标记结果表明，海带配子体细胞系具有高的多态性，这对海带具体性状进行连锁标记分析，可能是有效的方法。4）在RAPD标记的基础上，初步建立海带配子体SCAR标记，为海带分子标记辅助选种、育种打下基础。5）对3F、5F、12M三个实验材料，进一步用rDNA转录间隔区（ITS1）测序分析，与已知海带配子体ITS1的差别很大，说明不是海带配子体。综合上述，RAPD，ISSR和AFLP三种DNA分子标记技可以对海带种质资源进行鉴定、评估，为海带科学保种、选种提供依据。

牡蛎染色体的分子生物学分析

本研究应用显带技术和荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization，FISH)技术，鉴定了牡蛎的染色体；应用FISH方法定位了一系列的重复序列和大分子的P1克隆DNA；制备了染色体特异性探针。应用FISH特异性探针成功地鉴定了长牡蛎的三体10。结果如下：1．分析了G带和C带在美洲牡蛎染色体上的分布。G带在每一条染色体上的带型不同，某些染色体间(如第1对和第4对染色体，第7对和第9对染色体)的带型差别不是很明显。G带型容易受染色体收缩程度的影响。C带型重复性较好，染色体带型较清楚，分布在染色体的端粒区域和着丝粒区域。G带和C带带型能够用来鉴定牡蛎的染色体，但是重复性低和带型差异不显著，并不适合常规的染色体鉴定。2．早期胚胎和担轮幼虫制备的染色体适合于FISH分析。染色体制备方法重复性好，可适用于其它贝类的染色体制备。3．研究了重复序列基因--rDNA的定位：1)18S-5.8S rDNA在研究的五种巨蛎属Crassostrea牡蛎均只有一个位 点。太平洋种(C.gigas，C. ariakensis和C. plicatula)中，杂交信号位于最短的染色体一第10对染色体长臂的端粒区域，在大西洋种(C. virginica和C. rhizophorae)中，同一序列定位在第2对染色体短臂的端粒区域。2)18S-28S rDNA在两种蛤中有两个位点。rDNA探针定位在侏儒蛤(Mulinis Lateralis)的第15对和第19对染色体的端粒区域，同一序列定位在硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)的第10对染色体的长臂和第12对染色体短臂的端粒区域。信号强度在两对染色体之间有差异。 3)5s rDNA位于美洲牡蛎的第5对染色体的短臂上靠近着丝粒区域和第6 对染色体的短臂的中间区域。信号强度在两对染色体之间没有显著差异。5S rDNA探针可以作为鉴定和识别第5对和第6对染色体的特异性探针。4．研究了一些重复序列的定位1)两个短的重复序列1G8，1P2均产生很强的荧光信号分布在美洲牡蛎所有的染色体上。在低严谨条件下，这些序列均产生很强的信号散布在所有的染色体上。在高严谨条件下，信号强度大大减弱，但是信号仍散布在所有的染色体上。这些重复序列散布在美洲牡蛎的整个基因组中。2)高度重复序列Cgl70产生的信号分布在长牡蛎的7对染色体的着丝粒区域，没有发现间区信号。在第1对，第2对，第4对和第7对染色体上的荧光信号强且稳定。在第5对，第8对和第10对染色体上的信号相对弱且不稳定。在剩余的染色体上(第3对，第6对和第9对染色体)没有检测到荧光信号。结果表明此卫星序列是一个着丝粒卫星序列。在美洲牡蛎的染色体上没有检测到荧光信号，表明了这个着丝粒卫星序列在这两种牡蛎中的分布存在着显著的差异。3)脊椎动物端粒序列(TTAGGG)n的FISH信号局限在四种双壳贝类(美洲牡蛎，the mangrove oyster，硬壳蛤，侏儒蛤)所有染色体的端粒区域，没有发现间区信号的存在。研究结果与已报道的研究结果表明脊椎动物端粒序列或许存在于所有双壳贝类的染色体末端。双壳贝类是目前研究过的唯一含有脊椎动物端粒序列DNA的无脊椎动物。4)研究了RAPD探针在美洲牡蛎染色体上的定位。大多数RAPD探针产生了多个信号散布在间期细胞核和所有的染色体上。引物OPX-03，OPX-04，OPX—06，OPG-02，OPM—04，OPM-11，0PS-02制备的探针在适宜的条件下产生特异性荧光 信号，分布在牡蛎的特定的染色体上。PCR特异性带产生的探针OPX—06—310和0PG-02—300产生了特异性的荧光信号：OPX—06—310产生的信号位于第5对染色体的短臂的近端粒区域，0PG—02—300探针定位到第3对染色体的短臂上。这两个探针是鉴定美洲牡蛎单条染色体的特异性探针。5．研究了大分子Pl克隆DNA(插入片断为80～100 kb)在美洲牡蛎染色体上的定位。Pl克隆DNA通过切口平移方法标记digoxigenin—11-dUTP用作FISH的探针。Cot-1 DNA作为竞争剂有效地抑制了Pl克隆序列中的重复序列产生的信号。杂交信号用fluorescein标记的anti—digoxigenin抗体来检测，用两层抗体rabbit-anti-sheep抗体和FITC anti—rabbit抗体来扩增信号。9个P1探针成功地定位在特定的染色体上。46—1探针杂交到第1对染色体的长臂靠近着丝粒区域；47-10探针定位到第2对染色体的长臂近端粒区域；Cvpl和48-13两探针定位到第3对染色体上：Cvpl位于短臂的端粒区域，48-13探针位于长臂的近着丝粒区域；48—10探针杂交到第4对染色体的长臂上；48-1探针杂交到第5对染色体长臂的近着丝粒区域；49-11探针位于第7对染色体长臂上；探针49-10和44-11位于第8对染色体长臂上。同时我们成功地将2个P1探针杂交到同一染色体分裂相中，进一步确定了Pl探针在美洲牡蛎染色体 上的定位。6．应用18S-28S rDNA探针成功地鉴定出长牡蛎非整倍体中的三体10。经鉴定AF-35，AF-39和AF-3三体家系属于三体10家系。rDNA探针分布在三条染色体上，即多出的一条染色体为染色体10。相应地在间期细胞核上有三个信号出现。AF-34和AF-36家系不属于三体10家系。rDNA探针分布在两条染色体上，相应地在间期细胞核上有两个信号出现。FISH和染色体特异性探针为非整倍体的鉴定提供了一个快速准确可靠的方法和途径。

海洋趋磁细菌多样性和特性研究及其分离纯化培养

趋磁细菌是一类革兰氏阴性的原核生物，广泛分布于淡水和海水环境中的有氧-无氧过渡区。本文研究了青岛汇泉湾沿岸一个海水养殖池塘中两个不同亚区内趋磁细菌的多样性。一个是常年水深在0.5 ~ 3 m，类似潮下带区域；另一个是在落大潮的时候沉积物能暴露在空气中，类似潮间带区域。 在该池塘类似潮下带区域的沉积物中发现了大量海洋趋磁细菌，最大丰度可达105 cells/cm3。透射电镜观察发现该菌菌体形态多样，有球形或卵球形、长短杆状、弧状和螺旋状，其中球形或卵球形趋磁细菌占绝对优势。电镜观察还发现该菌磁小体的排列方式呈多样化，大多数呈链状排列，有单链、双链及多链，还有的呈环状或者成簇排列。磁小体的形态也多种多样，有正方体、棱柱体、立方八面体、子弹头状、片状和齿状。用RFLP方法分析了70个克隆，测序得到10条不同序列。经16S rDNA系统发育分析，发现9个属于α-变形菌亚纲，1个属于γ-变形菌亚纲，共有8个不同的属，优势种属于未培养的海洋趋磁球菌。所有克隆与最接近的海洋趋磁球菌的相似性并不高（76.4% ~ 89.4%），表明该区域的趋磁细菌为新发现的微生物资源。 而在该池塘类似潮间带区域的沉积物中发现了单一种群结构的趋磁细菌。透射电镜观察显示菌体形态为球形至卵球形，大小为1.8 ~ 2.3 × 2.0 ~ 2.8 μm，细胞侧生两簇鞭毛，极性趋磁运动，每个细胞内都含有两条磁小体链。统计结果显示，两条磁小体链上的磁小体数目60%都相差1个。单个菌体中磁小体数目从7到31个不等，平均为18个，其中包含19个磁小体的菌体占多数。磁小体的形状多为长方体，平均长度和宽度分别为101 + 24 nm和83 + 21 nm，形态因子约为0.83 + 0.09，为单磁畴晶体。能谱显示磁小体的成分为Fe3O4。磁滞回线的测量得到单个磁小体的磁距为2.6 × 10-13 emu。用RFLP方法分析了98个克隆，测序得到3条不同序列，而三条序列之间的相似性都在98%以上，可认为是同一个种，FISH也证实了该处趋磁细菌为单一种群。经16S rDNA系统发育分析显示，该处趋磁细菌隶属于α-变形菌亚纲中的一个新属。初步结果显示了趋磁细菌对潮间带环境的适应性。 本文还采用半固体培养基培养了一株海洋趋磁螺菌，电镜下观察，菌体大小约为3 × 0.8 μm，体内包含一条磁小体链，磁小体形态不规则，大小分布不均。目前，纯化工作正在进行。

从胶州湾海洋放线菌中发现的新型星形孢菌素等7种新结构化合物

本课题组自1999年以来，将培养条件优化、生物活性跟踪及化学跟踪技术应用到胶州湾海洋放线菌的次级代谢产物研究中，发现了一批具有生物活性的新结构化合物。 本研究从青岛胶州湾分离出各类海洋微生物423株，包括海洋放线菌287株，海洋细菌116株，海洋真菌20株，对胶州湾海洋微生物的资源和分布规律有了基本的认识。对其中海洋放线菌的次级代谢产物进行了活性和化学筛选，获得了它们对八种病原微生物的抑制活性数据。发现胶州湾海洋放线菌对至少一种受试微生物具有中等以上拮抗能力的比例为50%。 从三株海洋放线菌的发酵粗提物中鉴定出7个新结构化合物和31个已知化合物。具体是：①从菌株M518中鉴定出21个化合物，包括3个新结构天然化合物：N-Foramidostaurosporine，5,7-Dihydroxy-5,6,7,8-tetrahydro-1H-azocin-2-one，Selina-4(14),7(11)-diene-8,9-diol和1个新结构衍生物Trimer 3。其中化合物5,7-Dihydroxy-5,6,7,8-tetrahydro-1H-azocin-2-one为新骨架类型的天然化合物。② 从菌株M491 中鉴定出10个化合物，包括3个新结构化合物10α-14-Dihydroxyamorph-4-en-3-one，10α,11-Dihydroxyamorph-4-ene，5α,10α,11-Triydroxyamorphan-3-one； 并首次从微生物中分离得到已知化合物10α-Hydroxyamorph-4-en-3-one；③从菌株M311中鉴定出7个已知化合物。 发现天然化合物5,7-Dihydroxy-5,6,7,8-tetrahydro-1H-azocin-2-one很容易发生重排反应，分离出了两个重排反应产物，并得出该化合物可能的重排反应过程及三聚体形成的方式。 生物活性实验结果表明新型星形孢菌素N-Formamidostaurosporine具有很强的抗肿瘤活性：对于37株人类肿瘤细胞的平均IC50，IC70和IC90分别为0.016µg/ml，0.171µg/ml和2.352µg/ml。对37株肿瘤细胞株的抗肿瘤选择性为27%。还首次发现Staurosporine类化合物具有抑制微藻生长的活性。 对产生新化合物的菌株M518 和M491 进行了形态、生理生化及分子鉴定，提交两株菌的16S rDNA 序列到GenBank（DQ184649 和DQ184648）。结合形态、生理生化特征及系统 发育树分析表明：菌株M518 属于链霉菌属，并可能属于该属中的粉红孢类群；菌株M491属于链霉菌属，并可能属于该属中的青色类群。

海洋聚磷菌Halomonas YSR-3的除磷特性研究

本论文报道从海洋中分离到的一株聚磷菌的分离、鉴定、在系统发育中的地位、除磷特性、菌体内多磷酸盐颗粒的研究、D-海因酶和核苷二磷酸激酶基因的克隆及序列分析，为海水系统的生物除磷提供部分基础资料。 从黄海海域分离到聚磷菌Halomonas sp. YSR-3，菌体呈杆状，大小为3.5 μm×1 μm，革兰氏阴性，好氧生长，能运动。透射电镜观察发现，菌体内有致密颗粒。经DAPI染色确定该致密颗粒是多磷酸盐，亦可称为异染粒、迂回体。16S rDNA鉴定结果表明，YSR-3与Halomonas属中的marine bacterium B5-7有较高的同源性，相似值99%。YSR-3的生理生化特性：对氯霉素和卡那霉素敏感；淀粉水解呈阳性；反硝化和几丁质降解呈阴性；能将葡萄糖作为唯一碳源和能源。 对YSR-3的培养条件进行优化。以海水2216培养基、24 ℃、180 rpm、pH 6.5的条件培养，更利于菌体生长和菌体内多磷酸盐的形成。 对YSR-3的除磷特性进行研究。无磷培养时，菌体不能生长；用磷酸钾盐作为磷源时，菌体生长较好，形成多磷酸盐的菌体比例较高；较适合YSR-3菌体生长和多磷酸盐形成的磷源是KH2PO4，较适磷浓度为1.5 mmol/L。pH的变化影响菌株的生长、多磷酸盐形成和除磷效果。pH值为5时，菌体的数量几乎不增加，体内多磷酸盐和培养基中磷含量变化不大；pH值为6、7和8时，菌体生长良好，95%以上的菌体内形成多磷酸盐，培养基中磷含量明显下降。YSR-3在不同培养基中除磷量和除磷率不同。在高磷培养基中除磷量为0.7 mmol/L(磷含量由1.84 mmol/L降到1.14 mmol/L)，除磷率为37.5%；在低磷培养基中除磷量为0.02 mmol/L(磷含量由0.028 mmol/L降到0.008 mmol/L)，除磷率为72.2%。 以海洋聚磷菌Halomonas sp. YSR-3的总DNA为模板，用PCR法扩增D-海因酶基因和核苷二磷酸激酶基因，将扩增片段克隆到pGM-T载体，转化E.coli TOP10菌株，经蓝白斑筛选、菌落PCR得到阳性克隆，测序后对序列进行Blast比对分析。得到的D-海因酶基因序列长度为1510 bp，与Pseudomonas entomophila L48的海因酶基因序列的相似性为77%。翻译后的序列与Pseudomonas fluorescens Pf-5，Marinomonas sp. MED121，Burkholderia vietnamiensis G4的海因酶蛋白序列相似性分别为75%，73%，70%。得到的核苷二磷酸激酶基因序列长度为420bp，翻译后的序列与Loktanella vestfoldensis SKA53，Jannaschia sp. CCS1，Roseobacter sp. CCS2的核苷二磷酸激酶蛋白序列相似性分别为89%，86%，85%。 聚磷菌能将外界环境中的磷吸收到体内，并以多磷酸盐的形式储存。多磷酸盐对于细胞的生存和生长有很重要的作用，但目前对于多磷酸盐的形成过程以及过程调控还不是很清楚。在今后可以通过构建高效表达的重组菌，提高与除磷相关的酶的纯度及活性。同时可以将相关酶的基因进行突变，对基因表达的调控以及酶的代谢以及功能结构等多方面进行基础研究，使聚磷菌在生物除磷中得到广泛应用。