微生物海洋學(xué)微生物海洋學(xué)1摘要：地球上的生命大多數(shù)都是起源于海洋里的微小生物。在過去的35億年里,微小的生物產(chǎn)生并發(fā)展，形成了地球的生物圈，使得微生物不斷進(jìn)化，并形成了生物群落，其中包括人類社會(huì)。最近在技術(shù)上的進(jìn)步使得很多以前不知道的包括許多海洋微生物的遺傳方面的信息，從蛋白質(zhì)家族到代謝途徑被揭曉并得到高度關(guān)注。這是一個(gè)有利的時(shí)機(jī)，運(yùn)用近期在環(huán)境分子生物學(xué)，metagenomics，遙感測(cè)控微生物的方法，以及生態(tài)模型的建立，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋微生物以及它們適應(yīng)環(huán)境隨之改變的了解。目前的海洋生物學(xué)確實(shí)是一個(gè)充滿機(jī)遇和令人激動(dòng)地領(lǐng)域。摘要：地球上的生命大多數(shù)都是起源于海洋里的微2海洋微生物學(xué)是一門融合了海洋微生物，環(huán)境微生物學(xué)和海洋學(xué)的新學(xué)科，它研究微生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)的生化動(dòng)力學(xué)方面所起的作用。海洋微生物學(xué)是一門融合了海洋微生物，環(huán)境微生物學(xué)和海洋學(xué)的新3發(fā)現(xiàn)的歷程微生物海洋學(xué)這一領(lǐng)域的研究開始與1677年Antonievanleeuwenhoek發(fā)現(xiàn)海洋微生物。然而，現(xiàn)代利用采樣技術(shù)和可信的方法學(xué)對(duì)海洋微生物以及它們?cè)诤Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用的研究還只有幾十年的歷史發(fā)現(xiàn)的歷程微生物海洋學(xué)這一領(lǐng)域的研究開始與1677年Anto4海洋棲息地和其中的微生物群落微生物棲息于所有的海洋生態(tài)系統(tǒng)中，從熱帶到寒帶海域，從表層水域到深層海域海洋棲息地和其中的微生物群落微生物棲息于所有的海洋生態(tài)系統(tǒng)中5海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6案例1:視紫紅質(zhì)蛋白光和自養(yǎng)Béjà等18從來自一種不可培養(yǎng)的海洋gammaproteobacterium的環(huán)境基因組部分中檢測(cè)到一種新的視網(wǎng)膜結(jié)合色素，它屬于微生物視紫紅質(zhì)超家族。而且，他們用實(shí)驗(yàn)證明這種新的視紫紅質(zhì)蛋白（PR）具有光驅(qū)動(dòng)的蛋白泵的功能并顯示這一代謝路徑可能參與一種未被認(rèn)識(shí)到的非光合海洋微生物的光能捕捉案例1:視紫紅質(zhì)蛋白光和自養(yǎng)Béjà等18從來自一種不可培7海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件8海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件9個(gè)案2：海洋系統(tǒng)的代謝平衡在表層水域光合微生物光合作用制造的氧通常多于其呼吸作用消耗的氧（GPP＞R）所以氧被累計(jì);海洋中溶氧相對(duì)于空氣中氧濃度過渡飽和是不常見的

個(gè)案2：海洋系統(tǒng)的代謝平衡在表層水域光合微生物光合作用制造的10海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件11海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件12個(gè)案3:海洋中層的圓齒古細(xì)菌生物學(xué)

最近對(duì)海洋微生物學(xué)貢獻(xiàn)最大的是不嗜熱的浮游古細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)Pearson等40和Wuchter等41提供的證據(jù)顯示海洋中層的古細(xì)菌也許具有自養(yǎng)代謝。個(gè)案3:海洋中層的圓齒古細(xì)菌生物學(xué)

最近對(duì)海洋微生物學(xué)貢13個(gè)案研究4:一個(gè)海洋中的氣象臺(tái)—ALOHA站。開放海洋生態(tài)系統(tǒng)，例如AlOHA站，可用低濃度的生物可利用的固定的氮來描述，這使它們成為固定N2微生物的的選育繁殖的合適場(chǎng)所。個(gè)案研究4:一個(gè)海洋中的氣象臺(tái)—ALOHA站。開放海洋生14案例5：生態(tài)系統(tǒng)水平的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)用以評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)對(duì)可控的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)的反應(yīng)得實(shí)地測(cè)量常在封閉的容器中進(jìn)行，該容器中毫升到升為單位的海水，這些海水經(jīng)過許多天的處理。這一實(shí)驗(yàn)方法的根本是假設(shè)在封閉的容器中微生物代謝的動(dòng)力學(xué)可以準(zhǔn)確的反映原位海洋的代謝率和生物合成,但是這一假設(shè)很難得到驗(yàn)證，因?yàn)闆]有與之對(duì)照的實(shí)驗(yàn)組案例5：生態(tài)系統(tǒng)水平的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)用以評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)對(duì)可控的營(yíng)15全生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)最近在特定海域棲息地實(shí)現(xiàn)了。人們將溶解的離子和惰性的追蹤物（通常是氣體如硫氟化物（sF6））加進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)用以描繪作用計(jì)量和控制散布性及遷移路線65,66。開放生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：研究大型生物體如中型浮游生物甚至魚類對(duì)微生物群落的影響；研究更長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)如數(shù)天數(shù)月內(nèi)的影響

全生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)最近在特定海域棲息地16未來的前景,挑戰(zhàn)和機(jī)遇整合多學(xué)科的研究隊(duì)伍，共同解決難題將來的挑戰(zhàn)包括：理解編碼在微生物基因組中的信息如何在生態(tài)系統(tǒng)水平表達(dá)；理解微生物在能力捕獲及消費(fèi)，碳﹑有機(jī)物和微量元素循環(huán)和碳固定中的連接作用；發(fā)展新的生態(tài)學(xué)理論，如果有需要，來研究微生物的特性，包括但不限于種族概念和橫向基因轉(zhuǎn)移；對(duì)海洋進(jìn)行大范圍的多元化觀察，以此為基礎(chǔ)并比較這些觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)從而建立全面的生態(tài)模型以理解和預(yù)測(cè)由于人類的影響改變了氣候而造成的微生物群路結(jié)構(gòu)和功能的改變；建立多學(xué)科的科學(xué)家合作，他們的合作不只是例行例行公事的交流，從而解決長(zhǎng)期的生態(tài)系統(tǒng)尺度的問題；培訓(xùn)下一代的科學(xué)家來解決科學(xué)和社會(huì)的挑戰(zhàn)，包括環(huán)境政策，社會(huì)責(zé)任和公共教育等所有方面。未來的前景,挑戰(zhàn)和機(jī)遇整合多學(xué)科的研究隊(duì)伍，共同解決難題17微生物海洋學(xué)微生物海洋學(xué)18摘要：地球上的生命大多數(shù)都是起源于海洋里的微小生物。在過去的35億年里,微小的生物產(chǎn)生并發(fā)展，形成了地球的生物圈，使得微生物不斷進(jìn)化，并形成了生物群落，其中包括人類社會(huì)。最近在技術(shù)上的進(jìn)步使得很多以前不知道的包括許多海洋微生物的遺傳方面的信息，從蛋白質(zhì)家族到代謝途徑被揭曉并得到高度關(guān)注。這是一個(gè)有利的時(shí)機(jī)，運(yùn)用近期在環(huán)境分子生物學(xué)，metagenomics，遙感測(cè)控微生物的方法，以及生態(tài)模型的建立，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋微生物以及它們適應(yīng)環(huán)境隨之改變的了解。目前的海洋生物學(xué)確實(shí)是一個(gè)充滿機(jī)遇和令人激動(dòng)地領(lǐng)域。摘要：地球上的生命大多數(shù)都是起源于海洋里的微19海洋微生物學(xué)是一門融合了海洋微生物，環(huán)境微生物學(xué)和海洋學(xué)的新學(xué)科，它研究微生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)的生化動(dòng)力學(xué)方面所起的作用。海洋微生物學(xué)是一門融合了海洋微生物，環(huán)境微生物學(xué)和海洋學(xué)的新20發(fā)現(xiàn)的歷程微生物海洋學(xué)這一領(lǐng)域的研究開始與1677年Antonievanleeuwenhoek發(fā)現(xiàn)海洋微生物。然而，現(xiàn)代利用采樣技術(shù)和可信的方法學(xué)對(duì)海洋微生物以及它們?cè)诤Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用的研究還只有幾十年的歷史發(fā)現(xiàn)的歷程微生物海洋學(xué)這一領(lǐng)域的研究開始與1677年Anto21海洋棲息地和其中的微生物群落微生物棲息于所有的海洋生態(tài)系統(tǒng)中，從熱帶到寒帶海域，從表層水域到深層海域海洋棲息地和其中的微生物群落微生物棲息于所有的海洋生態(tài)系統(tǒng)中22海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件23案例1:視紫紅質(zhì)蛋白光和自養(yǎng)Béjà等18從來自一種不可培養(yǎng)的海洋gammaproteobacterium的環(huán)境基因組部分中檢測(cè)到一種新的視網(wǎng)膜結(jié)合色素，它屬于微生物視紫紅質(zhì)超家族。而且，他們用實(shí)驗(yàn)證明這種新的視紫紅質(zhì)蛋白（PR）具有光驅(qū)動(dòng)的蛋白泵的功能并顯示這一代謝路徑可能參與一種未被認(rèn)識(shí)到的非光合海洋微生物的光能捕捉案例1:視紫紅質(zhì)蛋白光和自養(yǎng)Béjà等18從來自一種不可培24海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件25海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件26個(gè)案2：海洋系統(tǒng)的代謝平衡在表層水域光合微生物光合作用制造的氧通常多于其呼吸作用消耗的氧（GPP＞R）所以氧被累計(jì);海洋中溶氧相對(duì)于空氣中氧濃度過渡飽和是不常見的

個(gè)案2：海洋系統(tǒng)的代謝平衡在表層水域光合微生物光合作用制造的27海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件28海洋棲息地和其中的微生物群落-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件29個(gè)案3:海洋中層的圓齒古細(xì)菌生物學(xué)

最近對(duì)海洋微生物學(xué)貢獻(xiàn)最大的是不嗜熱的浮游古細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)Pearson等40和Wuchter等41提供的證據(jù)顯示海洋中層的古細(xì)菌也許具有自養(yǎng)代謝。個(gè)案3:海洋中層的圓齒古細(xì)菌生物學(xué)

最近對(duì)海洋微生物學(xué)貢30個(gè)案研究4:一個(gè)海洋中的氣象臺(tái)—ALOHA站。開放海洋生態(tài)系統(tǒng)，例如AlOHA站，可用低濃度的生物可利用的固定的氮來描述，這使它們成為固定N2微生物的的選育繁殖的合適場(chǎng)所。個(gè)案研究4:一個(gè)海洋中的氣象臺(tái)—ALOHA站。開放海洋生31案例5：生態(tài)系統(tǒng)水平的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)用以評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)對(duì)可控的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)的反應(yīng)得實(shí)地測(cè)量常在封閉的容器中進(jìn)行，該容器中毫升到升為單位的海水，這些海水經(jīng)過許多天的處理。這一實(shí)驗(yàn)方法的根本是假設(shè)在封閉的容器中微生物代謝的動(dòng)力學(xué)可以準(zhǔn)確的反映原位海洋的代謝率和生物合成,但是這一假設(shè)很難得到驗(yàn)證，因?yàn)闆]有與之對(duì)照的實(shí)驗(yàn)組案例5：生態(tài)系統(tǒng)水平的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)用以評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)對(duì)可控的營(yíng)32全生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)最近在特定海域棲息地實(shí)現(xiàn)了。人們將溶解的離子和惰性的追蹤物（通常是氣體如硫氟化物（sF6））加進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)用以描繪作用計(jì)量和控制散布性及遷移路線65,66。開放生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：研究大型生物體如中型浮游生物甚至魚類對(duì)微生物群落的影響；研究更長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)如數(shù)天數(shù)月內(nèi)的影響

全生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)最近在特定海域棲息地33未來的前景,挑戰(zhàn)和機(jī)遇整合多學(xué)科的研究隊(duì)伍，共同解決難題將來的挑戰(zhàn)包括：理解編碼在微生物基因組中的信息如何在生態(tài)系統(tǒng)水平表達(dá)；理解微生物在能力捕獲及消費(fèi)，碳﹑有機(jī)物和微量元素循環(huán)和碳固定中的連接作用；發(fā)展新的生態(tài)學(xué)理論，如果有需要，來研究微生物的特性，包括但不限于種族概念和