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。

海藻表面附着弧菌多样性分析及方法研究

对四种大型海藻：江篱(Gracilaria textorii)、孔石莼（Ulva pertusa）、海带苗（Laminaria japonica）和多管藻（Polysiphonia urceolata）表面附着弧菌的多样性进行了分析，同时对多样性分析中采用的不同方法进行了比较。 利用TCBS培养基从四种海藻表面总共分离到12株细菌：G1、G2分离自江篱，U3分离自孔石莼，L4、L5、L6分离自海带苗，P7、P8、P9、P10、P11、P12分离自多管藻。菌株G1，G2属于盐单胞菌(Halomonas)，其余10株细菌都属于弧菌(Vibrio)。 对12株细菌的酶学活性、抗生素抗性进行了研究。发现除G1、G2外，其余菌株都可产生淀粉酶和明胶酶。菌株G1、G2和U3对氨苄青霉素、链霉素和四环素有很强抗性。 采用多种分子生物学方法（16S rDNA、gyrB、RFLP、DGGE ）分析了上述12株菌的系统发育关系，对不同方法获得的结果进行了比较。 12株菌的16S rDNA系统发生树可分为4个明显分支。G1、G2与细菌H. meridiana构成一个分支。U3与V. lentus构成一个分支。L4、L5、L6、P9、P10、P11、P12与V. tasmaniesis形成一个分支。P7、P8与V. splendidus形成一个分支。 以gyrB基因序列为基础构建的系统发生树将G1、G2以外的10株弧菌分成4个较大分支，L4、P9属于同一分支，L6、P8、P10、P11和P12属于一个大的分支， U3、L5各自构成一个分支。菌株G1、G2没有得到gyrB基因序列扩增带。表明试验设计的引物是弧菌特异性引物。相对16S rDNA，不同菌株间gyrB基因序列差异性更大。 RFLP分析结果显示，12株细菌HinfI酶切后得到6种带型，SmaI酶切后得到4种带型。结合16S rDNA、gyrB基因的分析结果可知，RFLP可以在种的水平上有效进行细菌多样性分析。 12株细菌的DGGE分析结果显示，G1、G2与其它菌株电泳图谱有明显不同。菌株U3独自构成一种带型，L5、L6构成一种带型。表明DGGE技术在属的水平上分析细菌多样性效果较好，在种的水平上分析细菌多样性有一定的局限性。

应用PCR-DGGE技术分析长江口低氧区和黄海冷水团的细菌群落组成

利用PCR-DGGE技术对长江口外低氧区海域和黄海冷水团海域的细菌群落组成进行了分析。 长江口外低氧区海域的细菌群落组成分析结果为：对获得的25条DGGE条带进行了克隆、测序，所得到的序列进行了系统进化分析（细菌16S rRNA基因V3区序列），分别归属于4个细菌类群：变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝细菌门(Cyanobacteria)。其中有16条分别与变形细菌亚群的γ和δ-Proteobacteria相似。通过时空分析发现，低氧水体的细菌群落组成与非低氧水体的组成是不同的。低氧水体的优势菌群是拟杆菌门(Bacteroides)中的Flavobacteria。 黄海冷水团海域的细菌群落组成和优势菌群分析结果为：细菌16S rDNA V3区特征片段经DGGE分离、条带切割，共得到24条DGGE条带，克隆、测序后，将所得序列进行系统进化分析，分别归属于2个细菌类群：变形细菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroides)。在24条序列中有16条分别与变形细菌亚群的γ和δ-Proteobacteria相似，有5条与拟杆菌门相似。通过时空分析发现，10月份（冷水团存在期），冷水团内部水体的细菌群落组成包括γ-Proteobacteria、δ-Proteobacteria和Bacteroides，而冷水团外部的水体的细菌群落组成包括γ-Proteobacteria和Bacteroides。冷水团内部水层的优势菌群为γ-Proteobacteria。4月份虽然冷水团没有形成，但是所调查的海域海水温度都不高，在7℃－12℃范围内，所以4月份所有站位，不管是底层的还是总的的细菌群落组成都与10月份冷水团内部（海水温度低于10℃）水体的相同，与10月份冷水团外部（海水温度大于19℃）的不同。

几种赤潮微藻的形态和系统进化分析及荧光原位杂交检测

赤潮也称红潮，通常是指由于一些海洋浮游生物在水体中过度繁殖或聚集而使海水变色的现象。赤潮特别是有害赤潮造成了严重的生态环境问题，给水产养殖业和滨海旅游业造成了巨大损失，并可直接危害人类健康。研究赤潮，进而预防和控制赤潮，首先要对引发赤潮的生物种类进行准确鉴定并对自然水域的赤潮生物进行监控，并建立赤潮藻的快速鉴定与检测方法。本文分别对几株赤潮微藻进行了形态和系统进化分析，并探讨了荧光原位杂交在赤潮检测中的应用。 分别对5株分离自中国沿海不同水域的中肋骨条藻[Skeletonema costatum (Greville) Cleve]类似种 (SK-BH、SK-FQ、 SK-HH、SK-DH和SK-XM) 进行光镜和扫描电镜观察，并PCR扩增了转录内间隔区 (含5.8S rDNA)(ITS) 和核糖体大亚基 (D1-D2)区 (LSU)，获得的序列与其它已报道的骨条藻的同源序列进行了进化分析，以探讨５株骨条藻与已报道的骨条藻之间的进化关系。5株骨条藻在形态上各不相同，其中，只有1株 (SK-XM)被鉴定为中肋骨条藻，而其余4株皆与已报道的骨条藻的形态学特征不符。ITS树和LSU树具有不同的拓扑结构，并表明5株骨条藻至少分属3个不同的种。遗传距离分析提示了在地理距离上靠近的种，在进化上也可能靠近。此外，还可以观察到这5株藻之间的细微的形态学“进化”关系。所有结果表明了中国沿海骨条藻属种的多样性。 对1株分离自赤潮水域的裸甲藻 (Gymnodinium)类似种进行了形态学分析，并探讨了该藻与裸甲藻、凯伦藻(Karena)、旋沟藻(Gyrodinium)、下沟藻(Karlodinium)和共生甲藻(Symbiodinium)的进化关系。光镜观察表明该藻具有裸甲藻的一些典型的形态学特征，而我们没能获得细胞形态保存完好的电镜样品；进化分析初步鉴定该藻为一种共生甲藻。 获得了赤潮异湾藻[Heterosigma akashiwo (Hada) Hada]的LSU和ITS序列，设计了以胞质rRNA和胞核rDNA为靶序列的特异性探针，建立了赤潮异湾藻的全细胞和细胞核荧光原位杂交技术，对探针的特异性进行了验证，并考察了杂交信号和检测率在整个细胞周期的变化情况。探针能分别使整个细胞和细胞核呈现明亮的绿色荧光。探针是特异性的，不与其它受试藻进行交叉反应。杂交信号在整个细胞周期内变化不明显，且检测率为70%–80%。整个检测过程不到1 ｈ，能实现赤潮异湾藻的快速、准确、特异和半定量检测。 获得了海洋原甲藻(Prorocentrum micans Ehrenberg)的LSU和ITS序列，设计了以胞质rRNA为靶序列的特异性探针，建立了海洋原甲藻的全细胞荧光原位杂交技术，并对探针的特异性进行了验证。探针能使整个细胞呈现强烈的绿色荧光。探针不与其它受试藻种进行交叉反应，表明是特异性的。

海洋聚球蓝细菌（Synechococcus）的纯化鉴定及生理和生态分布特征

利用流式细胞仪分析了聚球蓝细菌在胶州湾的时空分布和营养盐的影响, 并对聚球蓝细菌亚群分化及其影响因子做了进一步探索。分离获得六株海洋聚球蓝细菌，分别定名为IOCAS0401、IOCAS0402、IOCAS0403、IOCAS0404、IOCAS0405、IOCAS0406。对其中两株（IOCAS0401、IOCAS0402）进行鉴定，并进一步研究了其生理生态特征。有三株菌（IOCAS0403、IOCAS0404、IOCAS0405）具有异养生长能力，选取其中两株（IOCAS0403、IOCAS0405）构建了遗传操作系统。具体内容摘要如下： 1、聚球蓝细菌在胶州湾的时空分布和营养盐的影响 胶州湾近一年的微微型浮游植物群落分析表明，聚球蓝细菌逐月的最高丰度中心有从湾外→湾口→湾内，再由湾内→湾口→湾外的变化趋势。在月变化中，聚球蓝细菌9月丰度最大，平均丰度为4.87×103 cells/ml，1-4月丰度很低，其中3月平均丰度最低为66 cells/ml。选取D5站的0 m和30 m作为表层和深层，对微微型浮游植物和营养盐的研究表明，在9、10月，N/P主要在10-30之间，聚球蓝细菌占优势51.6%（9月），98.5％（10月），其它月份大多数N/P<10或者>30，尤其以8月和11月最为显著，而这两个月也恰恰是超微真核浮游植物占优势92.1％（8月），84.8％（11月）。流式细胞仪数据表明，夏末和秋季部分站位会出现聚球蓝细菌的两个亚群，并且当N/P在33左右时可能会出现两个亚群分化，经过对N源的分析后发现，产生亚群分化时NO3-N/PO4-P在14左右。 2、 所分离到的六株聚球蓝细菌的吸收光谱表明，胶州湾的聚球蓝细菌色素种类十分丰富，基本都含有叶绿素a和藻红蛋白（PE），同时也有含藻蓝蛋白（PC）的种群。研究中发现有三株菌具有兼性异养生长能力，当有光照的时候，合成色素，自养生长进行产氧光合作用，没有光照时，色素逐渐消失，启动异养生长的代谢过程。 3、 利用流式细胞仪分析黄海近海水样中聚球蓝细菌种群组成，发现主要有不同藻红蛋白含量的两个类群组成，流式细胞仪分选后，用SN培养基培养纯化得到两个亚群优势种聚球蓝细菌IOCAS0401和IOCAS0402。荧光显微镜下镜检，两株菌在蓝色激发光（450-490 nm）下发桔红色荧光，并且IOCAS0401的荧光较IOCAS0402强。扫描电镜观察发现IOCAS0401呈椭圆形，长轴大约1.2 μm左右；IOCAS0402近似球形，直径约有0.6 μm左右。吸收光谱的检测表明，两者都有叶绿素a和藻红蛋白的特征吸收峰。其中IOCAS0401有藻尿胆素（PUB）和藻红胆素（PEB）吸收锋，而IOCAS0402只有PEB的吸收峰，两者均无藻蓝蛋白（PC）吸收锋。通过16S rDNA测序分析，结果表明两株菌都位于MC-A中的clade II类群，与从日本海域分离获得的MBIC10224菌株有较高的亲缘关系，虽然这三株菌都归为clade II，但单独成一分支，表明它们带有明显的西太平洋特色。 4、 选取其中两株IOCAS0403和IOCAS0405构建遗传系统，抗生素图谱表明，IOCAS0403对四环素有抗性，自然转化结果显示，IOCAS0403不能自然转化，IOCAS0405具有自然转化能力，同时两者都不能进行接合转移。

胶州湾和东太平洋海隆(~13°N)沉积物微生物多样性研究

海洋是一个巨大的生态系统，多样的微生物是构成海洋生态系统的基本元素。海洋微生物的群落结构及演变深刻的反映着海洋生态系统的变迁。本文采用分子生物学技术，研究了近海沉积物生态系统——胶州湾沉积物中细菌的多样性、群落结构的时空演替规律以及远洋深海沉积物生态系统——东太平洋海隆北纬13o附近深海沉积物中细菌和古细菌群落结构沿沉积物断层的分布情况，结果表明在两处沉积物中，微生物群落的结构都与环境因子有显著的相关性，是反映海洋沉积物环境特征的重要（分子）标志物，并且可能在这些环境中参与生物地球化学循环等重要过程。 1.从胶州湾不同区域的8个代表性站点采集4个季度的沉积物样品。提取总基因组DNA，利用16S rDNA作为分子标记，采用克隆文库对胶州湾沉积物中细菌群落的组成、空间分布和季节演替规律进行了研究。结果显示沉积物中的细菌具有高度多样性，来自于13个细菌门，同时还有28%的未鉴定克隆，表明胶州湾沉积物中蕴藏着巨大的微生物资源。其中已鉴定的优势种群是α-、β-、γ-、δ-变形细菌、绿弯菌、厚壁菌、蓝细菌和放线菌。同时还包括酸杆菌、拟杆菌、浮霉菌、疣微菌、芽单胞菌、绿菌、梭杆菌、异常球菌-栖热菌等类群的存在。将各克隆库的组成与温度、总碳、总氮等环境因子结合分析，结果显示细菌群落结构更替的主要驱动力是季节变化所带来的温度等环境因子的演变。对数据库中与本研究所获得序列具有最近亲缘关系序列的来源环境进行分析表明，胶州湾中细菌群落受航运活动、水产养殖、重金属污染等人类活动的明显影响，同时这些活动表现出显著的空间特异性，比如C4和D6等站点明显受到航运活动的影响，而A3和Y1等站点则容易受到沿岸径流所带来的淡水和油污染的影响。 2.分别利用PCR-DGGE和克隆文库技术对东太平洋海隆北纬13o附近深海柱状沉积物样品中细菌和古菌群体进行研究，结果显示这些微生物群落沿四个分别代表不同沉积年代断层明显的成层分布，与环境因子结合分析表明这种成层分布与氧化还原性质等地球化学特征的成层分布相吻合，提示我们该生态系统中的微生物受到环境因子的巨大作用，同时也表明这些微生物可能参与该生态系统中硫、金属元素代谢等过程。通过系统发育分析，四个断层中的微生物群落中呈现出很多与热液活动相关的个体（其中34.7%的细菌序列和31%的古菌序列与来源于各种热液环境的序列具有最近的亲缘关系）。但总体群落结构分析表明该区域可能属于热液活动影响区域的边缘，处于从热液活动环境到普通的低温沉积物环境的过渡区域。 3.将在胶州湾和东太平洋海隆北纬13o附近海洋沉积物生态系统中都存在的优势细菌类群（α-、β-、γ-、δ-变形细菌和放线菌、绿弯菌、厚壁菌、酸杆菌、浮霉菌）进行系统发育分析和背景比较分析，结果显示两处沉积物中的细菌优势种群虽然在大类群上很多是相同的，但是可能由于两处沉积物中不同物理化学等环境因子的选择作用（如胶州湾的近海特征和人为活动，东太平洋深海特点和热液活动），而导致优势种群在系统发育关系上距离比较远。这表明独特的微生物群落结构，特别是优势种群的群落结构信息是描述特定环境生态系统的重要方面。本研究表明在全球环境变迁中,自然环境因子和人类活动都在深刻改变着微生物群落的结构和功能。本文阐述了在环境变迁特定时期两处沉积物生态系统中的微生物群落结构及时空差异，为研究大范围生态系统的演变提供了依据，同时也为在两处沉积物环境中进行微生物参与的生物地球化学研究奠定了基础。

应用单细胞PCR方法研究胶州湾一株鳍藻的遗传特征

近年来，分子生物学技术与方法被越来越多地应用于有害赤潮研究。其中，单细胞PCR方法是对难以室内培养的有害赤潮藻种进行遗传特征研究的一项重要技术。本实验尝试建立微藻的单细胞PCR方法，并将其应用于鳍藻研究。 应用室内培养的亚历山大藻，研究了微藻的单细胞PCR方法，并对藻细胞的固定和保存方法进行了比较。结果表明，浮游植物研究中常用的甲醛固定方法只能用于短期保存样品（少于5天），而乙醇固定、鲁格氏液固定、或者在-20℃下冷冻保存的样品，在较长的时间后（60天）仍可以得到比较理想的PCR扩增结果。 应用单细胞PCR方法，对青岛近海采集的鳍藻进行了研究，扩增并测定了包括核糖体大亚基（LSU）rDNA的5’端D1-D2区序列，以及5.8S rDNA和ITS区的部分序列信息。通过分析软件对所得到的鳍藻序列信息与基因库中已知的鳍藻序列信息进行了分析与对比。根据ITS和LSU序列信息构建的系统进化树都显示，本文采集的鳍藻藻种与国外报道的圆形鳍藻聚为一支，初步确定采集的鳍藻应为圆形鳍藻，对该藻种形态学特征的观察也支持这一结果。该藻种部分LSU rDNA序列与欧洲同种鳍藻相似度达到99%,与其它等鳍藻遗传距离在18%-20%之间。测定的ITS区序列与同种圆形鳍藻有62个碱基的差异，与LSU rDNA序列相比，ITS序列变异更大。应用LC-MS方法对该鳍藻的进行了DSP毒素分析，结果未检测到OA或DTX1毒素。 这是我国首次应用单细胞PCR方法对鳍藻开展的研究工作，首次报道了我国鳍藻的核糖体部分序列信息。圆形鳍藻在青岛近海海域是初次报道，显示了单细胞PCR方法在鳍藻研究中的重要意义。

黄海近岸海洋趋磁细菌的多样性研究

海洋趋磁细菌在黄海、东海的近岸海域沉积物中分布广泛，形态上以球菌为主，部分地区有杆菌、螺旋菌。在青岛汇泉湾发现大量的海洋趋磁细菌，趋磁球菌占优势，最大丰度可达105 cells/cm3。 透射电镜观察潮间带趋磁细菌以球菌或卵球菌占绝对优势；潮下带菌体形态多样，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优势。电镜观察还发现磁小体的排列方式多样化，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。 PCR-RFLP分析RT收集潮间带得到的三个菌株同属于α-变形菌亚纲中的未培养的趋磁球菌，三者之间相似性都在98%以上，可能都属于同一个属。潮下带RT收集，测序分析得到10个菌株。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，优势种是MRT-81和MRT-82。目前尚未获得这些细菌的纯培养。 结合电镜观察的结果发现，潮间带形态单一，属于同一个属；潮下带形态多样，属于8个不同的属。电镜结果跟RFLP的结果一致。结合区域特点我们分析潮间带水深大约0.5-1 m，在大潮最低潮时可能暴露于空气中，且受潮汐的影响，物化环境变化较大。潮下带水深常年>2 m，物化环境比较稳定。这可能是造成两个区域多样性差别的主要原因。 我们得到的所有的序列与未培养和已纯培养的海洋趋磁球菌的16S rDNA相似性都不高于94%，两优势菌群与纯培养的MC-1相似性都不高于88%，可能为新发现的海洋趋磁细菌资源。

鄂霍次克海天然气水合物区柱状沉积物LV39-18H微生物多样性研究

冷泉是指温度接近于海水，而以高于周围水环境浓度的烃类化合物（主要为甲烷）、硫化物或二氧化碳为主要成分，受地质构造或压力梯度作用渗出沉积物表层的流体。对冷泉沉积物中微生物群落的调查，有助于认识该极端环境中某些生理未知微生物类群的功能并理解微生物活动对整个系统的影响。 本文对从鄂霍次克海冷泉区采集获得的沉积物样品按深度划分得到的11个断层中的6个断层进行了总基因组的提取，利用16S rDNA作为分子标记，构建克隆文库并结合总有机碳、总氮、硫等环境因子对该样品中的细菌和古菌群落结构沿沉积物断层的分布情况进行研究，结果显示该沉积物中的细菌和古菌均具有高度多样性且显示出明显的成层分布： 1.细菌群落主要来自10个细菌门，优势门类为绿弯菌、未定门JS1、γ-、δ-变形菌，同时还发现浮霉菌、未定门OP8、放线菌、酸杆菌、拟杆菌、疣微菌的存在。我们还在分布于表层沉积物δ-变形菌类群中发现了占该层群落15%以上的SRB（硫酸盐还原菌）类群，这强烈提示着该沉积物环境中存在着AOM（甲烷厌氧氧化）过程。 2.古菌类群主要划分为DSAG、MBG-D、MCG、MGI、MBG-A和MHVG等类群。其中MBG-D类群沿断层的垂直分布与沉积物中硫含量表现出相似的变化趋势，这提示MBG-D类群可能参与该环境中硫相关的地质化学过程。

Characterization of a homogeneous taxonomic group of marine magnetotactic cocci within a low tide zone in the China Sea

Magnetotactic bacteria are a heterologous group of motile prokaryotes, ubiquitous in aquatic habitats and cosmopolitan in distribution. Here, we studied the diversity of magnetotactic bacteria in a seawater pond within an intertidal zone at Huiquan Bay in the China Sea. The pond is composed of a permanently submerged part and a low tide subregion. The magnetotactic bacteria collected from the permanently submerged part display diversity in morphology and taxonomy. In contrast, we found a virtually homogenous population of ovoid-coccoid magnetotactic bacteria in the low tide subregion of the pond. They were bilophotrichously flagellated and exhibited polar magnetotactic behaviour. Almost all cells contained two chains of magnetosomes composed of magnetite crystals. Intriguingly, the combination of restriction fragment length polymorphism analysis (RFLP) and sequencing of cloned 16S rDNA genes from the low tide subregion samples as well as fluorescence in situ hybridization (FISH) revealed the presence of a homogenous population. Moreover, phylogenetic analysis indicated that the Qingdao Huiquan low tide magnetotactic bacteria belong to a new genus affiliated with the alpha-subclass of Proteobacteria. This finding suggests the adaptation of the magnetotactic bacterial population to the marine tide.