微生物学通报《巧年深海微生物的研究进展赵昌会,,叶德赞”魏文铃厦门大学生命科学学院厦门’国家海洋局海洋生物遗传资源重点实验室、国家海洋局第三海洋研究所厦门以〕“摘要从生态学的角度介绍了深海微生物的营养来源、生物多样性及相关研究方法并展望深海微生物资源的开发前景。关键词深海,微生物,营养来源,生物多样性,研究方法中图分类号文献标识码文章编号一以为刃一巴抢随一’一’津一,一‘’一攫斤、。,讯川,沁’天匀加理口侧理‘动配。一、跳加。晓月。硬句’记一一。笔耽司邵耐司即,耐毗·即,,一,阴出,,深海一般指的是位于海洋,仪用深度以下的区域,占地球面积的一半。相对于陆地的生境,海洋的营养比较贫乏,微生物的生命活动不活跃,但从海洋表面到,深的海沟,都有微生物的存在,甚至在海底软泥的深处都存在微生物的生命活动,它们约有,万年的生活史川。在永久低温火山口除外、高压、黑暗、寡营养的深海环境里,却存在着极为丰富的生物资源主要为微生物,生活在深海的微生物必然有其特殊的代谢调控机制和代谢产物,它们是开发新的生物活性物质的重要资源。深海微生物的营养来源深海生境中生存着种类繁多、数量巨大的微生物及动物,仅海底软泥中原核生物的生物量估计占地球总生物量的八。到之多〔’〕。深海没有直接的光合作用来提供有机物质,传统海洋生态学的观点认为,洋底生物群落的营养由海洋真光层的初级生者产生。研究发现,海洋真光层产生的有机质在,以上被矿化或吸收,仅有一且难以降解的物质到达深海,它却是维持深海生态系统的基本营养源泉〔’〕。‘“”国家重点基础研究专项经费资助项目以洲中国大洋矿产研究开发开发协会资助项目一习·二通讯作者介一一收稿日期一一,修回日期一刀巧年微生物学通报这些沉降物由一系列不同大小的、活的及死的浮游植物、浮游动物及它们的排泄物组成,通常大于,在水下看起来就像雪花,被称为海雪,它的数量决定了深海生物的多少和活性。沉降的海雪给深海微生物带来绝好的生长机会,它们在短的时间里加强及蛋白质的合成,且微生物的生物量随沉降物的季节性变化而变动。微生物产生的水解酶将大颗粒物质降解成小分子物质,以维持自己的代谢活动,这表明深海微生物比表层的更为有效地利用难以降解的有机物质,深海微生物的生长受营养来源的影响很可能比周围的高压和低温环境的影响要大。世纪年代后期发现海底热液生态系统,人们证实深海的化能自养细菌可利用地壳上涌的矿物质扮演初级生产者的功能,成为洋底生物类群的另一类食物来源。化能自养微生物主要存在于热液区与冷泉区,如太平洋东部加拉帕哥斯峡谷的深海热液区附近的栖息着大量管状蠕虫及双壳贝类,有许多管状蠕虫长达米多,其中的营养物质由化能自养细菌如硫氧化细菌等提供。用放射性碳标记证明热液区的化能合成非常活跃,无机化能自养菌是热液区的生物类群的主要营养物质。冷泉区也存在着丰富多样的生物,它与热液区的生物量十分相近,且两个区域的微生物都依赖于对硫化物的氧化为能源。总之,深海区域中的微生物利用海洋真光层的沉降物、海底上升的矿物质及环境中的作为它们的营养物质。深海微生物的多样性深海拥有深水底流,诸多火山,海沟和地壳运动,火山喷发等,它隐含着各种各样特殊的环境,在这些特殊环境中生存着丰富的微生物类群如表。已发现的深海微生物类群主要包括病毒、古菌、细菌、放线菌、酵母菌及真菌等。表深海中的部分微生物’环境方法筛选结果大西洋包括深海未培养古菌,泉古菌门等主要菌类北冰洋海底表层未培养,细菌,较少种类的古菌一南极深海海水未培养细菌,,变形菌门,广古菌门大西洋深海区培养以盐单胞菌属为主海底火山口培养硫杆菌属、发硫菌属、贝日阿托氏菌属等南极深海区未培养广古菌门一类群以培养或未培养为基础,依赖于基因序列分析。细菌分类中的噬纤维菌属一黄杆菌属一拟杆菌属深海中古菌的种类和数量都很多,主要包括嗜盐古菌、嗜热酸古菌及产甲烷古菌大类群。等仁’〕通过平板培养法从马里亚纳海沟,深的海底沉积物中分离到数千个微生物菌株,包括放线菌、真菌及极端菌等,用测定出了株细菌,其中有嗜压、嗜盐、嗜酸、嗜碱、嗜冷、嗜热等,有的基因序列已经测定,但对其嗜压、嗜冷及嗜热等机制还在研究中。又如肠〕对深海嗜压菌的细菌系统发育一一、分析表明它们分属于,变形菌纲,中的人,,尸人、枷、个属及尚未明确归类的,还有人在深海沉积物中发现一变形菌纲中的细菌和含量较低的革兰氏阳性菌等’〕等〔’〕从印度洋。海沟,深处的沉积物中进行真菌、细菌分离培养,发现从微生物学通报洲巧年底质表层到深处都可分离到真菌,各层次沉积物中细菌、真菌的丰度分为、一底质,干重