海南三亚海洋生态系统国家野外科学观测研究站
新闻公告
主要研究进展、创新点和成果介绍
作者: 三亚站 更新时间: 2008-02-23

1.主要研究进展、创新点
首先,在红树林和珊瑚礁生态系统进行了微生物生物多样性研究和生物固氮研究:
在红树林和珊瑚礁生态系统,分离了芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、固氮菌属(Azotobacter sp.)、节杆菌属(Arthrobacter sp.)黄杆菌属(Xanthomonas sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和紫硫菌属、红硫菌属等固氮生物细菌类群。完成11株固氮菌的分离和纯化以及种类鉴定工作。结果表明三亚湾珊瑚礁、红树林生态系统有种类丰富的海洋微藻资源,并且固氮生物间存在丰富多样的固氮方式。
就海南红树林生态系统的总体微生物和微藻的分子生态学作阶段性研究,对不同红树植物根际土壤区样,扩增所有细菌16S rDNA 的V3高变区,所有样品都扩增到较理想的目的条带,
对16S rDNA PCR产物进行分析,共得到338条16S rDNA-V3 变区的条带,338条带在DGGE图谱中位于103个不同的位置,代表103个不同的基因序列,为样品中的优势菌种。对浓度较大的DGGE带进行切胶测序,共得到17条不同的16s rDNA序列用来构建进化树,分析显示17条16s rDNA基因序列聚类到不同的类群,包括Proteobacteria, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Actinobacteria, 和 Firmicutes. 并且与Lactococcus, Moraxella, Lactobacillus, Streptococcus, 和 Bartonella 菌属具有较高遗传的相似性。对17种优势种的16S rDNA基因片段进行了克隆测序,在GenBank数据库中进行检索,没有发现相同基因序列,说明这17种细菌可能是新的菌种。现已成功递交基因库,获得登陆号为EF531307-EF531317 和 EF531319-EF531324.
对nif H PCR 产物进行变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析,10个样品得到228条nif H 条带,位于DGGE图谱的64个不同的位置。成功切除31条浓度较高的条带代表群落中的优势种,进行测序并构建分子进化树,nif H序列与GenBank进行比对结果显示:基因库中没有与之完全相同的nif H基因序列,表明这31条nif H序列代表31个红树林沉积物固氮菌种为首次发现的新种。进化树分析显示31个优势固氮菌种大部分聚类到Proteobacteria中的α, γ, β, δ亚纲, 并与Azotobacter, Desulfuromonas, Sphingomonas, Geobacter, Pseudomonas, Bradyrhizobium and Derxia菌属具有较高的遗传相似性。对31种优势种的nif H 基因片段进行了克隆测序,在GenBank数据库中进行检索,没有发现相同基因序列,说明这31种可能是新的固氮菌种。现已成功递交基因库,获得登陆号为EF178501-EF178502, EF185784-EF185791, EF191077, EF196648-EF196656, EF199926 和EF494084-EF494093。
另外从红树林湿地分离纯化得到6株纯化的固氮菌株,其纯培养物具有固氮活性,并且扩增到固氮基因nif H序列,在基因库中没有检索到相同序列,其序列已成功递交基因库获得登陆号为:EF107640,EF191079,EF199928, EF422072,EF422074和EF422075。
第二,在红树林和珊瑚礁生态系统进行了先导化合物和化学生态学研究
在红树林和珊瑚礁生态系统中,研究发现了多个新化合物,并取得了重要的研究进展,2007年发表论文10多篇。
第三,在海洋微藻的分布和生理生态研究方面取得进展
甲藻研究方面对海南三亚珊瑚礁水域的热带有毒甲藻的种类组成、周年变化等进行了采样分析,以及藻种分离纯化等工作,成功在实验室分离培养得到有毒甲藻纯系7个,包括卡氏前沟藻(Amphidinium carterae)、墨西哥原甲藻(Prorocentrum mexicanum)、克氏前沟藻(Amphidinium klebsii)、利玛原甲藻(Prorocentrum lima)、Coolia monotis、Protoperidinium sp.和Gymnodinium sp.等7种。后5个南海热带品系国内尚未见相关研究报道,藻种纯系为国内首次获得。
目前已完成了Amphidinium carterae、Coolia monotis、Amphidinium klebsii等有毒甲藻的生长环境因子试验和规模化培养试验。对Amphidinium carterae的化学成分进行了系统的研究。发现A.carterae具有较强的溶血毒性,完成了不同环境条件对Amphidinium carterae Hulbert溶血性影响试验,其产毒规律和营养盐浓度及收获时间有关。Coolia monotis、Amphidinium klebsii的化学组成分析试验以及Prorocentrum lima的生长实验正在进行中。
第四,珊瑚礁生态系统方面有三个学科组进行相关研究,取得了很好的研究进展:
A学科组:
 通过对海南三亚鹿回头、小东海和广东省大亚湾海区共10科21属39种石珊瑚的共生体虫黄藻密度分析,结果表明:(1)与珊瑚共生的虫黄藻平均密度变化于0.67-8.48×106 cell/cm2之间,具有明显的种间差异性,其中枝状珊瑚的共生体虫黄藻密度相对较低(0.67-2.47×106 cell/cm2),而块状珊瑚的共生体虫黄藻密度相对较高(1.00-8.48×106 cell/cm2);(2)水深4m以内珊瑚共生虫黄藻密度普遍比水深7m左右接近海底的珊瑚的高;(3)相对高纬度的大亚湾(-22°N)与三亚(-18°N)相比,海温相同的环境下,与珊瑚共生的虫黄藻密度的纬度差异不明显;(4)局部白化的同一珊瑚个体,未白化部分的虫黄藻密度>半白化部分>完全白化部分. 进一步分析认为:(1)块状珊瑚与枝状珊瑚虫黄藻密度的差异性可能是导致枝状珊瑚易于白化的主要原因,如低密度共生虫黄藻导致枝状的鹿角、杯形珊瑚等易于白化死亡;(2)珊瑚共生体虫黄藻密度受自然因素制约,如沉积物增加、潜水活动造成海水浑浊、海产品养殖活动引起的硝酸盐、磷酸盐增加等都可能导致共生虫黄藻密度降低.
B学科组:
(1)开展了三亚鹿回头半岛、东瑁洲或西瑁洲珊瑚礁主要研究群落和种群动态现场调查采样,采样分析营养盐及相关生态环境(包括叶绿素、浮游生物和藻类,颗粒悬浮物和透明度)参数;
(2)通过人为饲喂颗粒悬浮物(细菌,藻类等),在实验室条件下了解环境中悬浮物对珊瑚生长率(可以通过光合速率变化来表征)的影响,并记录不同悬浮物密度下珊瑚自恢复状况。
(3)通过改变不同外源性营养盐(本实验要了解NO3-和PO43-的共同胁迫对珊瑚生长率的影响)的浓度,在实验室模拟条件下了解营养盐对珊瑚共生藻的影响(通过光合速率和珊瑚表面共生藻密度变化来表征)。
(4)虫黄藻的分离培养
C学科组:
(1)三亚海域造礁石珊瑚共生藻的遗传多样性研究
摸索完善了造礁石珊瑚共生虫黄藻DNA提取方法,同时利用分子生物学技术对三亚海域22种造礁石珊瑚共生虫黄藻进行遗传多样性研究,研究表明C系群共生藻为优势系群,鹿角杯形珊瑚和黄藓蜂巢珊瑚可以与D系群共生藻共生,而丛生盔形珊瑚可以同时与C系群和D系群共生藻共生,对石珊瑚共生虫黄藻进行遗传多样性研究将有助于理解珊瑚礁生态系统面对外界环境压力时的反应。
(2)造礁石珊瑚及其共生藻类的实验研究
实验室模拟在不同浓度梯度温度、盐度、超营养盐(硝酸盐、铵盐、磷酸盐及铵盐、磷酸盐)等单因子和多因子共同作用下对珊瑚共生藻的影响(通过异常共生藻浓度、共生藻叶绿素A含量、共生藻光合作用效率和珊瑚表面共生藻密度等参数变化来表征)。
(3)三亚造礁石珊瑚恢复补充机制研究
对珊瑚虫进行组织学研究,观察珊瑚虫的卵巢发育情况,不但可以估算珊瑚的排卵数量,而且可以根据卵母细胞的大小推断珊瑚有性繁殖排精卵时间。通过全年的观察,推断三亚海域珊瑚排精卵时间为每年的4月份,海水温度达到26℃ ,满月之后的几天。
一方面通过对珊瑚有性繁殖期的了解,在珊瑚有性繁殖期在海床上投放人工幼体附着器进行珊瑚幼体附着研究。另一方面通过在三亚珊瑚礁海域26个站位珊瑚补充样框调查研究,三亚珊瑚礁有良好的补充来源,但是恢复缓慢甚至继续在恶化,说明是环境的问题比较严重。特别是鹿回头海域的珊瑚礁恢复情况不容乐观,种类单一,数量也少。
(4)三亚造礁石珊瑚的分布和健康状况调查研究
    近几年连续对三亚珊瑚礁的现状、分布、所受到的威胁等进行广泛深入的考察和评价研究,基本掌握了三亚珊瑚礁的现状。共调查造礁石珊瑚出现并且可以鉴定识别的物种数合计有81种,三亚湾52种、大小东海51种,亚龙湾74种。三亚活的造礁石珊瑚的总平均覆盖率只有26.01%,三亚湾最低,为15.87%;大小东海和亚龙湾的平均覆盖率相当,分别为33.14% 和31.32%,都是很低水平。


2.利用实验站的设施平台、场地和数据完成的合作研究成果

(1)国家科技进步奖二等奖:
热带海洋生物活性物质的利用技术
获奖单位:中国科学院南海海洋研究所
北海国发海洋生物产业股份有限公司,三亚海润珠宝有限公司
获奖人:张偲、吴军、闻克威、龙丽娟、漆淑华
孙恢礼、王士奎、向文洲、王友绍、张士忠
项目简介:
     项目利用热带海洋生物资源,分离鉴定了119个新结构化合物,筛选出约72个生物活性化合物,研发了珍珠贝氨基甙定重制取技术、海洋生物柱-膜联用脱腥脱毒技术、甲壳素氨基寡糖定长制备技术和热带海洋活性化合物利用技术,开发1个抗动脉粥样硬化的药用珍珠产品、2种保健品、多个功能食品、5个系列珍珠化妆品和1个新生物农药,完成了1个滴眼液的技术改造。发表论文100多篇(SCI收录49篇);申请国家发明专利26项,已获授权15项;已获经济效益25亿元、新增利税4.5亿元。成果促进了海洋生物制品产业的形成和发展,排减了热带海洋生物资源浪费及由此造成的环境污染,改善了人民生活与健康水平,培养了人才,社会效益显著。

(2) 出版专著:三亚湾生态环境与生物资源

编著单位:中国科学院南海海洋研究所
作 者:黄良民、张偲、王汉奎等
出版社:科学出版社
出版时间:2007年
内容简介:
该书分6章,综合阐述了三亚湾水域及周边地区的生态环境和生物资源、水环境化学、水文物理环境、沿岸生态与生物资源等方面的调查和研究结果,详细介绍了三亚湾的生态环境时空分布和变化特征、生物资源的生物多样性、丰度等实测资料。对以后三亚湾的调查研究和生态环境评价有重要的参考价值。

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